商業乗務員プログラムの開発

左から：ボーイングCST-100スターライナー、クルードラゴン、ドリームチェイサープロジェクトはすべて、CCDevの助成金と契約を通じて開発資金を受け取っています。
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商業乗務員輸送プログラム（CCDev）の開発は、有人宇宙飛行のための小規模な技術開発プログラムから、国際宇宙ステーション（ISS）との間の乗組員輸送サービスを提供する宇宙船を製造する競争的開発プログラムへと再定義されたプログラムの第2ラウンドで開始されました。プログラムを実行するために、NASAは2011年から民間ベンダーに一連の競争的固定価格契約を授与しました。宇宙飛行士を輸送するための運用契約は、2014年9月にSpaceXとBoeingに授与され、NASAは各社が2017年に開発を完了し、乗組員資格を取得することを期待していました。[1] 各社は2019年に無人軌道試験飛行を実施した。

商業用有人宇宙船クルードラゴンとスターライナーがハーモニーモジュールのポートに同時にドッキングした。

SpaceXのCrew Dragon Demo-1 2019飛行は、 Dragon 2の2019年3月に国際宇宙ステーションに到着し、大西洋への着水により帰還した。一連のテストを完了した後、Crew Dragon宇宙船は商業乗務員プログラム（CCP）での初の運用飛行であるSpaceX Crew-1飛行を行った。この飛行は2020年11月16日に打ち上げられた。[2] 2023年9月現在、SpaceXは商業乗務員プログラム（CCP）での7回の飛行を成功させており、現在SpaceX Crew-8飛行が進行中である。[更新が必要] NASAとISSへの運用飛行を合計14回行う契約を結んでいる。

2019年12月に行われたCST-100スターライナー宇宙船のボーイング軌道飛行試験は、 ISSへの到達に失敗した。2回目の試験飛行であるボーイング軌道飛行試験2は、2022年5月に成功裏に実施された。[3] [4] [5]デモ飛行が完了するまで、ボーイングはISSへの運用飛行を6回提供する契約を結んでいる。[6]最初の宇宙飛行士グループは2018年8月3日に発表された。[7]スターライナーの有人飛行試験は2024年6月5日に開始された。[8]スターライナーは、数回のヘリウム漏れとスラスターの故障に見舞われた後、2024年6月6日にISSにドッキングした。[9] [10] [11]これらの問題により、スターライナーの地球への帰還は当初2024年6月26日に延期され、その後無期限に延期された。[12] [13] 2024年8月24日、NASA長官ビル・ネルソンは、スターライナーの乗組員をスペースXのクルードラゴンで地球に帰還させることを決定した。[14]

商業乗務員プログラムの宇宙船スターライナーとドラゴン

要件

商業乗務員用車両の主要な高レベル要件は次のとおりです。

  • 4人の乗組員とその装備を国際宇宙ステーション（ISS）に安全に輸送し、帰還させる[15] [16]
  • 緊急時に乗組員の帰還を確実にする[15]
  • 緊急時には24時間体制の安全な避難場所として機能する[15] [16]
  • ステーションに210日間ドッキングしたままでいられる[15] [16]

背景

2011年にSTSが引退し、コンステレーション計画が中止された後、NASAは宇宙に宇宙飛行士を打ち上げることのできる国産の宇宙船を持っていなかった。[17] NASAの次期有人宇宙飛行計画であるアルテミス計画は、スペース・ローンチ・システム（SLS）ブースターにオリオン宇宙船を搭載し、2016年に無人試験飛行を行う予定だった。NASAには有人飛行に適した宇宙船がなく、いずれにしてもSLS/オリオンはISSへの定期飛行には高価すぎるだろう。その間もNASAはロシアから購入したソユーズ宇宙船の座席でISSに宇宙飛行士を送り続けた。[18]価格は時とともに変動し、2016年から2017年にかけての座席のロットでは1人1飛行あたり7,070万ドルの費用がかかった。[19]アルテミス計画は遅延し続け、最初の無人試験飛行は2022年に予定されている。[20]

開発プログラム

CCDevプログラムは、ソユーズ飛行に代わる安全で信頼性の高い商業ISS乗組員打ち上げ能力を開発するために開始されました。CCDevは、ISS商業貨物プログラムである商業軌道輸送サービス（COTS）に倣いました。 [21] CCDev契約は、固定価格、成果報酬のマイルストーンに対して発行されました。[22] CCDevはいくつかのフェーズで実施されました。CCDev 1契約は、概念と技術の開発用でした。CCDev 2契約は、実際の車両設計用でした。CCiCap契約は、完全なエンドツーエンドの乗組員輸送ハードウェアおよびサービスの設計用でした。CPCフェーズ1契約は、完全な認証プランの開発用でした。最後に、CCtCap契約は、必要なハードウェアの開発、テスト、製造と、それに続くISSへの運用飛行を含む、有人輸送サービスの実際のデモンストレーション用に授与されました。

CCDev 1

スターライナー圧力容器の建造はボーイングのCCDev 1のマイルストーンの一つであった。

商業乗員開発フェーズ1（CCDev 1）は、有人宇宙飛行の概念と技術を開発するために2010年に5つの米国企業に授与された5000万ドルで構成されていました。[21] [23] [24] NASAはCCDev 1の下で5つの企業に開発資金を授与しました。

CCDev 2

ドラゴン乗組員用モックアップの製作は、SpaceXのCCDev 2のマイルストーンの一つであった[異論あり–議論あり]

2011年4月18日、NASAはスペースシャトル退役後に宇宙飛行士を運ぶことができる米国の乗り物の開発のために4つの企業に約2億7000万ドルを授与した。[30]資金提供を受けた提案：[31]

NASAの資金援助なしで選ばれた提案:

選択されなかった提案:

CCiCap

ドリームチェイサーエンジニアリングテストアーティクルの飛行試験は、シエラネバダのCCiCapマイルストーンの1つでした[異論あり–議論あり]

商業乗員統合能力（CCiCap）は当初CCDev 3と呼ばれていました。[46]このプログラムのフェーズでは、NASAは宇宙船、打ち上げロケット、打ち上げサービス、地上およびミッション運用、回収を含む、エンドツーエンドの運用コンセプトを含む完全な提案を求めていました。2011年9月、NASAは提案依頼書（RFP）の草案を発表しました。[47]最終的なRFPは2012年2月7日に発表され、提案の提出期限は2012年3月23日でした。[48] [49]資金提供を受けた宇宙法協定は2012年8月3日に締結され、2013年8月15日に修正されました。[50] [51]

選ばれた提案は2012年8月3日に発表されました。

CPCフェーズ1

認証製品契約（CPC）の第一段階では、エンジニアリング基準、試験、分析を含む認証計画の策定が行われました。[52] 2012年12月10日に発表されたCPC第一段階の資金提供の受賞者は次のとおりです。[52]

  • シエラネバダコーポレーション：1,000万ドル
  • スペースX：960万ドル
  • ボーイング：990万ドル

CCtCap – クルーフライトの授与

商業有人輸送能力（CCtCap）はCPCの第2フェーズであり、ISSへの有人デモ飛行を可能にするための最終的な開発、テスト、検証が含まれていました。[52] [53] NASAは2013年7月19日にCCtCap契約案の提案依頼書（RFP）を発行し、2013年8月15日を回答期限としました。[53] 2014年9月16日、NASAはボーイングとスペースXがISSへの有人打ち上げサービスを提供する契約を獲得したと発表しました。ボーイングは最大42億ドル、スペースXは最大26億ドルを受け取ることができました。[1]ドラゴンの提案の方が安価でしたが、NASAのウィリアム・H・ガーステンマイヤーはボーイングのスターライナーの提案の方が魅力的だと考えました。 [54] 2019年11月、NASAは1座席あたりの最初のコストの見積もりを発表しました。ボーイング社は、固定価格契約に加えて2億8,720万ドルの追加費用も負担した。ソユーズの座席の平均価格は8,000万ドルだった。[55]しかし、ボーイング社のスターライナーが有人カプセル内に搭載する追加貨物を考慮すると、座席1席あたりの調整後コストは約7,000万ドルとなり、スペースX社のクルードラゴンが5人目の乗客相当の貨物を積載していないにもかかわらず、クルードラゴンよりも高い。[56] CST -100スターライナーとクルードラゴンは、無人飛行、有人認証飛行、そして最大6回のISSへの運用飛行を行う予定だった。[57] [58]

タイムライン

商業乗務員プログラム

継続的な遅延

商業乗務員計画の初飛行は2015年に予定されていたが、資金不足により遅延が発生した。[59] [60] [61]宇宙船が試験・製造段階に入ると、パラシュートシステム、推進力、両カプセルの打ち上げ中止システムなどの技術的な問題も遅延の原因となった。[62]

スターライナー2018バルブの問題

2018年7月、複数の緊急脱出システムバルブの不具合によりハイパーゴリック推進剤が漏れるという試験異常が報告されました。その結果、最初の無人軌道ミッションは2019年4月に延期され、最初の有人打ち上げは2019年8月に再スケジュールされました。 [63] [64] 2019年3月、ロイター通信はこれらの試験飛行が少なくとも3ヶ月延期されたと報じました。[65]そして2019年4月、ボーイング社は無人軌道ミッションを2019年8月に予定していると発表した。[66]

クルードラゴンの爆発

2019年4月20日、クルードラゴンの静的燃焼試験中に問題が発生しました。[67]この事故により、飛行中脱出試験（IFAT）に使用する予定だったカプセルが破壊されました。[68] SpaceXはカプセルが爆発したことを確認しました。[69] NASAは、爆発により計画されていた飛行中脱出試験と有人軌道試験が遅れると述べました。[70]

スターライナー軌道飛行試験の失敗

2019年12月に行われたスターライナーの初軌道飛行試験において、宇宙船は軌道に到達したものの、重大なソフトウェアエラーのためISSへのドッキングに失敗しました。その後の解析により、軌道離脱シーケンス中に分離したサービスモジュールがカプセルに衝突する可能性のある、2つ目の重大なソフトウェアエラーが判明しました。

クルードラゴン有人飛行

2020年5月30日、クルードラゴン・デモ2の一環として、2名の宇宙飛行士がクルードラゴンでISSへ打ち上げられました。2020年8月2日、デモ2は無事着陸し、 1975年7月のアポロ・ソユーズ宇宙船による米ソ国際宇宙ミッション以来、NASAの宇宙飛行士にとって45年ぶりの着水となりました。また、メキシコ湾への有人宇宙船の着水も初めてでした。

スターライナー2021バルブの問題

2021年8月に予定されていた第2回軌道飛行試験の打ち上げ直前、定期的な打ち上げ前試験で推進システムのバルブ13個が動作不能であることが判明し、打ち上げは中止されました。この問題は2021年10月時点でも継続中の徹底的な分析を必要としており、NASAとボーイングは新たな打ち上げ日を2022年前半に設定できると見積もっていました。

スターライナー軌道飛行試験2

ボーイング・スターライナー宇宙船2号は、2022年5月19日にボーイング軌道飛行試験2号の一環として打ち上げられた。5月21日にドッキングに成功し、4日間そこに滞在した。[71] 5月25日、宇宙船はドッキングを解除し、ホワイトサンズ・ミサイル実験場に着陸することに成功した。[72]

スターライナー有人飛行試験

計画された打ち上げの数日前、ボーイング社は2023年6月にパラシュートシステムと配線ハーネスの問題により有人飛行試験を無期限に延期すると発表した。[73]このミッションには、NASAの宇宙飛行士2名を乗せて国際宇宙ステーションに1週間の試験飛行を行う。有人飛行試験は2024年6月5日に打ち上げられた。[8]スターライナー宇宙船は、機体のスラスタに関する問題のトラブルシューティングを行った翌日、国際宇宙ステーションにドッキングした。[74]宇宙空間と地球上の別のスターライナー機体を使用した更なるスラスタ試験の後、NASAは2024年8月24日に、ミッションに参加しているブッチ・ウィルモアとスニ・ウィリアムズの2人の宇宙飛行士がスターライナーで地球に帰還せず、代わりにスペースX社のクルー9ミッションのクルードラゴンで帰還すると発表した。[75] [76]スターライナー宇宙船は2024年9月7日に着陸に成功した。[77] NASAは2024年10月15日に、スターライナーがその後の2回のクルーローテーションミッションには使用されないことを確認した。[78] 2024年10月、ボーイングは宇宙事業の一部を調査開始した。[79]

資金調達

2015年までの年度別要求額と充当額

商業乗務員プログラムの初飛行は2015年に予定されていたが、資金不足により遅延した。[59] [61] 2011会計年度の予算では、CCDevプログラムに5億ドルが要求されたが、議会は2億7000万ドルのみを認めた。[80] 2012会計年度の予算では、8億5000万ドルが要求され、4億600万ドルが承認された。[60] 2013会計年度の予算では、8億3000万ドルが要求され、4億8800万ドルが承認された。[81] 2014会計年度の予算では、8億2100万ドルが要求され、6億9600万ドルが承認された。[59] [82] 2015会計年度には、8億​​4800万ドルが要求され、8億500万ドル、つまり95%が承認された。[83] 2019年11月14日、NASAの監察総監は監査報告書を発表し、スターライナーの1席当たりの価格を9000万ドル、ドラゴンクルーの1席当たりの価格を5500万ドルと記載した。これにより、ボーイングの価格は、米国およびパートナー国の宇宙飛行士を宇宙ステーションに運ぶソユーズ宇宙船の座席に対してNASAがロシアの宇宙企業ロスコスモスに支払った価格よりも高い。報告書はまた、2019年に予想されるISS飛行の18か月のギャップを緩和し、スペースXに同様の機会を提供せずに請負業者が2番目の商業搭乗員プロバイダーとして継続することを保証するために、NASAがボーイングの固定価格に加えて2億8720万ドルを追加で支払うことに同意したと述べている。[84] 2019年11月18日、ボーイングのジム・チルトンは、監察総監の報告書はスターライナーの良い点を列挙しておらず、貨物容量を考えるとコストは9000万ドルよりも低いと考えているため座席当たりの価格設定に異議を唱えた。ボーイングが追加資金を投入した理由は、開発開始時期がSpaceXと同程度の期限だったためである。ボーイングはまた、このプログラムへのコミットメントも表明している。[85] CCPプログラムの各フェーズにおける全ての商業有人宇宙船契約業者への資金提供は以下の通りである。CCtCapの値は最大値であり、各ベンダーの開発後運用飛行6回分を含む。

資金調達の概要（百万米ドル）
ラウンド
（年）		CCDev1
(2010)		CCDev2
(2011)		CCiCap
（2012）		CPC1
（2013）		CCtCap
（2014）		追加基金
（2017年）		合計
ボーイング18.0112.9480.09.94,200.0287.25,108.0
スペースX—75.0460.09.62,600.0—3,144.6
シエラネバダコーポレーション20.0105.6227.510.0——363.1
ブルーオリジン3.722.0————25.7
ユナイテッド・ローンチ・アライアンス6.7—————6.7
パラゴン宇宙開発株式会社1.4—————1.4
合計49.8315.51,167.529.56,800.0287.28,648.5
参考文献:[86][87] [88][50] [51][52][58][89]

テストミッション

各システムは、NASAの有人搭乗資格認定要件を満たすために、緊急脱出試験、無人軌道飛行試験、有人軌道飛行試験をそれぞれ完了する必要があります。NASAは各社に対し、必要な試験をどのように完了させるかを提案することを認めましたが、ボーイングは飛行中の緊急脱出試験を実施しないことを選択し、NASAはこれを承認しました。[90]

クルードラゴンは2020年半ばに飛行試験を完了し、2020年11月に運用飛行を開始しました。NASAは、クルー飛行試験で問題が発生した後、ボーイングが認証要件を満たしているかどうかを2024年9月以降に決定する予定です。[91]

ミッション宇宙船説明クルー日付結果
クルードラゴン発射台脱出テストクルードラゴン ドラゴンフライフロリダ州ケープカナベラル空軍基地における発射台脱出試験—2015年5月6日成功
クルードラゴン デモ-1クルードラゴン C204無人試験飛行。デモ1号は2019年3月2日に打ち上げられ、打ち上げから24時間弱でISSのPMA-2/IDA-2ドッキングポートにドッキングした。ドラゴンはISSに5日間ドッキングした後、2019年3月8日にドッキング解除・着陸した。[92]—2019年3月2日成功
ボーイングの発射台脱出テストボーイング・スターライナー 宇宙船1号無人発射台脱出試験—2019年11月4日成功
ボーイング軌道飛行試験ボーイング スターライナー カリプソ無人試験飛行。[93]デュアルエンジンのセントール上段ロケットを搭載したアトラスVの初飛行。当初は着陸前に8日間ISSにドッキングして過ごす予定だった。しかし、MET異常のためISSにランデブーできず、予想よりも低い軌道に入らざるを得なかった。[94]宇宙船は2日間の軌道滞在を経て、2019年12月22日に帰還した。OFT-2は全ての目的を達成するために提案された。—2019年12月20日MET異常による部分的な故障
クルードラゴンの飛行中脱出テストクルードラゴン C205ファルコン9ブースターは、マックスqの直後にドラゴン2カプセルをLC-39Aから打ち上げ、飛行中の打ち上げ中止システム（In Flight Abort ）を試験しました。これはドラゴン2の打ち上げ中止システムの試験でした。打ち上げ中止は打ち上げ後84秒で発生し、ドラゴン2はファルコン9から分離し、スーパードラコスラスタを使用して飛び去りました。ファルコン9ブースターは空気力によって分解しました。ドラゴン2は打ち上げから9分後、4つのパラシュートを展開し、着水しました。—2020年1月19日成功
クルードラゴン デモ 2クルードラゴン エンデバー有人試験飛行。ドラゴン2号は2名の乗組員を乗せて打ち上げられ、約18時間後に国際宇宙ステーション（ISS）にドッキングした。ドラゴンとその乗組員はISSで62日間を過ごした。[95]
2020年5月30日成功
ボーイング軌道飛行試験2ボーイング・スターライナー・ スペースクラフト2無人試験飛行。Boe-OFTの部分的な失敗を受け、ボーイングが提案し、2020年4月6日にNASAによって承認された。Boe-OFT 2回目の飛行は2021年8月3日の打ち上げ前に中止された。その後、再スケジュールされ、2022年5月19日に無事に実施された。[96]—2022年5月19日成功
ボーイング乗員飛行試験ボーイング スターライナー カリプソ有人試験飛行。2名の宇宙飛行士を打ち上げ、ISSにドッキングし、8日後に帰還する予定だった。しかし、ドッキング中にスラスターの故障が発生した。数ヶ月にわたる試験の後、NASAはスターライナーに宇宙飛行士を乗せて地球に帰還させるのはリスクが高すぎると判断し、無人のまま帰還した。
2024年6月5日スラスターの故障による部分的な故障

作戦任務

参照

参考文献

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  • NASA商業乗務員プログラムの公式ページ
  • 商業乗務員プログラムに関するNASA公式プレスキット
  • NASA.govの商業乗務員および貨物文書ライブラリ（2015年7月21日アーカイブ、Wayback Machine）
  • CCDev 1 宇宙法協定 2016年8月17日アーカイブ、Wayback Machine
  • パートナーの成熟した宇宙船の設計、NASA ビデオ更新、2014 年 1 月 14 日。
  • ボーイングCCtCap契約（編集済み）2020年7月28日アーカイブ、Wayback Machineにて
  • SpaceX CCtCap契約（編集済み）2020年7月28日アーカイブ、Wayback Machine
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