漏れ、故障、火災…宇宙で遭難に遭遇したらどうすればいいのでしょうか？

最近、国際宇宙ステーションにいる2人のロシア人宇宙飛行士は少し落ち込んでいた。彼らはまず船外活動用の宇宙服の故障により船外活動の延期を余儀なくされ、その後ソユーズMS-22宇宙船で異常な漏れに遭遇したのだ。船外活動ミッションがさらに延期されただけでなく、来年3月にこの宇宙船で無事に帰還できるかどうかさえわからなくなっていた。有人宇宙飛行の歴史を振り返ると、宇宙飛行士は宇宙でどのような危険な状況を経験したのでしょうか？科学研究者や宇宙飛行士は、これに対してどのような予防策や対応計画を策定したのでしょうか?

宇宙船の漏洩は危険

宇宙船が低軌道を高速で飛行する場合、関連規格に適合した密閉対策を講じる必要があります。結局のところ、宇宙の真空環境の温度、湿度、圧力、放射線の状態は、人体への直接的な曝露を許さないのです。有人宇宙船が地上に帰還する際、地球の大気圏を高速で通過する必要がある。厳しい外部環境では、宇宙船は良好な密閉性を維持することも求められます。したがって、宇宙船の漏洩の兆候があれば、大きな注目を集め、悲劇を避けるために迅速に対処されることになります。

ロシアのソユーズMS-22宇宙船に異常な漏れ

最近のソユーズ宇宙船の漏れは、宇宙飛行士が宇宙船を離れる直前に冷却回路の圧力センサーの数値が異常に低いことに気づいたため、間に合うように検出されました。すぐに、ロボットアームのカメラが、小さな穴から宇宙に飛び出す大量の冷却剤を捉えました。ロシアや米国など各国の専門家らは、冷却材がない状態で宇宙船が着陸・帰還ミッションを完了できるかどうかを中心に事故原因を分析している。そうでない場合、ロシアは適時に救助宇宙船を打ち上げるだろう。

実際、過去半世紀にわたり、外国の有人宇宙船は多くの漏洩事故に遭遇し、宇宙飛行士の命が危険にさらされてきました。

2018年8月、ロシアの飛行管制センターは国際宇宙ステーションの客室内で微量のガス漏れを検知し、宇宙ステーション内の圧力センサーも警報を鳴らした。宇宙飛行士6人が、宇宙ステーションにドッキングしたソユーズ宇宙船の軌道モジュールの壁に直径1.5ミリの穴があることを発見した。適切な対処をしないと、宇宙ステーション内の酸素が18日以内に枯渇し、致命的な結果を招く可能性がある。宇宙飛行士が特殊な材料を使って緊急に小さな穴を塞いだ後、ロシアの専門家は研究を通じて、穴が宇宙ゴミや小さな天体の衝突によってできた可能性を排除し、ロシアの宇宙船に損傷を与えるために穴を開けたのはアメリカの宇宙飛行士であると疑った。このことは大騒動を引き起こし、両国は依然として意見の相違を抱えている。帰還カプセルに異常な漏れが生じれば、状況は間違いなくさらに危険になるでしょう。

1971年、ソ連のソユーズ11号宇宙船が地球に帰還する際に3人の宇宙飛行士が死亡した。調査の結果、宇宙船の帰還カプセルの圧力弁が故障し、小型の帰還カプセル内の空気が急速に漏れ出したことが判明した。宇宙飛行士が反応する前に、船室は急激に減圧され、宇宙飛行士は急性低酸素症と窒息に陥った。この悲劇は、初期の宇宙船の内部設計が不合理であったことを示した。ソビエト宇宙機関はすぐにソユーズ宇宙船の安全指標を改善し、生命維持システムを追加し、上昇段階と帰還段階で宇宙飛行士に特別な宇宙服を着用することを義務付けました。ある時点では乗組員は 3 人から 2 人に削減されましたが、さまざまな改善策により宇宙船の安全性は新たなレベルに達しました。さらに、米国のスペースシャトル2機の悲劇も不適切な密閉が原因でした。

1986年にスペースシャトル「チャレンジャー」が打ち上げられた直後、密閉が破られ、固体ブースターからの高温ガスが外部燃料タンクに異常な衝撃を与え、連鎖反応を引き起こし、最終的に爆発に至った。

2003年、スペースシャトル「コロンビア」の外部燃料タンクの断熱フォームが剥がれて左翼の前縁に当たり、潜在的な危険を引き起こした。スペースシャトルが大気圏に再突入した際、密閉性が失われ、高温のガスが翼内に流れ込み、油圧システムと制御システムに故障を引き起こし、分解に至った。この悲劇の後、NASAは断熱タイルの点検を強化し、帰還前にスペースシャトルが国際宇宙ステーションの周りを飛行し、ステーションの宇宙飛行士が外部の断熱タイルが損傷していないかを注意深く確認するほどになった。

宇宙服は修理され、交換される予定

宇宙では、どんな小さな異常でも大きな事故を引き起こす可能性がありますが、宇宙飛行士が船室を出るときに着用しなければならない船外宇宙服も例外ではありません。 2016年1月、アメリカの宇宙飛行士コッペラは船外活動中にヘルメットの液漏れ危機に遭遇し、NASAによって「生命を脅かす可能性のある事象」に分類された。

国際宇宙ステーションの宇宙飛行士が船室に戻り水を取り除く

イタリアの宇宙飛行士パルミターノ氏もヘルメットの漏れを経験しており、漏れ量はコッペラ氏の4倍だった。無重力環境では、水がパルミターノ氏の顔を完全に覆い、呼吸が困難になり、緊急無線通信のメッセージを聞くこともできなかった。もし同僚たちが緊急救助訓練を受けておらず、彼が間に合うようにエアロックに戻るのを手伝っていなかったら、深刻な結果になっていただろう。

事故調査の結果、水分離器内の無機物によりドラムの穴が詰まり、水滴が通気回路に溢れ出し、ヘルメット内に大量に浮遊したことが判明した。欠陥に対応して、NASAは船外宇宙服の水分分離器を改良して詰まりを極力避け、ヘルメットの内側に吸収パッドを追加し、予備の呼吸チューブを挿入した。

その後、別の宇宙飛行士が水漏れに遭遇したが、このときもこれらの改善策が有効であったことが証明された。水漏れだけでなく、船外宇宙服によるさらに危険な穴あき事故も発生している。

1991年4月、アメリカの宇宙飛行士アプテッドは船外活動中に誤って宇宙服に穴を開け、異常減圧を引き起こしたが、幸いにも重傷を負わなかった。

1965年初頭、ソ連の宇宙飛行士レオーノフが初の有人宇宙遊泳を実施した。予想外に、初期の船外活動用の宇宙服は適切に設計されておらず、異常に膨張してしまい、レオーノフは宇宙船に戻ることができなかった。しかし、レオーノフは熟練しており、勇敢でした。彼は船外宇宙服に圧力がかかる危険を冒して自らバルブを開け、最終的に無事に帰還した。

2001年、アメリカの宇宙飛行士は国際宇宙ステーションの冷却パイプラインを接続する際にバルブが故障し、アンモニアが船外宇宙服に漏れ出しました。アンモニアは有毒なので、宇宙飛行士はエアロックに戻る際に残っているアンモニア結晶を除去しなければならない。そのため、宇宙で「日光浴」を続け、太陽光の力を借りてアンモニア結晶を蒸発させなければならない。宇宙飛行士たちはエアロックに入った後、少なくとも20分間酸素マスクを着用した。慎重に検査した後、彼らは任務を安全に完了する前にエアロックにアンモニアが漏れていないことを確認しました。多くの事故を振り返ってみると、船外宇宙服は衣服と呼ばれているものの、実際には宇宙船のミニチュア版であることに気づくのは難しくありません。内部構造が複雑で動作環境も厳しいため、故障は避けられません。時が経つにつれ、米国とロシアが初期に開発した船外宇宙服のクラシックモデルは徐々に「老朽化」し、頻繁に修理してやっと使用できる状態になってきました。新世代の「宇宙服」を開発するには、新しい技術、新しい材料、新しいプロセスを使用する必要があります。

宇宙で火災が起きても慌てないで

外国の有人宇宙計画は火災により大きな損失を被った。 1967年、米国のアポロ1号の乗組員は地上テスト中に火災に遭遇し、3人の宇宙飛行士が死亡した。今では、宇宙で危険な火災が発生したことは一般の人にとっては想像しにくいことですが、少し前に国際宇宙ステーションでロシアの宇宙飛行士が行った消火訓練は大きなニュースになりました。

ロシアのミール宇宙ステーションはかつて火災の危険に遭遇した

実際、1997年にロシアのミール宇宙ステーションは危険な火災に遭遇しました。当時、酸素を生成するために使用されていた過塩素酸リチウム貯蔵装置が漏れた。猛烈な火災により、キャビンの壁とケーブルの金属が溶けてしまいました。高温の飛沫が点火された花火のように客室の壁に飛び散った。宇宙飛行士たちは、船室の壁に穴が開いて気圧が低下するのではないかと心配していた。結局、宇宙飛行士たちは呼吸マスクを着け、高温と煙に耐え、消火器を取り出して裸火を消し、狭い空間での酸素不足を克服し、地上チームとの連絡に懸命に努め、専門家の指導の下、ついに危険を安全に変えた。

この事故は、安価だが燃えやすいアルミニウム合金の代わりに、より耐熱性に優れた材料を使用する必要があること、物を乱雑に積み重ねないこと、防火通路を確保する必要があることなど、宇宙ステーションの安全な運用に対するより高い基準を提唱した。国際宇宙ステーションには、ロシア製の泡水消火システムとアメリカの二酸化炭素消火システムがそれぞれ独立して装備されています。宇宙飛行士は、火災が発生したときにまるで条件反射のように迅速かつ正確に対処できるよう、定期的に安全訓練を行っています。さらに、各国で新たに設計された有人宇宙船では、内部をできるだけ清潔に保つよう努めています。これは宇宙飛行士の心身の健康を維持するのに役立つだけでなく、火災を制御するために不可欠な要件でもあります。内部空間が狭い宇宙船やスペースシャトルでは、火災を無視することはできません。

1983年、スペースシャトルのコロンビア号は地球への帰還中に燃料漏れを起こし、補助動力装置の燃料が爆発してバルブが破壊され、近くの電線が燃えた。 NASAの調査により、燃料は実際にはスペースシャトルが軌道に入ったときに漏れていたが、低軌道で凍結し、大気圏に再突入した際に激しい摩擦と加熱によって再点火したことが判明した。 NASA が補助動力装置を迅速に改良したため、火災は危うく起きるところだった。残念なことに、スペースシャトルのシステムは複雑で、隠れた危険が間に合わず、その後の悲劇につながりました。

つまり、有人宇宙飛行はリスクに満ちた複雑なプロジェクトなのです。科学研究者や宇宙飛行士たちは、隠れた危険を絶えず排除するために、命を危険にさらしながらも多大な努力を払ってきました。後継者たちは、先人たちから受け継いだ貴重な経験を活かし、さらなる成功を遂げていくと信じています。