アギナ：私は最古のロケット上段であり、航空宇宙分野で多才な人物でもあります

「アキナ」は最も初期のロケット上段であり、初期の米国軍事衛星の打ち上げと軌道上運用のための重要な動力源である。 「アジナ」にはさまざまなバリエーションがあり、百科事典のような説明がなければ、家族構成が分からないこともよくあります。しかし、これにより、上層段階のようなものがなぜ発生するのかも理解できるようになります。

アジェナは有人宇宙ステーションの目標車両を駆動するために使用される

万能のアギナ

軍事指定 RM-81 を持つアジェナは、もともとロッキード社によって WS-117L 偵察衛星プログラム用に開発されました。当時は電子技術が発達していなかったため、写真偵察衛星はフィルムカプセルを搭載し、撮影後に地球に送り返さなければなりませんでした。その結果、衛星自体がかなり大きく重くなり、打ち上げロケットの力だけに頼って目的の軌道に送り込むことは不可能になりました。

モデル開発の過程で、米空軍は、さまざまな偵察目的を 1 つの WS-117L プロジェクトに組み込むのは非現実的であると判断しました。 WS-117Lはその後、写真偵察用の「サモス」と「コロナ」（後に「ディスカバラー」に改名）と、ミサイル早期警戒用の「ミダス」に分割されました。しかし、アジェナは保持され、これらすべての衛星の上段ミッションを引き受けました。その後、NASA のジェミニ有人宇宙船のランデブーおよびドッキング技術の実証に使用され、対象宇宙船の推進モジュールとして機能しました。アジェナ上段は、アトラス、トール、タイタン IIIB ロケットで使用され、スペース シャトルへの採用も検討されました。 1959年2月28日から1987年2月までに、さまざまな種類のアジェナミサイルが発射され、合計365発のミサイルが発射された。そのうち 33 機のみが NASA に提供され、残りは軍事衛星に使用されています。

いくつかのミッションでは、衛星はアジェナの標準隔壁の正面に直接取り付けられ、電力、通信、3軸安定姿勢制御を提供します。しかし、一部の衛星は打ち上げ後にアジェナから分離し、独自の飛行ミッションを開始しました。

初期のアジェナ上段は偵察衛星の打ち上げに使用されました。

時が経つにつれ、アジェナは複数のフィルムベイと大型カメラを備えたコロナ偵察衛星など、より重く複雑な衛星をサポートするために2回のアップグレードを受けました。

アジェナという名前は、米国国防総省の国防高等研究計画局 (後に DARPA となり、当時は ARPA と呼ばれていた) によって決定されました。以前はケンタウルス座ベータ星と呼ばれ、夜空で10番目に明るい星でした。しかし、ARPAは、恒星現象にちなんで製品に名前を付けるロッキード社の伝統に従い、この星に「空で燃える」という意味で「エイジョナ」という別の名前を使うことを提案した。

アゲナの特徴

アジェナは直径1.5メートルで、画像偵察に極めて必要な3軸安定化機能を備えています。アジェナはベル・エアロシステムズが開発したXLR81エンジンを使用し、推進剤としておなじみの非対称ジメチルヒドラジンと硝酸を使用しています。これら 2 つの燃料は室温および常圧で保管できるだけでなく、点火システムを必要とせずに自己発火できるため、エンジン設計が簡素化されます。したがって、XLR81 エンジンは、地上の無線コマンドの制御下で軌道上で複数回再起動できます。

このエンジンはもともとコーンウォール B-58 超音速爆撃機に使用されていました。 1950年代に開発されたこの超音速爆撃機は、核弾頭を搭載したMB-1Cポッドを搭載できる。しかし、MB-1Cの設計はあまり成功しなかったため、コーンウォールは後部にロケットエンジンを搭載して核ロケットに改造する計画を立てました。もちろんこの計画は成功しませんでしたが、XLR81エンジンは開発に成功しました。アジェナ A で使用された具体的なモデルはベル 8048 (XLR81-BA-5) エンジンで、2 分間に 69 キロニュートンの推力を生み出すことができます。

ベル 8048 エンジン

アジェナ上段用ベル8048エンジン

XLR81のアルミニウム合金構造は非常に有名です。ロケットエンジンのスロートとノズルには再生冷却と呼ばれるものが使われていますが、スロートが放物線状になっているため、ドリルビットがまっすぐで、ここに燃料用の穴を開けるのは非常に困難です。そこで、ベル・エアロシステムズのエンジニアたちは、冷却チャネルを「一体型円形双曲面」の形状に配置することでこの問題を解決しました。

アジェナのヨー姿勢測定は、3 つのジャイロスコープ、2 つのレベル センサー、および冷却用の窒素フレオン混合マイクロインジェクターを含む慣性基準システムによって行われます。ピッチとロールの姿勢測定は、2 つの密閉型積分ジャイロ ユニットによって実行されます。レートジャイロユニットは軌道速度を感知してヨー誤差を決定します。ピッチおよびロール ジャイロの誤差は、太陽および星のセンサーを参照する地平線センサーによって修正されます。これにより、Agena は高いレベルの指向安定性を実現し、Corona 衛星のカメラはより優れた地上解像度を実現できます。

アジェナは地球を周回しながら宇宙空間で一定の方向を維持するように設計されているため、受動的な熱制御システムが設計されました。

初期のアジェナの主な電源は銀亜鉛過酸化水素電池でしたが、1960 年代初頭からアジェナに太陽電池アレイが設置されました。測定、制御、通信機能は、地上コマンドシーケンス（画像の動き補正、姿勢変更など）を受信し、保存して連続的に実行できる S バンドトランスポンダによって実装されます。

初期の頃は、アジェナの上段ステージは標準化されておらず、打ち上げごとにカスタマイズされていました。

モデルファミリー

1. アゲナA

アジェナ A は、アジェナ ファミリーの最初のモデルで、トール ロケットとアトラス ロケットを搭載しており、主にヴァンデンバーグ空軍基地のプラットフォーム 75 とケープ アグローの発射プラットフォーム 1 から極軌道に打ち上げられます。さらに、ケープカナベラルの第14発射施設からアトラスロケットを使用して2回の打ち上げが行われました。 1959年から1961年にかけて、ディスカバラー、ミダス、サモス偵察衛星計画のために、18機のアジェナA衛星が打ち上げられました。

2. アゲナB

1960 年、ロッキード社は改良されたアジェナ B を発表しました。この機体は 71 キロニュートンの推力を発生できるベル 8081 エンジンを使用しています。この上段は軌道上で複数回点火する能力があり、より多くの燃料を搭載し、エンジンの累積動作時間は4分に達します。アジェナ B は、サモス E、サモス F、ミダス早期警戒衛星、レンジャー月探査機、マリナー惑星探査機に搭載されました。アジェナ B の初飛行は、1960 年 10 月 26 日のディスカバラー 16 号の不成功の打ち上げでした。アジェナ B が再び飛行する機会を得たのは、1961 年 7 月 12 日のミダス III 号の打ち上げまで待たなければなりませんでした。アジェナBの最後の飛行は、1966年6月7日のOGO3衛星の打ち上げでした。合計75発のミサイルが発射されました。

アゲナB上段

3. アジェナD

アジェナDは、ロッキード社のエンジニアリング担当役員であったローレンス・エドワーズによって1962年に考案されました。これまでのAjinaはすべて個別にカスタマイズされていました。エドワーズ氏は、アジェナの基本構成を標準化し、ペイロード要件に基づいて追加機能を追加することを提案した。当時、国防総省はアジェナがタイタンロケットと組み合わせて使用​​されることも期待していた。当時の他の2つのロケット、トールとアトラスの故障率は許容できないほど高かったからです。このため、打ち上げロケットの標準化を進めて信頼性を向上させるという提案がなされた。

調査の結果、Agena D の標準化には次の内容が含まれます。

アジェナ D の一般的な構成には、次の 4 つのサブシステムが含まれます。(1) 主誘導、ビーコン、電源、テレメトリ機器。 ② 標準ペイロード制御コンソール③ エンジン上部に太陽電池パネルや小型衛星などのオプション機器をプラグインで取り付けるためのリアラックを配置。 ④宇宙で16回再起動できるベルエアロシステムズ社製エンジン。アジェナDの直径は1.5メートル、長さは6.3メートル、バッテリー容量は19,500ワット時です。

2014年現在、アジェナDは米国によって最も頻繁に打ち上げられた上段ロケットであり、1963年6月28日のキーホールIV-VIIの最初の打ち上げ以来、合計269基のアジェナDが打ち上げられている。ロッキードは、この目的のために特別な生産ラインを設置し、年間40基のミサイルを生産している。エドワーズは、米空軍がアジェナDの運用を宣言し、技術ステータスが凍結されるまでの数年間、エンジニアリング設計を担当していました。退役するまでに、Agena D の信頼性は 95% を超えていました。

ソーとアジェナの組み合わせによる最後の飛行は、1972年にキーホール4B衛星を打ち上げたときでした。 1978 年、Seasat 衛星は改修されたアトラス F ロケットを使用したアトラス アジェナ D で打ち上げられました。

それ以来、アジェナDは、キーホール7号とキーホール8号の偵察衛星、3機のマリナー金星探査機、2機のマリナー火星探査機の打ち上げにも使用されました。 1987 年 2 月 12 日、最後のアジェナ D がタイタン IIIB ロケットによって打ち上げられ、最後の SDS-1 衛星が軌道上に投入されました。

アジェナ標的車両

アジェナ標的機はアジェナ D をベースにしており、ジェミニ計画のランデブーおよびドッキング活動をサポートするための追加装備が搭載されています。ベルエアロスペースモデル8247エンジンを搭載しており、宇宙空間で最大15回再点火することができます。実際のミッションでは、ジェミニ宇宙船が目標の宇宙船とドッキングした後、アジェナのエンジンが始動し、その組み合わせをより高い軌道に押し上げ、その後元に戻します。ジェミニ11号のミッション中、この複合施設は遠地点高度1,375キロメートルの楕円軌道に到達し、アポロ8号（最初の有人月面ミッション）がこの記録を上回るまで、有人宇宙飛行の高度記録を樹立しました。

1970 年代初頭、ロッキード社は、ペイロードを軌道に乗せるために、スペースシャトルの貨物室にアジェナを搭載する可能性を検討しました。シャトルの貨物室の直径が大きいことを考慮して、ロッキード社は直径を大きくしたアジェナ C を設計したが、結局製造されることはなかった。それ以来、アトラス V ロケットの軽量版で使用するために、完全に近代化されたアジェナ 2000 が設計されました。このロケットのキャンセルにより、アジェナ2000も登場の機会を失いました。