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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

宇宙うちゅう船の ソユーズは、どうして ふるい のに 使われて いるの?

設計が古いソユーズ宇宙船は、なぜ使われ続けてきたのか ── 穴があいた船と、直し続けた歴史

ソユーズ宇宙船の長寿の理由 ── MS-22の冷却材漏れ(2022)と、事故ごとの改良の積み重ね

分野:技術

ソユーズは、もう 60ねん ちかく まえに はじめて 人を のせて とんだ 宇宙うちゅう船の 形が もとに なって います。それなのに、どうして 今も 名前が 出て くるのでしょうか。

2022ねんに、この 船に 小さな あなが あきました。その とき 何が おきたのかから、ふるい 船が しんらい されて きた わけを 見て いきます。

2022年12月、国際宇宙ステーション(ISS)につながっていたソユーズ宇宙船の外側に、約0.8mmの穴が見つかりました[8]。乗っていた3人が地球に帰るための船です。

ソユーズの設計は1960年代初めに構想されたものです[1]。それだけ古いのに、なぜ置きかわらなかったのか。穴があいたときの対応と、事故のたびに直してきた歴史から考えます。

2022年12月19日、ISSにドッキング中のソユーズMS-22の外側に、直径約0.8mmの穴が見つかった[8]。ソユーズは、1960年代初めにソ連で構想された設計で、運用期間が最も長い有人宇宙船計画とされる[1]。

「古い」ことと「信頼できる」ことは別である。MS-22への対応、設計変更を招いた事故、JAXAが説明する改良の方針の順に、複数の資料を突き合わせて整理する。

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1. 船に あいた 小さな あなは、何だった?

1. 2022年12月、ソユーズに見つかった穴

1. MS-22の冷却材漏れ(2022年12月)

2022ねん 12月15日に、ISSに つながって いた ソユーズから、冷却材れいきゃくざい(ひやす ための えき)が もれ はじめました[8]。

その 4日 あとの 19日に、ロボットアームで そとがわを しらべて、はじめて あなが 見つかりました。あなは 1ミリより 小さく、 ロシアの 宇宙機関うちゅうきかんロスコスモスは、とても 小さな 隕石いんせきが ぶつかったのでは、と 見て いました。これは しらべて いる とちゅうの 見方です[8]。

この 船は、ISSに いる 人が 地球に かえる ための 船です。あなが あいたままでは、のって 帰れるのか わからなく なりました。

2022年12月15日、ISSにドッキングしていたソユーズMS-22から、冷却材が漏れる事態が起きました。19日には、ロボットアーム(カナダアーム2)で外側のラジエーターを調べ、約0.8mmの穴が見つかっています[8]。

ロスコスモスは、微小な隕石が当たったとみていました。これは調査中の見立てで、最初の報道では宇宙ゴミ(スペースデブリ)の可能性も並べて書かれていました[8]。

ソユーズは、ISSに滞在する乗員が地球へ帰るための船でもあります。冷却系に穴があいた船に、そのまま人を乗せて帰してよいのか。次の判断が注目されました。

2022年12月15日、ISSに結合中のソユーズMS-22から冷却材の漏れが確認された。12月19日、カナダアーム2による外部観察で、外側のラジエーターに約0.8mmの穴が見つかった[8]。

ロスコスモスは微小隕石の衝突とみたが、これは調査段階の見立てである。sorae の初報は、微小隕石のほか宇宙ゴミ(デブリ)の衝突の可能性も併記していた[8]。

MS-22は、ISS滞在中の乗員3人の帰還船として結合されていた。冷却系に損傷のある船で帰還させてよいか、が問題になった。

2. 人が 帰る 船を、どうやって 用意した?

2. 空のソユーズを打ち上げるという決断

2. MS-23の無人打ち上げ(2023年)

2023ねん 1月11日、NASAと ロスコスモスは、「この 船で 人を 帰すのは やめる」と 発表しました。なおす のは むずかしく、お金も かかるから、と つたえられて います[9]。

かわりに、べつの ソユーズ「MS-23」を、だれも のせずに うちあげました。うちあげは、ロシアの ある 地方の 時こくで 2月24日、アメリカの 時こくでは 2月23日の ことです[10]。のって いた 3人は、この 船で 地球に もどりました。あなの あいた MS-22も、3月28日に 人が いない まま 帰って きました[11]。

2023年1月11日、NASAとロスコスモスは、MS-22を乗員の帰還には使わないと発表しました。熱制御システムの修理は複雑でコストもかかり、賢明ではない、というのが理由として伝えられています[9]。

代わりに、空のソユーズMS-23が、当初の予定から数日ずれて打ち上げられました。日付は現地(ロシア)の時刻で2月24日、アメリカ東部時間では2月23日です[10]。乗員3人(プロコピエフ、ペテリン、ルビオ)はMS-23で地球へ戻り[9]、MS-22は3月28日に無人で帰還しています[11]。

穴があいても、乗員が困り続けるわけではありませんでした。予備の船を送って解決した、という対応です。

2023年1月11日、NASAとロスコスモスは、MS-22を乗員の帰還に使わない方針を発表した。理由は、熱制御システムの修理が非常に複雑でコストもかかり、賢明ではないため、と報じられている[9]。

代替として、乗員なしのMS-23が打ち上げられた。日付は現地(ロシア)時刻で2月24日、米国東部時間では2月23日である(当初計画は2月20日)[10]。乗員3人(プロコピエフ、ペテリン、ルビオ)はMS-23で帰還し[9]、MS-22は3月28日に無人で帰還した[11]。

この経緯から読み取れるのは、ソユーズが「予備の船を送る」という形で問題を切り離せたことである。ただし、この結論は2つの報道に基づく解釈であり、細かな日程には資料間で差が出うる。

3. ソユーズは、どんな へやで できて いる?

3. 3つの部分に分かれた船のつくり

3. 軌道・帰還・機器推進の3モジュール

ソユーズは、3つの へやに わかれた 船です。ISSに つながる へや、人が すわって うちあげられ、帰って くる へや、それに きかいを つんだ へやです[2]。

地球に もどる とき、地球の 空気の ある ところに 入る まえに、へやを はなします。ねつに つよい かべを つけた、人の のる へやだけが、地球に つきます[2]。

たとえば、えきに 大きな にもつを あずけて、小さな かばんだけ もって 家に 帰る ようなものです。ただし ほんとうは、はなした へやは、もう 使えなく なります。

のれる 人数は 2人から 3人です[2]。

ソユーズは、大きく3つの部分でできています。ISSにドッキングする軌道モジュール、乗員が座って打ち上げられ地球に戻る帰還モジュール、それに機器・推進モジュールです[2]。定員は2〜3人とされます。

地球に戻るときは、大気圏に入る手前で3つを分け、耐熱シールドのある帰還モジュールだけが地表に着きます[2]。

駅の荷物預かりに大きな荷物を預けて、小さなかばんだけ持って家に帰るのに似ています。ただし本当は、切り離した部分は地球に戻らず、預けた荷物を取りに行くことはできません。

3つに分けておくと、宇宙で必要な設備と、地球に戻る部分を別に作れます。ただし、この分け方の利点そのものはJAXAの資料に書かれた説明ではなく、この記事の整理です。

ソユーズは、ISSにドッキングする軌道モジュール、乗員が搭乗して打ち上げ・帰還を行う帰還モジュール、機器・推進モジュールの3部分でできている。定員は2〜3人である[2]。ESAは最大3人と説明する[1]。

帰還時は大気圏の手前で3つを分離し、耐熱シールドを備えた帰還モジュールだけが地球に戻る[2]。

分離式にすると、耐熱設備は帰還モジュールだけに持たせればよい、という設計上の利点がある。これは筆者による整理で、資料の記述そのものではない。

4. うまく いかなかった あとで、何を 直した?

4. 二つの事故が変えた設計

4. ソユーズ1(1967)とソユーズ11(1971)後の設計変更

1967ねん 4月、ソユーズは はじめて 人を のせて とびました。ところが 地球に もどる とき、パラシュートが ひらかず、のって いた 飛行士ひこうしの コマロフさんが なくなりました[4]。この あと、船の 設計せっけいは 大きく 見なおされました。

1971ねん 6月29日の ソユーズ11では、へやを はなす とき、空気の でる ところが ひらきました。もどる 間に 船の 空気が なくなり、3人が なくなりました[5]。

この 事故じこの あと、のる 人を 2人に へらし、宇宙うちゅう服を きた まま うちあげと ちゃくりくを する 形に あらためました[5]。

1967年4月、初の有人飛行を行ったソユーズ1は、地球に戻るときにパラシュートが開かず、コマロフ飛行士が亡くなりました[4]。この後、設計は大きく見直されました。原因の細かな点はここでは書きません。

1971年6月29日のソユーズ11では、モジュールの分離時に換気弁が開き、降下中に船内の空気が失われて、3人が亡くなりました[5]。

その後、乗員を2人に減らして、ソコルと呼ばれる宇宙服を着て打ち上げ・着陸する設計に改められました[5]。席をあけて宇宙服が着られる余裕をつくった、と説明されています。

設計が古いことより、事故のあとに直してきたことが、この船の歩みとして見えてきます。

初の有人飛行(1967年4月23日)だったソユーズ1は、帰還時にパラシュートが開かず、コマロフ飛行士が死亡した[4]。原因の詳細は、ESAの説明と合わせるため、ここでは結果のみを書く。以後、設計は大きく見直された。

1971年6月29日のソユーズ11では、モジュール分離時に換気弁が開き、降下中に船内の空気が失われて3人が死亡した[5]。

この後、乗員を2人に減らし、余裕ができた空間でソコル宇宙服を着て打ち上げ・着陸する設計に改められた[5]。どちらの資料もウィキペディア(英語版)で、記述の細部は一次資料による確認が望ましい。

5. ロケットに 事故じこが おきたら、どうなる?

5. 打ち上げ失敗でも乗員が助かった二つの例

5. 脱出装置の作動例(1983年・2018年)

ソユーズには、うちあげが うまく いかなかった ときに、船だけ ロケットから とびだして にげる そうちが ついて います。

1983ねんには、うちあげ台の 上で ロケットが ばくはつ しましたが、この そうちで のって いた 人は たすかりました[4]。

2018ねん 10月11日にも、うちあげの さい、ロケットの 一部が はなれる ときに ふぐあいが 出ました。そうちが じどうで はたらき、ふたりは 19分ほどで ぶじに ちゃくりくしました[6]。この 事故じこは ロケットの がわで、船の こしょうでは ありません。

その あと、2か月 たたないうちに、12月3日から 人を のせた ひこうが ふたたび はじまりました[6]。

ソユーズには、打ち上げ中のロケットに問題が起きたとき、乗員のいる部分をロケットから引き離す脱出装置がついています。1983年には、発射台の上でロケットが火災・爆発を起こしましたが、この装置で乗員が助かりました[4]。

2018年10月11日のMS-10の打ち上げでは、ブースターの分離に不具合が起き、脱出システムが自動で作動しました。乗員2人(オフチニン、ヘイグ)は打ち上げから約19分41秒後に着陸し、最大約6.7Gの減速に耐えて、良好な状態でした[6]。

この事故はロケット側の問題で、宇宙船本体の故障ではありません。有人飛行は2か月足らずの12月3日に再開されています[6]。

ソユーズには打ち上げ脱出装置(SAS)があり、1983年には打ち上げ台上でロケットが火災・爆発した際に乗員を救出した[4]。

2018年10月11日、MS-10の打ち上げでブースター分離の不具合が起き、脱出システムが自動作動した。乗員2人(オフチニン、ヘイグ)は打ち上げの約19分41秒後に無事着陸し、最大約6.7Gの減速に耐えて良好な状態だった。有人飛行は、2か月足らずの12月3日に再開された[6]。

この事故はロケット側の問題であり、宇宙船本体の欠陥ではない。ただし、この例は「設計の古さ」の評価そのものではなく、脱出系が機能した一例である。

6. 大きく 作りなおさずに、どう 直して きた?

6. 「大きく変えず、細かく直す」という方針

6. TMA-M(2010〜2016)とMS(2016〜)の改良と、JAXAの説明

JAXAは、ロシアは 設計せっけいを 大きく かえず、小さな 改良かいりょうを つみかさねて、安全と しんらいを たもって きた、と せつめいします[3]。

たとえば、2010年から 2016年に つかわれた「TMA-M」では、まえは アナログだった せいぎょが デジタルに なり、ふるい けいさんきも あたらしく なりました[3]。2016年からの「MS」では、つうしんの きかいが あたらしく なり、地上と つながる はんいが ひろがりました[3]。

JAXAの ある 先生は、「だめな ものは 直す」を くりかえして きたと 話して います[7]。これは 2009年の 記事です。

ソユーズは、主な型だけを挙げると、初代(1967年)から、TMA(2002年初飛行)、TMA-M(2010〜2016年)、MS(2016年〜)と、型を変えながら使われてきました[2]。年号は、初飛行の年か運用期間かで、資料によって数年ずれます。

JAXAは、ロシアは設計を大きく変えず、細かな改良を重ねて安全性と信頼性を保ってきたと説明しています[3]。TMA-Mではアナログ制御がデジタルになり、古い計算機が新しくなりました。MSでは通信機器が更新され、データ中継衛星を使って地上と通信できる範囲が広がりました[3]。

2009年の時事通信の記事は、基本設計は1960年代から変わらないと伝え、JAXAの的川泰宣名誉教授の「駄目なものは改善する」を繰り返してきた、という言葉を紹介しています[7]。

MSは、今のソユーズとしては最後の改良になると言われています[3]。これは伝聞で、その後どうなったかは資料に書かれていません。

ソユーズの型は、初代(1967)→7K-T→T→TM→TMA(2002〜)→TMA-M(2010〜2016)→MS(2016〜)と変遷してきた。T・TMなどの年号は、ウィキペディアとJAXAで異なるため使わない[2]。

JAXAは、ロシアは設計を大きく変えず、細かな改良を重ねて安全性・信頼性を確保してきたと述べる。TMA-Mではアナログ制御がデジタル制御に、古い計算機が刷新された。MSでは通信機器が更新され、データ中継衛星が使えるようになり、地上との通信範囲が広がった[3]。

時事通信(2009年)は、「基本設計は1960年代から変わらない」と伝え、的川泰宣の「駄目なものは改善するを繰り返してきた」という言葉を紹介する[7]。同記事は、1971年以降の乗員の死亡事故はないとも書くが、2009年時点の記述であり、その後は別の確認が要る。

JAXAはMSを「最後の改良になると言われている」と説明する。これは伝聞であり、断定できない[3]。

7. ソユーズは、今、どんな 役わりを して いる?

7. 唯一の輸送手段から、緊急時の避難先まで

7. ISSにおけるソユーズの役割

スペースシャトルが おわった 2011年から、クルードラゴンが とぶ 2020年までは、ISSに 人を おくれる のは ソユーズだけでした[4]。

ISSでは、宇宙うちゅうごみが ちかづくとき、乗って いる 人が つながっている ソユーズに にげこむ ことが あります。2012年3月の ばあいは、べつの メモで 書きました。ソユーズは、帰る ための 船で あると 同時に、いざと いう ときに にげこむ ばしょでも あります。

2011年のスペースシャトル退役から、2020年にスペースXのクルードラゴンが就航するまで、ソユーズはISSへ行く唯一の有人輸送手段でした[4]。この「唯一」は、この期間に限った話です。

ISSでは、デブリの接近を知らせる連絡が遅れたときなどに、乗員がドッキング中のソユーズに避難することがあります。2012年3月の例は、別のメモで扱いました。ソユーズは地球への帰還船であると同時に、緊急時の避難先でもあります。

スペースシャトル退役(2011年)からクルードラゴン就航(2020年)まで、ソユーズはISSへの唯一の有人輸送手段だった[4]。「唯一」はこの期間限定の表現である。

ISSでは、デブリ接近の通知が遅い場合などに、乗員がドッキング中のソユーズへ避難することがある(2012年3月のコスモス2251の破片の例)。詳しくは別のメモで扱った。

8. 「MS-22」の 数字を さがして みよう

8. 型の名前と年号を見比べてみる

8. 出口 ── 型の系譜を確かめる/原典を読む

ソユーズの 名前には、「MS-22」「MS-23」のように 数字が ついて います。これは、1つ 1つの 船の 番号です。

JAXAの ソユーズの ページ[2]を ひらいて、TMAや MSなどの 型かたの 名前と、書かれた 年を 見て みましょう。どの 型かたが いつ ごろ 使われたか、じぶんの ことばで 1行ずつ ノートに 書いて みます。

そのとき、「ここは 大きく かわった」「ここは あまり かわって いない」と 思った ところに しるしを つけると、JAXAの せつめい[3]と くらべられます。

JAXAのソユーズのページ[2]を開き、TMA、TMA-M、MSなどの型の名前と、書かれている年号を見比べてみてください。

そのうえで、「ここは大きく変わった」「ここは変わっていない」と思うところに印をつけ、JAXAの「細かな改良を重ねる」という説明[3]と合うかどうか、自分の言葉でノートに書いてみます。

資料によって年号が数年ずれる型もあります。どちらの数え方をしているのかを注記しておくと、あとで見返すときに迷いません。

JAXAのソユーズの解説[2]とFAQ[3]を読み、型ごとの改良点を年表にまとめてみるとよい。資料間で年号が異なる型は、どちらの数え方かを注記する。

日本語の資料だけでも、JAXAの2つのページから読み始められる。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:ESA、JAXAの2ページ、時事ドットコム、sorae の2記事、NASAの2記事、ウィキペディア(英語版)の2ページ、AIAAの記事を使った。ウィキペディアは、一次資料で確かめきれない部分を補うために使った。

  1. ESA「The Russian Soyuz spacecraft」。 https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Transportation/Launch_vehicles/The_Russian_Soyuz_spacecraft (ソユーズ計画の構想時期と運用期間について)
  2. JAXA「ソユーズ宇宙船」。 https://humans-in-space.jaxa.jp/iss/launch/soyuz/soyuz/ (3つのモジュールと、型の変遷について)
  3. JAXA「ソユーズ宇宙船はかなり旧式のようですが、改良しないのですか」。 https://humans-in-space.jaxa.jp/faq/detail/000509.html (細かな改良を重ねる方針とMSの改良点について)
  4. Wikipedia「Soyuz (spacecraft)」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Soyuz_(spacecraft) (ソユーズ1の事故、1983年の脱出、2011〜2020年の輸送手段について)
  5. Wikipedia「Soyuz 11」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Soyuz_11 (ソユーズ11の事故と、その後の設計変更について)
  6. AIAA「Returning to flight」。 https://aerospaceamerica.aiaa.org/departments/returning-to-flight/ (2018年のMS-10の脱出と、有人飛行の再開について)
  7. 時事ドットコム「ローテクでも信頼性高いソユーズ」(2009年)。 https://www.jiji.com/jc/v2?id=20090609japanese_astronaut_19 (基本設計が変わらないことと、的川泰宣氏の言葉について)
  8. sorae「冷却材が漏洩したソユーズMS-22」。 https://sorae.info/space/20221220-soyuz-ms22.html (2022年12月の冷却材漏れと、穴の発見について)
  9. sorae「MS-22を帰還に使わない決定」。 https://sorae.info/space/20230112-soyuz-ms-22.html (2023年の帰還方針の変更と、MS-23の打ち上げについて)
  10. NASA「Uncrewed Replacement Soyuz Launches to the Space Station」(2023年2月23日)。 https://www.nasa.gov/blogs/spacestation/2023/02/23/uncrewed-replacement-soyuz-launches-to-the-space-station/ (MS-23の打ち上げ日について)
  11. NASA「Uncrewed Soyuz Spaceship Lands in Kazakhstan」(2023年3月28日)。 https://blogs.nasa.gov/spacestation/2023/03/28/uncrewed-soyuz-spaceship-lands-in-kazakhstan/ (無人のMS-22の帰還について)

なおした ところ

更新履歴

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