スーパーボルトがNASAのオリオンロケット発射台 アボート1の成功を支える

技術的課題 

オリオン発射台アボート1試験では、直径4.8メートル・重量8,200kgの実物大の宇宙飛行士が搭乗する乗員モジュールを緊急脱出システム（LAS））を起動させロケット本体から分離するための試験が行われました。この分離は環境下で迅速かつ安全に行わなければならず、NASAのエンジニアは、開発の過程で以下のような課題に直面しました：

• 衝撃環境の定義
• 取り付けの複雑さ
• 迅速かつ確実な分離の実現
• 荷重経路の検証
• 設計荷重の増加への対応

NASAは、これらの課題に対応するため、ロケットと乗員モジュールを結ぶ6つの構造接続部を備えた保持・解放（R&R）機構を設計しました。各接続部には以下が含まれています：

• 軸力をかけたテンションタイ
• スーパーボルト ナットタイプ
• フランジブルナット（分離時に破断するよう設計されたナット）

飛行中に、フランジブルナットは破断され、乗員モジュールはロケットから見事に分離することができました。この際、大きな衝撃から周辺機器を保護するため、その衝撃を計測・管理する必要がありました。ロッキード・マーティンの試験チームは、衝撃レベルを記録し、実際の環境は100Hzで予測された値よりも90%低いことが判明しました。これは、設計の妥当性を検証する上で、非常に意味のある結果でした。

スーパーボルトを選択したメリット

NASAは、いくつかの重要な理由から、この試験にスーパーボルトを採用しました:

• 安定した軸力

  : 実験では30日間で軸力の損失は、わずか4%であった （最初の24時間で2.5%）

• 効率的なエネルギー伝達

  : 分離時に生じるひずみエネルギーの50〜75%が運動エネルギーに変換された

• 精密な荷重管理

  : 各テンションタイに取り付けられたひずみゲージにより、発射台にセットされた後も純粋な引張荷重が確認できた

データ取得に関する温度の影響や、ひずみゲージの断線といった課題があったにも関わらず、スーパーボルトの性能は一貫した信頼性を示しました。

乗員モジュールを超えて：前方ベイカバーの分離

パラシュートなどの機器を保護する前方ベイカバー（FBC）も、試験中に確実に分離する必要がありました。これには、3本の軸力をかけた分離ボルトと3基のジェティソンスラスターを備えた別のR&R機構が使用されました。

これらのスラスターは、84kgのFBCを乗員モジュールから押し離します。複雑な荷重条件や構造上の課題があったにも関わらず、実物大の地上試験では、ほぼ直線的で良好な分離が確認されました。

LASとFBCの両システムで、ランヤード式電気コネクタが使用され、広範囲にわたる試験によりメーカー推奨条件よりも過酷な環境下においても信頼性を確保することが確認されました。

結論

NASAのオリオン発射台アボート1試験は、ロケットの安全性における画期的な成果であり、スーパーボルトはその実現に欠かせない重要な役割を果たしました。スーパーボルトの採用により、エンジニアは極限環境下でも優れた制御性、信頼性、性能を確保することができました。
スーパーボルトは、航空宇宙、造船、重工業など、分野を問わずミッションクリティカルな用途でその価値を証明し続けています。