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空の上を歩く:宇宙遊泳の驚くべき歴史

地球を背に立つNASA宇宙飛行士エド・ホワイト(写真提供:NASA)

ナサ

これらは人類の努力が生み出した驚くほど美しい瞬間だが、すべての宇宙遊泳が計画通りに進むわけではない。宇宙飛行士がハッチに閉じ込められたり、道具を失ったり、溺れそうになったりすることもある。

スペースX社のポラリス・ドーン計画の打ち上げは、民間人による初の宇宙遊泳という、商業宇宙飛行におけるもう一つの歴史的な瞬間の始まりとなるだろう。
このミッションの資金の多くを負担してきた億万長者のジャレッド・アイザックマン氏は、スペースX社のドラゴン宇宙船の外に出て、民間の宇宙遊泳を完了する初の非職業宇宙飛行士になることを目指している。
このミッションは高度約870マイル(1,400キロ)に到達することを目指しており、これは50年以上前のアポロ計画以来、最も高い有人宇宙飛行となる。
アイザックマン氏は、約434マイル(700キロ)の低軌道高度で2時間の船外活動を行う予定で、スペースX社のエンジニアであるサラ・ギリス氏も同行する。2人はヘルメットディスプレイとヘルメット搭載型カメラを備えたスペースX社の宇宙服を着用する。
しかし、他の現代の宇宙船とは異なり、クルー・ドラゴンにはエアロックがないため、脱出前にカプセル全体を減圧する必要があり、新しい宇宙服の使用と相まって、乗員全員に関わるリスクが増大する。
すべてが計画通りに進めば、この船外活動は、宇宙飛行士が宇宙船の外側に数枚の布地を挟んだ状態で果敢に挑んだ、象徴的で記憶に残る瞬間の長いリストに加わることになるだろう。
エアロックに閉じ込められたり、宇宙服の中で溺れそうになったりと、船外活動(EVA)(正式には宇宙遊泳)の長い歴史の中では、ドラマに事欠きません。ここでは、ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフが約60年前に人類で初めて宇宙を「歩いた」こと以来、起きた最も注目すべき出来事をいくつか紹介します。

最初の宇宙遊泳

ゲッティイメージズ アレクセイ・レオーノフは1965年3月18日、ボスホート2号宇宙船のすぐ外で宇宙空間に浮かんでいる(写真提供:ゲッティイメージズ)

アレクセイ・レオーノフは1965年3月18日、ボスホート2号宇宙船のすぐ外側で宇宙空間に浮かんでいる(写真提供:ゲッティイメージズ

冷戦中の宇宙開発競争の最高潮の頃、ソ連はすでに米国に先んじていくつかの重要な成果を達成していた。ソ連スプートニク1号で世界初の人工衛星を軌道に乗せ、世界初の哺乳類を軌道に乗せ、そして1961年には世界初の有人宇宙船を打ち上げた。
1965年3月18日、ソ連は宇宙でもう一つの初成果を達成した。宇宙船の外で初めて人間を宇宙に送り出し、「歩く」ことを成し遂げたのだ。宇宙飛行士のアレクセイ・レオーノフは、宇宙船のハッチの外側に設置された膨張式エアロックを通ってボスホート2号から脱出し、へその緒でつながれた状態で12分間宇宙船の外で過ごした。
しかし、この史上初の船外活動は完全に計画通りにはいかなかった。レオーノフが着ていた宇宙服は、ほぼ真空の宇宙空間で加圧されて硬くなり、動くことも写真を撮ることも困難になった。また、ボスホート2号とレオーノフを繋ぐコードもねじれてしまい、レオーノフは転倒し、エアロックの解除も困難になった。

 

それでも、彼は動けなくなり、後ろのハッチを閉めることができませんでした。中に入るために、レオノフは宇宙服のバルブを開いて圧力を下げ、体を動かして中に入り、ハッチを閉めることができました。
この冒険は非常に疲れるものだったので、地球に戻って宇宙服を調べたところ、数リットルの汗が染み込んでいた。

アメリカ人初の宇宙遊泳

NASAの宇宙飛行士エド・ホワイトは、1965年6月に宇宙遊泳を行った最初のアメリカ人となった(写真提供:NASA)

宇宙飛行士エド・ホワイトは1965年6月に宇宙遊泳を行った最初のアメリカ人となった(写真提供:NASA

比較的安全な宇宙船から出て広大な宇宙に踏み出す最初のアメリカ人が現れるまでに、2か月以上かかりました。1965年6月3日、エド・ホワイトは、地球を3度周回したジェミニ4号宇宙船のハッチを開けました。
彼は、宇宙船がハワイ上空を通過するちょうどその時、手持ちの酸素ジェットガンを使ってカプセルから脱出した。彼は8メートル(26フィート)の長さのロープの先で、カプセルの外で23分間を過ごした。
最初、ホワイト氏はジェットガンを使って宇宙船まで3回往復したが、3分後に燃料が尽きたため、テザーを引っ張って移動せざるを得なかった。
ホワイト氏は、その2年後、発射台での試験中に発生したアポロ1号宇宙船の火災で、他の2人の宇宙飛行士とともに悲劇的に亡くなった。

初の宇宙「セルフィ​​ー」

NASAの宇宙飛行士バズ・オルドリンは、4日間のジェミニ12号ミッションの宇宙遊泳中に初の自画像を撮影した(写真提供:NASA)

宇宙飛行士バズ・オルドリンは、4日間のジェミニ12号ミッションの宇宙遊泳中に初の自画像を撮影した(写真提供:NASA

エドウィン・「バズ」・オルドリンは、アポロ11号の月面探査ミッション中に、別の世界に足を踏み入れた2人目の人間として行った別の宇宙遊泳でよく知られているかもしれない。しかし、彼はまた、おそらく宇宙遊泳中に撮影された最初の「自撮り」の撮影者でもある。
1966 年 11 月の4 日間にわたるジェミニ 12 号ミッション中、オルドリンは星の写真撮影、機器のテスト、実験を行うために数回の船外活動を行った。打ち上げ前に、オルドリンはこれらの船外活動の準備としてプールで中性浮力訓練を行った最初の宇宙飛行士となった。
後に彼は、この準備のおかげで、以前の宇宙遊泳で遭遇した操縦上の問題の多くを克服できたと主張した。彼は合計で5時間48分の宇宙遊泳を記録し、これは当時の記録であった。
ミッション2日目の最初の船外活動の終了直前、オルドリンはジェミニ宇宙船のハッチの端にカメラを取り付け、自分の方に向けました。
出来上がった「自撮り写真」には、ヘルメットの中で照らされた彼の片方の目と額、そして肩越しに青い地球の曲線が写っている。

束縛されずに孤独に

NASAのブルース・マッキャンドレスは、安全なロープなしで宇宙遊泳を行うという「大きな飛躍」を遂げた(写真提供:NASA)

ブルース・マッキャンドレスは、安全なロープなしで宇宙遊泳を行うという「大きな飛躍」を遂げた(写真提供:NASA

1984年にブルース・マッキャンドレス2世が先駆的な船外活動を行ったころまで、宇宙飛行士たちは勇敢にも宇宙船の外へ出ていた。これまでは、宇宙飛行士は広大な宇宙空間に漂い出さないように、宇宙船にテザーで繋がれていた。
マッキャンドレスの場合の違いは、彼がそれを束縛なしに行うということだ。サンドラ・ブロック主演の2013年の映画『ゼロ・グラビティ』を見た人なら、これがいかに恐ろしい見通しであるか理解できるだろう。
幸運なことに、マッキャンドレスは背中にジョイスティックで操作できる新しい窒素推進装置を背負っていた。有人操縦ユニット (MMU) には24 個の窒素スラスターがあり、そのおかげで宇宙空間で安定して動き回ることができた。
1984 年 2 月 7 日の STS-41-B スペース シャトル ミッション中、マッキャンドレスは初めて MMU をテストしながら、シャトルから 91 メートル (300 フィート) 上空を飛行しました。上の写真は、スペース シャトル チャレンジャーから最大距離にいるマッキャンドレスが、宇宙の暗闇と彼の下にある地球の曲線の中に孤独に浮かんでいる様子を示しています。
「ニールにとっては小さな一歩だったかもしれないが、私にとってはとてつもなく大きな飛躍だ」とマッキャンドレス氏は当時、ニール・アームストロング氏が1969年に月面に初めて降り立った際に語った言葉に言及して語った。

宇宙での救助活動

NASA 最初の衛星サルベージミッションでは、宇宙飛行士のデール・ガードナーが、特別に設計されたドッキング装置で回転する宇宙船を「刺す」作業を行った(写真提供:NASA)

最初の衛星回収ミッションでは、宇宙飛行士のデール・ガードナーが、特別に設計されたドッキング装置で回転する宇宙船を「刺す」作業をした(写真提供:NASA

マッキャンドレスのMMUでの成功に続いて、NASAバックパックを実用化した。1984年11月、宇宙飛行士のデール・ガードナーとジョセフ・アレンは、スペースシャトルディスカバリー号から派遣され、軌道上から故障した衛星2基を回収するミッションに初めて参加した。これは、宇宙で行われた最初のサルベージミッションであった。
MMU を背負ったアレン氏は、比較的安全なシャトルの遠隔操作アームを離れ、パラパ B-2 通信衛星までの 11 メートル (35 フィート) の隙間を越えた。この衛星は、同年の以前のシャトル ミッションでウェスター VI 通信衛星とともに展開されていたが、どちらも正しい軌道に到達できなかった。
アレンとガードナーの仕事は、彼らが携行したドッキング装置を使って、ゆっくりと回転する衛星をモーター ノズルから「突き刺す」ことでした。アレンが最初に作業し、特別に製作されたアポジー キック モーター キャプチャー デバイスをパラパ B-2 衛星のモーターに挿入しました。次に、MMU ジェットを使用して衛星の回転を遅くしました。ミッション スペシャリストのアンナ フィッシャーが、故障した衛星をディスカバリーの貨物室に移動するのを手伝いました。

NASAのデール・ガードナー氏とその同僚は、2つの衛星を回収するために軌道上で3日間を過ごした(写真提供:NASA)

デール・ガードナー氏とその同僚は、軌道上で3日間を過ごし、2つの衛星を回収した(写真提供:NASA

 

次にガードナーとウェスター VI が同様の処置を受けることになった。2 つの被災した衛星がスペース シャトルの貨物室に安全に収まると、ガードナーは「売り物」の看板を持って、ちょっとポーズをとって写真を撮った。
これは、このミッションがスクラップヤードからの回収という性質を持つことを意味していた。両衛星はその後、保険会社によって再販され、最終的には改修されて 1990 年 4 月に再打ち上げられた。


世界一高い修理工

NASAのミッションスペシャリスト、キャサリン・ソーントンはハッブル宇宙望遠鏡の修理中に宇宙遊泳の記録を樹立した(写真提供:NASA)

ミッションスペシャリストのキャサリン・ソーントンはハッブル宇宙望遠鏡の修理中に宇宙遊泳の記録を樹立した(写真提供:NASA

1990年に軌道上に打ち上げられてから3年の間に、ハッブル宇宙望遠鏡は笑いものになりつつあった。15億ドル以上(当時のレートで約10億ポンド)の費用がかかったにもかかわらず、主鏡の微細な欠陥のせいで、地球に送信される画像はぼやけていた。
1993 年 12 月、スペース シャトル ミッション STS-61に搭乗した宇宙飛行士チームが、望遠鏡の緊急修理を行うために派遣されました。これは、これまでに試みられた中で最も困難で複雑なミッションの 1 つとなりました。
2 組の宇宙飛行士は、5 回の連続した船外活動で合計 35 時間 28 分を費やし、史上初の軌道上宇宙望遠鏡の整備を行いました。スペース シャトル エンデバーの遠隔操作アームは、長さ 13 メートル (43 フィート) のハッブル望遠鏡をシャトルペイロード ベイの上方に配置するために使用されました。
これにより、宇宙飛行士は新しい太陽電池アレイ、ジャイロスコープ、ヒューズプラグなど、重要なハードウェアの修理とアップグレードを行うことができました。ミッションスペシャリストのキャサリン・ソーントンは、修理ミッション中に米国人女性として最長の宇宙遊泳時間記録を樹立し、宇宙船外で合計 21 時間 10 分を記録しました。ミッションスペシャリストのトム・エイカーズも、29 時間 39 分の宇宙遊泳で EVA 記録を樹立しました。


友情の歩み

NASAの米国宇宙飛行士ジェリー・リネンジャーは、ロシア製の宇宙服を着て宇宙遊泳を行った最初のアメリカ人である(写真提供:NASA)

米国の宇宙飛行士ジェリー・リネンジャーは、ロシア製の宇宙服を着て宇宙遊泳を行った最初のアメリカ人となった(写真提供:NASA

1991 年 12 月のソビエト連邦の崩壊と冷戦の終結により、その後数年間でロシアと米国間の宇宙協力が拡大しました。
1994年から1998年にかけて、米国のスペースシャトルはロシアのミール宇宙ステーションに10回訪問した。その間、7人のアメリカ人宇宙飛行士がミールで生活し、同僚の宇宙飛行士とともに軌道上で1,000日近くを過ごした。ミールで生活した4人目のアメリカ人は、1997年に医師で宇宙飛行士のジェリー・リネンジャーだった。
ミールでの滞在はストレスの多いものだった。彼と他の5人の乗組員は、酸素生成システムで火災が発生し、宇宙で発生した火災の中でもおそらく最も深刻なものに直面した。火災はわずか数分続いたが、宇宙ステーションは煙で満たされ、2機のソユーズ脱出船のうち1機へのアクセスが遮断された。
その後、ロシアのプログレスM-34補給船もドッキングの試み中に宇宙ステーションに衝突し、ミールの船体に穴が開き、軌道上の宇宙船内で初めての減圧を引き起こした。また、ミッション中にいくつかの重要な機器の故障にも遭遇した。
しかし、このドラマが始まる前に、リネンジャーはロシアの宇宙服を着用した米国人宇宙飛行士による初の船外活動を行った。1997年4月29日の5時間に及ぶ船外活動では、リネンジャーはミール23号の船長ワシリー・ツィブリエフと合流し、宇宙ステーションの外部に科学機器を設置した。


新しい宇宙ステーションの建設

NASAの宇宙飛行士ジェリー・ロスと同僚のジェームズ・ニューマンは、1998年にザーリャ制御モジュールとユニティモジュールの間に40本のケーブルを接続した(写真提供:NASA)

宇宙飛行士ジェリー・ロスと同僚のジェームズ・ニューマンは、1998年にザーリャ制御モジュールとユニティモジュールの間に40本のケーブルを接続した(写真提供:NASA

1998 年、人類がこれまでに建設した建造物の中で最も高額な建造物となるかもしれない国際宇宙ステーションの建設が始まりました。スペース シャトル エンデバー号に搭乗した宇宙飛行士は、最終的に宇宙での恒久的な人類居住地となる最初の 2 つのモジュールを接続する 12 日間のミッションに取り組みました。
2024年のISSは16のモジュールを誇り、サッカー場と同じ長さです。しかし1998年、ジェームズ・ニューマンとジェリー・ロスの宇宙飛行士は、スペースシャトルのロボットアームを使ってザーリャ制御モジュールを掴み、12.8トンのユニティモジュールに接続するために、3回の長い船外活動を行わなければなりませんでした。
しかし、この作業に問題がなかったわけではない。2人の宇宙飛行士がケーブルや手すりを接続したり、動かなくなったアンテナを動かしたり、拘束ピンを取り外したりしているうちに、2人はいくつかの建設資材を失い、宇宙に漂い、現在では衛星や宇宙船にとって脅威となっている、増加の一途をたどる「宇宙ゴミ」に加わってしまった。
しかし、1998年12月13日までに彼らの仕事は完了し、エンデバー号は誕生したばかりのISSから切り離され、宇宙ステーションは自由に飛行できるようになりました。
2年後、ISSは恒久的に有人宇宙船となり、それ以来、軌道上に人間が継続的に滞在することが可能となった。


宇宙遊泳記録

NASAの米国宇宙飛行士スーザン・ヘルムズが、単独の宇宙遊泳で最長記録を共同で保持している(写真提供:NASA)

米国の宇宙飛行士スーザン・ヘルムズが単独の宇宙遊泳の最長記録を共同で保持(写真提供:NASA

8時間労働は、たとえ足がしっかりと地面に着いていても、長く感じられる。では、2001年3月にISSの外で8時間56分を過ごし、史上最長の船外活動を行った米国の宇宙飛行士スーザン・ヘルムズさんは、どんな気持ちだったのだろうか。
彼女と同僚の宇宙飛行士ジェームズ・ヴォスは、壮大な船外活動を行った際、国際宇宙ステーションの実験モジュールの外側にハードウェアを設置する任務を負っていた。彼らの記録は今日でも破られていない。

スペースシャトルの下

NASAのミッションスペシャリスト、スティーブン・ロビ​​ンソンがスペースシャトルの軌道上での初の修理を実施した(写真提供:NASA)

ミッションスペシャリストのスティーブン・ロビ​​ンソンがスペースシャトルの軌道上で初の修理を実施した(写真提供:NASA

2005年7月のSTS-114ミッションにおけるスペースシャトルディスカバリー号の飛行は、再突入時に空中分解し乗員7人全員が死亡した2003年のスペースシャトル・コロンビア号の悲劇的な喪失以来、初めてのスペースシャトルの打ち上げであった。
NASAシャトルの安全性向上に3年近くを費やし、特に大気圏再突入時に発生する極端な温度からシャトルを守るための防護タイルに注力してきた。
ディスカバリーの打ち上げは緊張の連続だった。最初の試みはカウントダウン中に燃料センサーが故障したため中止された。ようやく発射台を離れたとき、外部燃料タンクから発泡スチロールの破片が剥がれ落ち、タイルの小さな破片も散見された。シャトルの耐熱シールドが損傷したのではないかとの懸念が浮上した。
ISSに到着すると、宇宙飛行士のスティーブン・ロビ​​ンソンが状況確認のために派遣され、灰色の耐熱タイルに沿ってゆっくりと進みました。彼は指を使って、2枚の耐熱タイルの間から突き出ている隙間埋め材2枚を引き抜きました。これは、地球への帰還予定前に軌道上で宇宙船を修理する初の事例でした。
その努力は報われ、シャトルは2005年8月9日にカリフォルニア州エドワーズ空軍基地に無事着陸した。

宇宙で溺れそう

NASAのヨーロッパ宇宙飛行士ルカ・パルミターノは、2013年の船外活動中にヘルメット内に水が溜まり始め、危機一髪の経験をしました(写真提供:NASA)

ヨーロッパの宇宙飛行士ルカ・パルミターノは、2013年の船外活動中にヘルメット内に水が溜まり、危機一髪の経験をしました(写真提供:NASA

それは通常の船外活動のはずだった。国際宇宙ステーションの外で6時間過ごし、ロシアの新しい研究モジュールの到着に備えてケーブルを準備する。
しかし、イタリア人宇宙飛行士ルカ・パルミターノ氏が作業中、宇宙遊泳史上最も重大な事故の一つの始まりとなる出来事に気づいた。ヘルメットの後ろに水が溜まっていたのだ。
2013 年 7 月 16 日、船外活動開始から 44 分ほど経った頃、パルミターノ氏は冷静に「頭の後ろに大量の水が溜まっている」と報告した。原因がわからなかったため、彼はケーブル配線作業を続けた。宇宙服内のドリンクバッグから水が流れ出ている可能性もあるため、彼は水を飲み干した。
しかし、水は増え続け、通信キャップの中に入り込んできた。船外活動開始から1時間ちょっとで、ミッションコントロールは船外活動の終了を決定し、パルミターノ氏と船外活動仲間の宇宙飛行士クリス・キャシディ氏にエアロックに戻るよう命じた。
しかしパルミターノが動くと水が動いて視界が遮られ、キャシディに助けを求めてエアロックに戻る道を探さざるを得なくなった。宇宙ステーションの別の場所に繋がれていたキャシディは、別の道を通らなければならなかった。
軌道上のほぼ無重力の環境では、パルミターノ氏がエアロックのほうを向いたとき、後頭部にあった水の塊が移動し、目、耳、鼻を覆っていた。
水が通信システムを妨害し、耳をふさいでいたため、彼はキャシディとミッションコントロールに自分の増大する苦痛を知らせるのに苦労した。
「潜在意識のどこかで、私は恐怖を感じていました」と彼は後にBBCワールドサービスに語った。「私たちはその恐怖をコントロールするか、恐怖を利用してどこか別の場所に転向させるように訓練されています。孤立していて、目が見えず、耳が聞こえず、彼らにも聞こえず、次に​​息を吸ったら溺れてしまうかもしれないという問題に集中する代わりに、私は解決策を考え始めました。」
視界がぼやけ、宇宙ステーションが地球の背後に移動して突然暗闇に包まれたパルミターノさんは、安全ロープの助けを借りて慎重にエアロックまで手探りで戻った。

 

エアロック内に入ると、パルミターノさんはキャシディさんが到着するまで5分間の苦痛な待ち時間に直面した。ハッチをロックするのに10分、エアロックを再び加圧してパルミターノさんのヘルメットを外せるようになるまでにさらに13分かかった。
彼がヘルメットの中にいた間に、ヘルメット内に推定1.5リットル(2.6パイント)の水が入っていたことが判明した。
「そこで数分、いや、おそらく数分以上、金魚鉢の中の金魚がどういうものかを金魚の視点から体験した」とパルミターノは後に、この出来事を驚くほど気楽に回想して語った。
その後の調査で、パルミターノのファンポンプセパレーターの詰まりが原因で、冷却ループから換気ループに水が漏れ、ヘルメット内に侵入したことが判明した。
技術者たちは後に、宇宙服のヘルメットに吸収パッドを取り付け、水漏れが発生した場合に宇宙飛行士が対処できるようにシュノーケルも追加した。
NASA が現在、アルテミス計画で宇宙探査の次の段階に目を向けている中、パルミターノ氏と彼の前後の勇敢な宇宙飛行士たちが得た教訓は、彼らの決断に役立つだろう。
現在までに宇宙を「歩く」という特権を得た人はわずか260人ほどで、ロンドン地下鉄の1両の座席をすべて埋められるほどだ。そのリストが長くなるにつれ、冒険も長くなるだろう。