シグナス (宇宙船)

シグナス（英語: Cygnus）は、アメリカ航空宇宙局 (NASA) の商業軌道輸送サービス (COTS) の契約に則り、オービタル・サイエンシズ社（OSC、後のノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズ）の開発した国際宇宙ステーションへの物資補給を目的とした無人宇宙補給機である。

シグナス補給船
シグナス拡張型
詳細
役割:	ISSへの物資輸送
乗員:	0名
打ち上げロケット:	アンタレス
寸法
	標準型	拡張型
全高:[1]	3.66 m	4.86 m
直径:	3.07 m	3.07 m
重量:	1,500 kg	1,800 kg
体積:[2]	18.9 m3	27 m3
打ち上げペイロード:[2]	2,000 kg	2,700 kg
廃棄ペイロード:[3]	1,200 kg	1,200 kg
性能
滞在期間:	約30日間	未定

概要

ISSとドッキングするシグナス

COTSの第1候補としてK-1を開発していたロケットプレーン・キスラーが資金計画が不透明な中で2007年に資金調達に失敗し、それが原因でCOTS契約が終了されたことを受け^[4]、2008年にCOTSの第2次選考を行いスペースXのドラゴンとともにシグナスが新たに契約された^[5]。

標準型2段式アンタレスによって打ち上げられるシグナスは、宇宙ステーション補給機 (HTV) と同様にグローバル・ポジショニング・システム (GPS) やTDRSを用い、ISSに自動でランデブーした後、カナダアーム2によってハーモニー（ノード2）の共通結合機構 (CBM) に結合する。

2013年4月にアンタレスロケットが初打ち上げに成功^[6]、次いで同年9月にシグナス1号機の打ち上げが行われ、ISSへの初結合に成功した^[7]。

2022年6月27日、シグナスを利用してISSの軌道を上昇させ、高度制御にも利用可能であることを実証した^[8]。

構成・諸元

シグナス標準型

シグナスの標準型と拡張型

シグナスは既存の技術を最大限活用し再構築することでリスクを抑え、低コストで信頼性の高いシステムを実現する。サービスモジュール (SM) と与圧貨物モジュールの2つの部分で構成される。

サービスモジュール (SM)

SMはOSCの静止衛星用の衛星バスシステムSTARバスの推進系や電源系、STARバスを改修して用いた小惑星探査機ドーンのアビオニクスを流用して開発。

主要諸元

• 寸法 : 直径 3.1 m × 1.3 m
• 全備質量 : 1.8 t
• 電源 : 固定型GaAsトリプルジャンクション太陽電池パドル
  • 実用4号機 (CRS 4) からはATK社が開発した円形のUltraFlex太陽電池パネルに切り替え^[9][10]
• 発生電力 : 3.5 kW（初期型）
• メインエンジン : IHI社のBT-4エンジン(推力445N)
• 推進剤 : MON-3 / N₂H₄
• スラスタ：Aerojet Rocketdyne社のMR-106Mヒドラジンスラスタ 32基^[11]
• バッテリ：GSユアサ社のLSE190リチウムイオン電池を採用^[12]

近傍接近システム（ISS等とのランデブードッキング時、姿勢制御や動作状態のデータをやり取りして誘導する通信機器）には日本のHTVに使われた三菱電機製のPROXシステムが採用されている^[13]。

与圧貨物モジュール (PCM)

PCMは与圧物資補給用の貨物モジュールである。NASAが従来スペースシャトルでISSへの与圧物資補給に使用してきた多目的補給モジュール (MPLM) の技術を用い、タレス・アレーニア・スペースによって開発・製造が行われている。なお、結合機構には、日本の宇宙ステーション補給機 (HTV) やスペースX社のドラゴン宇宙船と同様にISS標準の共通結合機構を使用しているが、シグナスでは大きな貨物は運搬しないため、ハッチはやや小さなサイズのものを使用している点が特徴である。

主要諸元

• 寸法 : 直径 3.1 m × 3.8 m
• 全備質量 : 3,500 kg
• ペイロード : 2,000 kg / 実用4号機からは2,700kgに能力拡張

打ち上げ実績・予定

#	ミッション名	徽章	搭載物	宇宙船	打ち上げ日時	打ち上げ機	搭載重量	結果	備考
0	シグナス重量シミュレーター		シグナス ペイロードシミュレーター	N.A.	2013年4月21日 21:00:00 UTC	アンタレス110		成功	[14]·[15]
			アンタレスの初打ち上げで、アンタレスの性能とペイロードを正確な目標軌道に乗せる能力が実証された[16]。
1	Orb-D1 「G.デヴィッド・ロウ」		シグナス1 オービタル・サイエンス COTS実証飛行	標準型	2013年9月18日 14:58:00 UTC	アンタレス110	700 kg (1,500 lb)	成功	[17]·[18]·[14]·[19]
			シグナスの初打上げならびにISSに初の結合を行った。結合は当初9月22日の予定であったが誘導システムの不具合により延期となり、9月29日に初結合に成功した[20][7]。10月22日にISSから分離し、10月24日に再突入。
2	Orb-1 「C.ゴードン・フラートン」		オービタル1	標準型	2014年1月9日 18:07:05 UTC	アンタレス120	1,260 kg (2,780 lb)	成功	[18]·[14]·[21]·[19]
			シグナス初のISSへの商業補給サービス (CRS)[22]、33機のCubeSatも運搬[23][24]。
3	Orb-2 「ジャニス・E・ヴォス		オービタル・サイエンス CRSフライト2	標準型	2014年7月13日 16:52:14 UTC	アンタレス120	1,664 kg (3,668 lb)	成功	[14]·[19]
			シグナスでの2回目の商業補給サービス（CRS））ミッション。32機のCubeSatも運搬[25][26]。8月15日にISSから分離、17日に再突入。
4	Orb-3 「ディーク・スレイトン」		オービタル・サイエンス CRSフライト3	標準型Standard	2014年10月28日 22:22:38 UTC	アンタレス130	2,290 kg (5,050 lb)	失敗	[27]·[19]
			初めてのキャスター30XL第２弾ロケットを用いた打ち上げだったが、打ち上げ安全ゾーンにボートが入ったため遅延した。2度目の打ち上げの試みは致命的な異常が発生して打ち上げ直後にロケット本体が爆発した[28]。搭載貨物にISSクルーの食料やケアパッケージ、実験機材および29機のCubeSat[29]、千葉工大の流星観測カメラ「メテオ」[30]などが含まれていた。
5	OA-4 「ディーク・スレイトンII」		オービタルATK CRSフライト4	拡張型	2015年12月6日 21:44:57 UTC	アトラスV 401	3,349 kg (7,383 lb)	成功	[31]·[32]·[19]
			シグナス拡張型の初打ち上げ。アンタレスロケットの打ち上げ失敗に伴い、新しい1段エンジンと交換した改良型のアンタレスロケットが開発されるまでのつなぎとして暫定的にアトラス Vロケットで打ち上げられた[33]。
6	OA-6 「リック・ハズバンド」		オービタルATK CRSフライト6	拡張型	2016年3月23日 03:05:52 UTC	アトラスV 401	3,513 kg (7,745 lb)	成功	[31]·[34]·[32]·[35]·[19]
			アトラス Vロケットでの二度目の打ち上げ。ISSからの分離後、微小重力環境における可燃物の挙動および火炎伝播を観察するNASAのSaffire-1実験を実施した。
7	OA-5 「アラン・ポインデクスター（英語版）」		オービタルATK CRSフライト5	拡張型	2016年10月17日 23:45:36 UTC	アンタレス230	4,900 kg (10,800 lb)	成功	[36]·[37]·[38]
			改良型アンタレスロケット (Antares 230) での初打ち上げ。ISS離脱後の2016年11月25日に高度500kmまで軌道を上げ、Spire Global社のCubeSat Lemur-2を放出した。
8	OA-7 「ジョン・グレン」		オービタルATK CRSフライト7	拡張型	2017年4月18日 15:11:26 UTC	アトラスV 401	3,376 kg (7,443 lb)	成功	[39][40]·[34]·[32]·[35]·[19]
			アトラス Vでの打ち上げ。
9	OA-8E 「ジーン・サーナン」		オービタルATK CRSフライト8	拡張型	2017年11月12日 12:19:51 UTC	アンタレス230	3,338 kg (7,359 lb)	成功	[41][40]·[34]·[32]·[35]
			2017年11月11日、一般航空機がハザードゾーンに入り、呼びかけに応じなかったため、打ち上げ直前に打ち上げが中止された[42]。
10	OA-9E 「J.R.トンプソン（英語版）」		Orbital ATK CRS Flight 9	拡張型	2018年5月21日 08:44:06 UTC	アンタレス230	3,350 kg (7,390 lb)	成功	[43][44]
			2018年7月10日20:25UTCに 、シグナスのメインエンジンが約50秒間燃焼されたことで、初めての商業宇宙船によるISSの再ブーストが行われた。単なる再ブーストテストではあったが、NASAによると、約295 ft (90 m)高度を上げたということである[45]。
11	NG-10 「ジョン・ヤング」		ノースロップ・グラマン CRSフライト10	拡張型	2018年11月17日 09:01:31 UTC	アンタレス230	3,350 kg (7,390 lb)	成功	[46]·[47]
			ノースロップ・グラマンによるオービタルATK買収後の初打ち上げ。
12	NG-11 「ロジャー・チャフィー」		ノースロップ・グラマン CRSフライト11	拡張型	2019年4月17日 20:46:07 UTC	アンタレス230	3,436 kg (7,575 lb)	成功	[48]
13	NG-12 「アラン・ビーン」		ノースロップ・グラマン CRSフライト12	拡張型	2019年11月2日 13:59:47 UTC	アンタレス230+	3,729 kg (8,221 lb)	成功
			改良型アンタレスロケット (Antares 230+) での初打ち上げ。
14	NG-13 「ロバート・H・ローレンス（英語版）		ノースロップ・グラマン CRSフライト13	拡張型	2020年2月15日 20:21:01 UTC	アンタレス230+	3,633 kg (8,009 lb)	成功	[49]
			9 2020年2月、地上支援の問題で打ち上げが中止された[50]。
15	NG-14 「カルパナ・チャウラ」		ノースロップ・グラマン CRSフライト14	拡張型	2020年10月3日 01:16:14 UTC	アンタレス230+	7,624 lb (3,458 kg)	成功	[51]
			2020年10月1日、ボートが危険領域に入ったため11:00に打ち上げ延期[52] 2020年10月1日、地上支援の問題で打ち上げが中止された[53]
16	NG-15 「キャサリン・ジョンソン」		ノースロップ・グラマン CRSフライト15	拡張型	2021年2月20日 17:36:50 UTC	アンタレス230+	8,400 lb (3,800 kg)	成功
17	NG-16 「エリソン・オニヅカ」		ノースロップ・グラマン CRSフライト16	拡張型	2021年8月10日 22:01:05 UTC	アンタレス230+	8,208 lb (3,723 kg)	成功	[54]
18	NG-17 「ピアーズ・セラーズ」		ノースロップ・グラマン CRSフライト17	拡張型	2022年2月19日 17:40:03 UTC	アンタレス230+	8,049 lb (3,651 kg)	成功
			2022年6月20日に数秒で中断されたのちに、2022年6月25日に商用宇宙船による初めてのISSの実運用限定再ブーストを実施した[55][56]
19	NG-18 「サリー・ライド」		ノースロップ・グラマン CRSフライト18	拡張型	2022年11月7日 10:32:42 UTC	アンタレス230+	8,173 lb (3,707 kg)	成功	[57][58][59]
			2022年11月6日、ミッションコントロールでの火災警報により延期された[60]
20	NG-19 「ローレル・クラーク」		ノースロップ・グラマン CRSフライト19	拡張型	2023年8月2日 00:31:14 UTC[58]	アンタレス230+	8,345 lb (3,785 kg)	成功	[61]
21	NG-20 Patricia “Patty” Hilliard Robertson		ノースロップ・グラマン CRSフライト20	拡張型	2024年1月30日 17:07:15 UTC[62]	ファルコン9ブロック5	3,726 kg	成功
			ファルコン9ブロック5による初打ち上げ
22	NG-21 TBA		ノースロップ・グラマン CRSフライト21	拡張型	2024年8月3日 15:29 UTC[62]	ファルコン9ブロック5	TBA	TBA	[63]
23	NG-22 TBA	TBA	ノースロップ・グラマン CRSフライト22	拡張型	2025年2月	ファルコン9ブロック5	TBA	TBA
24	NG-23 TBA	TBA	ノースロップ・グラマン CRSフライト23	ミッションB	2025年6月	アンタレス330	TBA	TBA	[64][65]
			アンタレス330の初飛行
25	NG-24 TBA	TBA	ノースロップ・グラマン CRSフライト24	ミッションB	2026年[66]	アンタレス330	TBA	TBA
26	NG-25 TBA	TBA	ノースロップ・グラマン CRSフライト25	拡張型	2026年[67]	アンタレス330	TBA	TBA

出典・脚注

1. Thales Alenia Space - Cygnus
2. Cygnus Fact Sheet - 2012
3. Orbital Science COTS Program
4. NASA to Open New Competition for Space Transportation Seed Money (NASA)
5. NASA Awards Space Station Commercial Resupply Services Contracts (NASA)
6. “アンタレスロケットの打ち上げ試験、完璧に成功”. sorae.jp (2013年4月22日). 2013年9月29日閲覧。
7. “シグナス補給機が宇宙基地に到着　食料や水など届ける”. 47NEWS (2013年9月29日). 2013年9月29日閲覧。
8. “ロシアが撤退する国際宇宙ステーションの過去・現在・未来”. JBpress (2022年8月4日). 2022年8月4日閲覧。
9. “ATK Awarded $20 Million UltraFlex™ Solar Array Contract from Orbital”. ATK Press Release. http://atk.mediaroom.com/index.php?s=25280&item=93497 2011年12月3日閲覧。
10. “Orbital debuts image of enhanced Cygnus to carry 2,700 Kg of cargo to ISS for NASA”. OSC社Twitter. https://x.com/OrbitalSciences/status/141890637153832961/photo/1 2011年12月3日閲覧。
11. “Aerojet Rocketdyne Thrusters Help Cygnus Spacecraft Berth at the International Space Station”. Space Travel.com. (2013年10月3日). http://www.space-travel.com/reports/Aerojet_Rocketdyne_Thrusters_Help_Cygnus_Spacecraft_Berth_at_the_International_Space_Station_999.html 2013年10月16日閲覧。
12. “GS Yuasa Batteries Help Power Orbital Science’s Cygnus Spacecraft on Mission to ISS”. GS Yuasa Lithium Power. (2013年9月30日). http://www.gsyuasa-lp.com/content/gs-yuasa-batteries-help-power-orbital-science’s-cygnus-spacecraft-mission-iss 2013年10月16日閲覧。
13. 米オービタルサイエンス社から、NASAの宇宙貨物輸送機用近傍接近システムを受注 三菱電機 ニュースリリース
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16. Graham, William (2013年4月21日). “Antares conducts a flawless maiden launch”. NASASpaceFlight. 2018年6月4日閲覧。
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25. “Cygnus Orb-2 Cargo Manifest”. Spaceflight101.com. http://www.spaceflight101.com/cygnus-orb-2-cargo-manifest.html 2014年12月27日閲覧。
26. “Orbital Successfully Launches Antares Rocket Carrying Cygnus Spacecraft on Cargo Resupply Mission to International Space Station”. Orbital Sciences. (2014年7月13日). https://www.orbital.com/NewsInfo/release.asp?prid=1906 2014年7月15日閲覧。
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28. アンタレス・ロケット、打ち上げに失敗 離昇直後に爆発 sorae.jp
29. “Cygnus Orb-3 Cargo Manifest”. Spaceflight101.com. http://www.spaceflight101.com/cygnus-orb-3-cargo-manifest.html 2014年12月27日閲覧。
30. “「メテオ」プロジェクト　スタート！”. 千葉工業大学. (2014年10月19日). http://www.perc.it-chiba.ac.jp/iss/2014/10/post.html 2014年12月27日閲覧。
31. Kramer, Miriam (2014年12月9日). “Private Cargo Spacecraft Gets New Rocket Ride After Accident”. Space.com. 2015年8月12日閲覧。
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関連項目

• 国際宇宙ステーション (ISS)
• 多目的補給モジュール (MPLM)
• 商業軌道輸送サービス (COTS)
• アンタレス (ロケット)
• ドラゴン (宇宙船)

外部リンク

• NASA - Cygnus （英語）
• OSC - COTS/CRS - ウェイバックマシン（2014年3月2日アーカイブ分）（英語）
  • Cygnus Fact Sheet - ウェイバックマシン（2014年2月9日アーカイブ分） (PDF, 821KB) （英語）
  • COTS/CRS Fact Sheet - ウェイバックマシン（2013年10月17日アーカイブ分） (PDF, 556KB) （英語）
  • COTS/CRS Brochure - ウェイバックマシン（2013年8月10日アーカイブ分） (PDF, 1.85MB) （英語）
• JAXA - シグナス補給船実証機（Orb-D1）ミッション