kfujitoの徒然（ｂｙ浮沈子）

スターライナー：ULAの蹉跌


（NASAのボーイング乗組員飛行試験は5月10日金曜日までに目標を達成）
https://blogs.nasa.gov/boeing-crew-flight-test/2024/05/07/nasas-boeing-crew-flight-test-targets-no-earlier-than-friday-may-10/

「・・・早ければ5月10日金曜日までに実施することを目標としている。」

「アトラス V ロケットのセントール上段の液体酸素タンクにある圧力調整バルブのデータ分析を完了し、バルブを交換する必要があるかどうかを判断する」

「ULAは、通常のリサイクルプロセスに従って、Atlas Vの第1段階と第2段階から液体酸素と水素も除去した。」

はて、アトラスVの１段目って、水素だったっけえ？。

（アトラス V ファーストステージ）
https://en.wikipedia.org/wiki/Atlas_V#Atlas_V_first_stage

「アトラス V の最初のステージであるコモン コア ブースター(デルタ IV のコモン ブースター コアと混同しないでください) は、直径 3.8 m (12 フィート)、長さ 32.5 m (107 フィート) です。これは、284,450 kg (627,100 ポンド) の液体酸素とRP-1を燃焼するロシアのNPO Energomash RD-180メイン エンジンを搭載しています。」

デルタ４のコモンコアブースターは、確かに液体水素を推進剤として使っていたが、もう、それは飛ばないからな。

それとも何かあ、RP-1（灯油）は抜き取らなかったということなのかあ？（未確認）。

まあ、どうでもいいんですが。

スペースXと違って、キンキンに冷やして積み込んだりしてないからな（たぶん）。

常温のままなら、そのまま入れといても問題ないのかもしれない。

もちろん、デュアルエンジンセントール（DEC）は、液体水素と液体酸素を積み込んでいる。

で、それは排出されたわけだ。

（【速報・更新】ボーイングの新型宇宙船「スターライナー」打ち上げ延期）
https://sorae.info/space/20240507-starliner.html#google_vignette

「【追記：2024年5月7日18時55分】NASAやULAによると、CFTのスターライナー打ち上げは早ければアメリカの現地時間2024年5月10日に実施される予定です。打ち上げ延期の決定後、クルーはケネディ宇宙センターの乗組員宿舎に戻っており、アトラスVロケットからは推進剤の液体水素と液体酸素が抜き取られました。今後はセントール上段の液体酸素リリーフバルブのデータを分析し、バルブを交換する必要があるかどうかが判断される模様です。」

追加の情報はない。

しかし、それにしても、アトラスVで躓くとは思わなかったな。

しかも、セントール上段のトラブルとは・・・。

この上段（２段目）は、エンジンを２基積み込んだ特殊な形態で、N２２構成（フェアリングなし（N）、ストラップオンブースター２基、セントール上段のエンジン２基）と呼ばれ、スターライナーの打ち上げの際にしか用いられない。

詳細は不明だけど、バルブとかの部品はエンジン１基のセントールと同じなんじゃないのかあ？（未確認）。

少なくとも、以前の２回の無人打ち上げ（OFT-1とOFT-2）の際に、トラブったという記憶はない。

（ボーイングのスターライナーカプセルがバルブのトラブルシューティングのため格納庫に戻る）
https://spaceflightnow.com/2021/08/05/boeings-starliner-capsule-returns-to-hanger-for-valve-troubleshooting/

「アトラス 5 を格納庫に戻す前に、ULA は第 1 段の燃料タンクから灯油を排出しました。」

念のため確認したんだが、やっぱ、灯油（ケロシン：RP-1）はすぐには抜き取らないようだな。

調査の結果、垂直統合施設（VIF：Vertical Integration Facility）に戻すことになれば、その前に抜き取ることになるんだろう。

今回、仮にバルブの交換ということになれば、当然VIFに戻すことになるわけで、打ち上げは相当遅れる可能性がある。

その際に、スターライナーを一度降ろすことになるのか、乗せたままで作業できるのかどうかは知らない。

が、中止に至った経緯（打ち上げ２時間前に、早々に決断している）を見ても、バルブをそのまま存置して再度打ち上げに臨むことはないだろう。

何たって、今回は正真正銘の有人飛行だからな。

既知のトラブルをそのままにして打ち上げるわけにはいかない。

初の有人飛行だから、完璧な状態で打ち上げても、トラブルの山に見舞われる可能性がある。

浮沈子的には、単独のバルブトラブルと見ているけど、ソフトウェアなどが絡んでくるとややっこしい話になりそうな予感もする。

物理的なバルブの交換で済めば、ラッキーというところか。

製造過程の問題なのか、設計上の隠れた瑕疵が表面化したのか、ケープカナベラルの魔物が憑りついたのか。

これで終わりなわけではないからな。

少なくとも、この後も６回の飛行が予定されているわけで、アトラス側の懸念材料も、完全にクリアにしておく必要がある。

打ち上げられてからのトラブル発見でなかったことを、幸運の女神さまに感謝というところか・・・。

＜以下追加＞ーーーーーーーーーー

（スターライナーの最初の有人飛行はバルブの故障で失敗）
https://arstechnica.com/space/2024/05/faulty-valve-scuttles-starliners-first-crew-launch/

「LOX（液体酸素）側の自動調整バルブが少し音を立てているのが見えました。」（NASAの商業乗組員プログラムマネージャーのスティーブ・スティッチ氏）

「奇妙な挙動を示していた。この飛行の飛行規則は事前に定められていた。発射台に乗組員がいる場合、適切な行動はスクラブでした。」（同上）

「スターライナーを最初の乗組員テスト飛行で打ち上げる次の機会は、金曜日の夜9時（東部夏時間）（協定世界時土曜日01時）です。 NASAは夜通し、技術者がバルブの問題を研究し、交換する必要があるかどうかを判断する時間を増やすため、当局者が火曜日の夜の打ち上げの機会をスキップすることを決定したと発表」

「次回の打ち上げが実際にいつ行われるかは、ULA のエンジニアが修理のためにアトラス V ロケットを格納庫に戻さずに問題を解決できると判断するかどうかによって決まります。」

「問題のバルブは、Centaur 上段の液体酸素タンクからガスを排出し、タンクを適切な圧力に維持します。これは 2 つの理由から重要です。」

「タンクは、RL10 エンジンが飛行中に推進剤を受け取るために適切な圧力にする必要があり、Centaur 上段自体は重量を軽減するために超薄壁になっており、構造の完全性を維持するために圧力が必要です。」

おっと、圧力掛けていないと構造が維持できないわけだ。

バルブの問題について、スティーブンクラークは詳細に報じている。

「ULA が打ち上げの試みを中止する約 1 時間前、打ち上げチームはケンタウルスの液体酸素タンクの上部の測定値が振動していることに気づきました。ロケットから数フィート離れた発射台の地上職員は、同時に異常な「チャタリング」音を報告した。」

「このチャタリングまたはブーンという音は、リリーフバルブの急速な動きに関連していました。この場合、1 秒あたり約 40 回循環していました。」

「時折、まれにそのようなバルブがシートからちょうど外れてしまうことがあります」（ULAの最高経営責任者（CEO）トリー・ブルーノ氏）

「その温度、その硬さ、すべてがちょうどよく、この基地の中で羽ばたいたり、ブンブン鳴ったりします。それは循環します。私たちは以前にもそれを見てきました。」（同上）

「2015年のアトラスV打ち上げなど、これまでの機会では、ULAの打ち上げチームがバルブを閉じるよう指示し、再びバルブを開くと、ブーンという音が止まった。これにより、打ち上げは正常に進むことができました。 ULAは安全上の理由から、ロケット上部のスターライナー宇宙船内に宇宙飛行士を乗せるという措置を講じたくなかったため、月曜日の夜に乗組員が発射台を出発するまで待った。」

浮沈子は、この生中継の際に、ちょうど買い出しに出かけていて、戻ってきたら既にウィルモアとウィリアムズは座席を離れて船外に出ていた。

その間、１０分ほどだったと記憶している。

ずいぶんあわただしく動いていたから、何か危機的状況が発生しているのかと思ったが、バルブを閉じて開くという作業を行うための準備だったわけだ。

人間が中に乗ったまま、バルブの閉鎖→解放を行うわけにはいかない。

閉じたはいいが、開かなくなっちまったらどーする！？。

液体酸素は沸騰していて、圧力が高まり、どこかでバーストする。

もちろん、その際にはタンクが破裂する前に圧力を逃がすプラグ（栓）があるのかもしれないが（未確認）、そうすると１３トンの宇宙船を乗せたまま、ぺなぺなのセントール上段の構造強度が失われることになるからな（未確認）。

搭乗員を降ろしてからでなければ、そういうリスキーな作業はできない。

が、さっさと降ろす必要もあったわけだ。

「実際、それは止まった」（ブルーノ氏）

「乗組員を降ろしてからバルブを回すと、ブザー音が止まりました。これが人工衛星であれば、それが私たちの標準的な手順であり、衛星はすでに軌道上にあるはずです。しかし、それによって燃料を供給されたケンタウルスの状態が変化し、私たちは人がいるときはそんなことはしないでください。そのため、私たちの飛行規則では、バルブを作動させる前に乗組員をこすって降ろす必要がありました。」（同上）

「ULA のエンジニアは、リリーフバルブの急速なサイクルが完全な開閉サイクルで構成されていたのか、それともバルブが全可動範囲の一部を動かしていたのかを判断するためにデータを分析しています。バルブは少なくとも 200,000 サイクルに耐え、依然として正常に機能することがテストで確認されています。」

この２０万回というのは、実に意味深な回数だ。

１秒間に４０サイクルで振動していた場合、１時間では１４４０００サイクルになる・・・。

約７３パーセントに達するわけだ。

「月曜日の夜に気づいたブーンという音の動作が完全な開閉サイクルによって引き起こされたものである場合、エンジニアはバルブが 200,000 サイクルの制限に近づいていると判断しました。」

妥当な判断だな。

「今夜私たちが分析しているのは、これらが完全なサイクルだったのか、それとも座席に当たる低振幅、低エネルギーのブンブン音だったのかを理解するのに役立つデータです。その場合、その等価エネルギーを計算し、同等のカウントを得ることができますサイクルのことだ」（ブルーノ氏：「座席」→シート：バルブの当たり面のこと）

「もしその数が20万基より大幅に少ないのであれば、私たちはもう一度打ち上げを試みるのに十分な寿命があると感じるかもしれません。」（同上）

「そのような状況では、当局は金曜日の夜に再度カウントダウンを続行することにゴーサインを与える可能性がある。」

「しかし、バルブが作動限界に近づいていると管理者が判断した場合、チームはアトラスVとスターライナーを発射台から約3分の1マイル南にあるULAの垂直格納庫に戻すことになる。そこで技術者がバルブを交換することになるが、ブルーノ氏によると、この作業には数日かかるという。アトラスVは早ければ今週末にも発射台に戻る可能性がある。」

浮沈子は詳しくないんだが、バルブの振動のエネルギー換算で寿命を判断しちまっていいんだろうか？。

ここは、素直にＶIFに戻して、怪しげな振動を起こしたバルブをそっくり交換しちまうのが筋だろう。

特定の条件とはいえ、実際の環境で作動限界を突破する可能性があるチャタリングを起こすというのは、明らかに設計上の欠陥だ（断定的！）。

本来なら、設計変更を行い、十分な試験を経て、新設計の部品に取り換えられるのが筋だが、まあ、そこんとこは目を瞑る。

もちろん、同じ現象が繰り返されるリスクはあるが、経験上、その頻度は低いし、安全上の管理を行うことは今回と同じように可能だから、そのまま同じ設計の部品を使って交換するという判断は妥当だろう。

「シュティッヒ氏は、スターライナーの試験飛行は火曜日、金曜日、土曜日に打ち上げの機会があり、次の打ち上げ日は来週半ば、おそらく5月14日と15日になるだろうと述べた。」（Steve Stich：NASAの商用乗組員プログラムのプログラムマネージャー）

なーに、今更、多少遅れたところで多勢に影響はない。

物理の神様と十分折り合いを付けてから打ち上げるに越したことはないからな・・・。

＜さらに追加＞ーーーーーーーーーー

（NASAのボーイング乗組員飛行試験は新たな打ち上げ日を目標に）
https://blogs.nasa.gov/commercialcrew/2024/05/07/nasas-boeing-crew-flight-test-targets-new-launch-date/

「現在、5月17日金曜日午後6時16分（東部夏時間）までに国際宇宙ステーションに向けて打ち上げられることを目標」

「セントール上段にある液体酸素タンクの圧力調整バルブを交換することを決定」

「地上乗組員と宇宙飛行士のブッチ・ウィルモアとスニ・ウィリアムズが宇宙打上げ施設-41から安全に脱出した後、ULAチームはバルブの制御に成功した。」

「閉じられ、振動は一時的に減衰されました。」

昔のテレビじゃないんだからな。

この対応は実にアナログで、叩いて直す類のものだ。

「その後、燃料除去作業中に振動が２回再発した。」

やれやれ・・・。

「バルブの履歴、打ち上げ試行時のデータ署名を評価し、継続使用に関連したリスクを評価した後、ULA チームはバルブが適格性を超えていると判断し、ミッション管理者はバルブを取り外して交換することに同意しました。」

問答無用の交換だな。

まあいい。

結果的には、妥当な結論に達している。

「5月8日水曜日にボーイングのスターライナー宇宙船とともにロケットをフロリダ州ケープカナベラル宇宙軍基地の垂直統合施設に戻し、交換作業を開始」

「次回の打ち上げ試行をサポートするために、漏れチェックと機能チェックアウトを実行」

この件については、スペースフライトナウが詳細な記事を上げている。

（アトラス5のバルブ修理により、スターライナーの初の有人ミッションは早ければ5月17日に延期される）
https://spaceflightnow.com/2024/05/08/atlas-5-valve-repair-will-delay-starliners-first-crewed-mission-to-may-17-at-the-earliest/

「バルブの交換作業ではスターライナー宇宙船の積み下ろしを必要としない可能性が高い」（ULAの社長兼最高経営責任者（CEO）のトリー・ブルーノ氏）

「圧力安定化ステージであり、構造的に安定させるためには伸ばすか圧力をかける必要がある」

「VIF 内でそれを伸ばすために何らかのツールを使用する可能性がある」

「そのツールを使用して、Centaur と Starliner を上部でサポートし、すべての圧力を取り除き、単にバルブを取り外して交換し、再加圧し、ツールを取り外すだけで、ロールバックの準備が整います」

「この手続きには数日かかるため、日曜日までに再度の試みを行う準備ができている可能性は低いです。」

発射台での対応についても、詳細な言及がある。

「バルブを回すと羽ばたきは止まったが、打ち上げチームがロケットから極低温推進剤を排出する際に振動が2回再発した。」

「打ち上げカウントダウンが進行中であるため、バルブについて完全な判断を下すのは困難であり、それがミッションを取り下げることを決定した理由の一部でもある」

「私たちはRL-10ロケットエンジンの近くにある加速度計を調べることで、この音を推測しています」

「したがって、リアルタイムのカウント中にはできなかったこと、そして現在私たちが行っていることは、そのデータを調べて、バルブに何サイクルあったか、そしてバルブが完全に開いているかどうかを評価することです。それらが完全なサイクルとしてカウントされるかどうかを知ることができます。」

「ブルーノ氏は、この問題は比較的まれではあるものの、前例のないことではなく、実際、約10年前にAV-053ミッションで遭遇し対処したことがある、と述べた。」

「このような長時間のブザー音は、少し前にアトラスが発売した AV-053 で見られました。バルブを循環させると予想通り中断されました」

「他にも3、4回、持続しない短いブーン音を確認しましたが、再び発生したときにバルブを循環させたところ、停止し、二度と発生しませんでした。」

「したがって、私たちはこれについて 4 ～ 5 回経験しており、そのうち 1 回はまさにこの動作を経験しています。」

なんと、短時間の振動が３ないし４回、長時間の振動（今回もそれに当たる）を１回経験しているということで、もちろん、それらは全て無人機の打ち上げだったわけで、全部叩いて直したわけだ。

しかし、今回はこれまでとは異なる挙動を示したことも事実だ。

一度、長時間の振動を叩いて直した後、推進剤の抜き取りの最中に、再度振動が発生している（しかも、２度も！！）。

もっとも、これまでは叩いて直した後に、推進剤の抜き取りは行っていないからな。

また、明記されてはいないものの、シングルエンジンセントール（SEC）とデュアルエンジンセントール（DEC）では、同じリリースバルブを使用している感じだ（未確認）。

同じように、叩いて直そうとしているしな。

まあいい。

過去に同様の振動が繰り返されていたことを把握していながら、それを隠して（！）有人飛行に臨んだ罪は重い（そうなのかあ？）。

物理の神様は公平だ。

有人の時だけ、振動を出さずに済ませることはしなかったわけだ。

天網恢恢疎にして漏らさず。

選りにも選って、このタイミングで出さなくても・・・。

が、トラブルとはそういうものだ。

マーフィーの法則だな。

しかし、逆に考えれば、打ちあげた後に出なかったことは幸運かもしれない。

もっとも、打ち上げ後に出ることはないのかもしれないし、それは飛行に影響を与える要素ではないかも知れないが、何らかの別のトラブルの誘因にならないとは限らない（開きっぱなしで酸素駄々洩れになり、スターシップのIFT-2のように引火して大爆発するとかな：未確認）。

幸運の女神さまがほほ笑んだと考えて、ここはキッチリと対応すべきだろう。

また、今後のことを考えれば、バルブの再設計と十分なテストも考慮すべきだ。

有人打ち上げは、今回を別としても、まだ６回残ってるからな。

浮沈子は、アトラスについては、同様の懸念が他にもあるのではないかという気がしてきている。

ULAは、有人打ち上げの経験がない（実際に人を乗せて飛ばすのは、今回初めて！）。

NASAの杜撰な管理の下で、アトラスVの有人認定を取得したことだって、今回の事例を見れば怪しい話だ。

この際、徹底的に見直してもいいのではないか。

それで、あと６回の契約が果たせなくなるのは仕方ないだろう。

スターライナーは、クルードラゴンのような動的な緊急離脱テスト（インフライトアボートテスト）を行っていない。

発射台から、静的に飛び出して見せただけだ（パッドアボートテスト）。

ロケットの打ち上げで、リスクを完全に排除することは出来ないし、様々なテストを行ったとしても、そのテストの時だけたまたま上手く機能しただけの話かもしれない。

何かトラブルが起こるかも知れないと、我々が考える時、そのトラブルは起こることになるのだ。

計算されたリスクを受け入れるということは、なかなか勇ましい話ではあるけど、それは、他にやりようがないからであって、切ない話でもある。

NASAが、今回、冷静で保守的な判断をしたことは好ましいと感じる。

これまで叩いて直してきたことの是非はともかく（論外だな・・・）、慎重な対応を取ったことも評価していい。

ったく・・・。

次は、一体何が起こるんだろうな・・・。

＜さらにさらに追加＞ーーーーーーーーーー

（ボーイング新型宇宙船打ち上げ、17日以降に延期　エンジンバルブに問題）
https://jp.reuters.com/world/us/MCY72L55AVLKFIYZS5FW4UHYOU-2024-05-08/

「米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は７日、航空宇宙大手ボーイングが開発した新型宇宙船「ＣＳＴ―２００スターライナー」の初めての有人試験飛行について、ブースターロケットの圧力バルブ交換のため、打ち上げが１７日以降に延期されたと明らかにした。」

まるで、間違い探しのような記事だが、スターライナーの正式名称はＣＳＴ―２００じゃない（ＣＳＴ―１００）。

ブースターロケットとあるけど、２段目のセントール上段だから、通常、業界で言うところの「ブースター」という用語の使い方ではない。

ロイターは、ちゃんと分っている。

「ロケットの第２段バルブに問題が見つかり、打ち上げはカウントダウンまで残り２時間を切ったところで中止された。」

気になったので、ネットで調べた。

（ブースター）
https://kotobank.jp/word/%E3%83%96%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%BC-615866

「日本大百科全書(ニッポニカ) 「ブースター」の意味・わかりやすい解説」

「多段式ロケットの第一段、あるいは推力増強用補助ロケットのように、大推力を発して離陸上昇の役割を果たすロケットのこと。」

「これを拡大解釈して、多段式ロケットの全段を一括して、人工衛星や宇宙船を打ち上げるブースターと称することもある。」

うーん、拡大解釈し過ぎな気もするけど、世間ではそういう風に捉えることがあるということは知っておいた方がいいかもしれない。

ウィキではどうか。

（ブースター）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%BC

「打上げシステムにおいてブースターは、離床時から離床直後の垂直上昇する、大推力が必要な期間において、主機関のロケットエンジンの推力を補助する推力を発生する。」

参考までに英語版も見た。

「多段打ち上げロケットの第 1 段で、または宇宙船の離陸推力とペイロード能力を増強するために、より長時間燃焼するサステナー ロケットと並行して使用されるロケット(またはロケット エンジン)です。」

セントール上段は、ここでいうところのサステナーロケット（持続ロケット）に当たるわけで、概念的に区別されている。

ただし、そう単純な話でもなく、ストラップオンブースター２基を第１段に括りつけたアトラスN22構成の場合、その１段目もブースターということになる。

更にややっこしいのがSLSやアリアン５のようなロケットで、１段目がかなり長時間燃焼し（SLSでは約８分）、下手をすると軌道速度までペイロード（２段目以降）を加速することが可能だったりする。

強力な固体燃料ブースターで、大きな初期加速を得ることが出来る点が共通だがな。

これは、ブースターなのか、それともサステナーロケットなのか・・・。

まあ、どうでもいいんですが。

上段ロケットを含めてブースターロケットということがあることを、確認することが出来た。

スターライナーの場合、セントールから切り離された段階では、近地点高度が十分な完全な地球周回軌道にはない。

機械船（サービスモジュール）のロケットを吹かして、軌道修正しなければならない。

その意味では、セントールをブースターと呼ぶことは、他の宇宙船（クルードラゴン）に比べれば妥当な感じがしないでもない。

（ボーイング スターライナー：プロファイルを起動）
https://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_Starliner#Launch_profile

「デュアル エンジン ケンタウルスから分離した後、サービス モジュールに取り付けられたスターライナー独自のスラスターが宇宙船を軌道上に押し上げ、国際宇宙ステーションへの旅を続けます。」

「準軌道軌道（suborbital trajectory）は衛星の打ち上げとしては異例ですが、スペースシャトルや宇宙発射システム（SLS）で使用される技術に似ています。これにより、ロケットの上段が制御された方法で大気圏に再突入することが保証されます。スターライナーの軌道投入燃焼はミッション開始から約 31 分で始まり、45 秒続きます。」

うーん、セントールを制御落下させるためじゃないような気もするんだがな（もちろん、そういうメリットもありますが、主たる理由は、万が一宇宙船側のロケットエンジンが故障して点火できなかったとしても、大気圏に確実に戻ってこられることの保証だ）。

まあいい。

スペースシャトル（オービター）もSLS（コアステージや２段目）も、B社が手掛けている。

エリックバーガーはクソミソに言うが、伊達に宇宙で長いこと飯を食ってきたわけじゃあない。

今は、S社の重役に収まっているゲルスティンマイヤーは、B社の設計に惚れて肩入れしていた（そうなのかあ？）。

ブースターにまつわるエトセトラ・・・。