神舟軌道モジュールの変遷

神舟宇宙船は、現在我が国で運用されている唯一の有人宇宙船です。周知のとおり、神舟有人宇宙船は、軌道キャビン、帰還キャビン、推進キャビンの 3 つのキャビン構造になっています。これは神舟1号以来ずっと続いていることだ。だから、神舟1号から神舟13号まではすべて同じであるという幻想を抱かざるを得ないのです。実際にはそうではありません。特に、複数の役割を果たし、世界を揺るがすような変化を遂げてきた軌道モジュールはそうではありません。

宇宙船の帰還カプセルと推進カプセルの機能は長い間、比較的固定されていました。帰還カプセルは上昇段階と帰還段階における宇宙飛行士のコックピットであり、宇宙船の主要な状態情報のほとんどは帰還カプセルの計器画面に表示されます。宇宙船が単独で飛行していた数年間、宇宙飛行士は宇宙船の飛行状況を常に把握できるように、帰還カプセル内でほぼ常に交代で任務に就かなければならなかった。したがって、帰還カプセルの役割は、宇宙飛行士のコックピット＋作業室となります。推進カプセルは、その名の通り宇宙船に推進力を供給するもので、エンジンや電源などはすべて推進カプセル内に設置されています。したがって、推進カプセルの役割は、宇宙船のエネルギーキャビン＋パワーキャビンとなります。

軌道モジュールの役割はより複雑です。神舟1号以来、多くの変遷を経てきましたが、それはおおまかに次の5つの段階に分けられます。

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01

ステージ1: カウンターウェイトチャンバー

神舟1号の軌道モジュールには、軌道分離と帰還のための電源装置以外の機器は搭載されていない。これはカウンターウェイトとしてのみ機能し、軌道上を 1 日間飛行します。

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02

フェーズ II: 宇宙科学実験/技術試験室

神舟2号から軌道モジュールに宇宙科学実験・技術試験モジュールの機能が付与されました。神舟2号から神舟6号までは、帰還カプセルが地上に戻った後も、軌道モジュールは軌道上を飛行し続けました。これは、初期の宇宙船の軌道モジュールに太陽電池パネルが搭載され、軌道モジュールが分離した後の独立飛行中に機器に電力を供給した理由でもあります。

軌道上に留まる軌道モジュールは約6か月間軌道上を飛行します。軌道モジュールとその前端の追加セグメントには、さまざまな実験/テスト要件に応じて、対応するペイロード機器が装備されています。宇宙天文学、地球観測、宇宙物理・生命・生物学・材料などの科学実験、宇宙環境の総合的な監視、新しい航空宇宙技術の検証など、多分野の研究が行われています。国際的にトップレベルの科学的・応用的成果が数多く得られ、我が国の宇宙科学研究と航空宇宙技術開発のレベルが全面的に向上しました。

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03

フェーズ3: 居住室 + 作業室 + 貨物室

神舟5号から、宇宙船は有人ミッションの遂行を開始しました。楊立偉は、飛行時間が短かったため、最初の飛行では軌道モジュールに入らなかった。したがって厳密に言えば、神舟6号ミッションから、軌道モジュールは科学実験/技術実験を行うことを基本として、宇宙飛行士の居住室としての機能も追加されました。キャビンには、食品加熱装置、尿・便収集装置、寝袋などの設備が備わっています。宇宙飛行士が食事や洗濯、トイレ、睡眠をとる場所です。同時に、軌道モジュールは宇宙飛行士の作業室でもあります。我が国は神舟6号で初の有人宇宙科学実験を実施し、有人宇宙科学実験を実施できる世界で3番目の国となりました。

さらに、軌道モジュールは、宇宙船の通常の運用に必要なスペアパーツや補給品、宇宙飛行士の生活用品や作業用品を輸送するための貨物室としても使用されます。宇宙船がミッションを完了した後、軌道上で宇宙飛行士が出したゴミや地上に返却する必要のない物は軌道モジュール内にゴミとして保管され、軌道を離れた後に大気圏で燃え尽きます。

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04

ステージ4: エアロック

神舟7号の船外活動を完了するために、上記の機能に基づいて軌道モジュールが一時的にエアロックとして徴用され、打ち上げ前に宇宙飛行士が宇宙船に入るために通った軌道モジュールのエントリーハッチは、軌道上の脱出ハッチにもなりました。

エアロックは揚子江ダムの船舶用水門に少し似ています。違いは、船舶閘門の機能は水位を遷移させることであるのに対し、エアロックの機能はガス圧を常圧から真空に遷移させることである点です。外国の有人宇宙船には特別なエアロックが備わっています。

宇宙飛行士の二重目的居住キャビンをエアロックキャビンに改造することは、我が国の航空宇宙産業における独創的な動きです。

さらに、神舟7号モジュールの前端には付随衛星が搭載され、宇宙船が軌道に入った後に放出されました。付随衛星は宇宙船全体の鮮明な写真を撮影しました。これは我が国が軌道上の宇宙船の実際の写真を撮影した初めての事例です。

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05

フェーズ5: ランデブーとドッキング機構の搭乗

神舟8号を皮切りに、中国の有人宇宙計画は宇宙実験室・宇宙ステーションの時代に入った。宇宙船の宇宙科学実験機能は、天宮宇宙実験室と現在の天宮宇宙ステーションに徐々に置き換えられてきました。 「宇宙科学実験・技術試験モジュール」としての軌道モジュールの役割は軽視され、宇宙飛行士が宇宙実験室・宇宙ステーションにスムーズに入室できるよう、ランデブーとドッキングの完了を支援するものへと変化した。つまり、宇宙船の軌道モジュールにとっては、ランデブーとドッキングの時代に入ったのです。

軌道モジュール上部の追加セクションは削除され、ドッキング機構と軌道モジュールの前面ハッチに置き換えられました。宇宙船と宇宙実験室/宇宙ステーションがドッキングを完了して結合体を形成した後、宇宙飛行士は軌道モジュールの正面ドアを通過し、宇宙実験室/宇宙ステーションのより広い空間に入り、作業と生活を行ないました。その後、宇宙船がミッションを終えて宇宙実験室・宇宙ステーションから分離するまで、軌道モジュールも「居住モジュール＋作業モジュール」の役割を担うことになった。

神舟8号以降、宇宙船の軌道モジュールの状態は基本的に固定され、今日まで使用され続けています。

出典：中国デジタル科学技術博物館