JP6513472B2

JP6513472B2 - ロケットのペイロード緊急脱出システム

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Publication number: JP6513472B2
Application number: JP2015097160A
Authority: JP
Inventors: 佑介大萩; 翔太山中; 啓司下田
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: JP2016210333A

Description

本発明は、人工衛星等のペイロードを搭載したロケットにおいて、打ち上げ後に異常が発生した際に用いられるロケットのペイロード緊急脱出システムに関するものである。

従来、打ち上げ後に異常が発生した際に用いられるロケットのシステムとしては、例えば、固体燃料打ち上げビークルの破壊システム及び方法の名称で、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載のシステムは、ビークルの打ち上げ後に異常が発生し、そのまま飛翔を続けると地上に危険を及ぼすと判断した場合、ビークル全体を破壊して地上への影響を回避するものである。このシステムは、モータケースの加圧手段や爆発手段を備え、ビークルの打ち上げ後、地上からの破壊信号により加圧手段及び爆発手段を作動させて、推進剤及びモータケースを小さい破片に破砕するようになっている。

特表平１０−５１１１７４号公報

しかしながら、上記したような従来のシステムにあっては、ロケット全体を破壊するものであるから、当然のことながら搭載した人工衛星等のペイロードも破壊され、それらを回収して再利用することは到底不可能であるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、打ち上げ後の異常発生によりロケットの破壊を行う際に、搭載したペイロードを離脱させて安全な空域まで速やかに移動させることが可能であって、ペイロードの保護及び回収を行うことができるロケットのペイロード緊急脱出システムを提供することを目的としている。

本発明に係わるロケットの緊急脱出システムは、最下段である第１段と、最上段においてペイロードを保持する搭載用ステージと、搭載用ステージ上でペイロードを覆うフェアリングとを備えたロケットにおいて、ペイロード及びフェアリングを具備した搭載用ステージに第１段から離脱する推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットと、第１段の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージと第１段との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段と、第１段から離脱した搭載用ステージを減速降下させる減速降下手段とを備え、離脱用ロケットが、第１段と搭載用ステージとの間に設けた第２段のロケットであって、緊急脱出手段が、第１段と第２段との間を分離可能に結合する段間分離装置と、前記離脱用ロケットの点火手段とを含む構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムは、打ち上げ後のロケットに異常が発生し、地上への影響を回避するためにロケットを破壊する際に、搭載したペイロードを保護し且つ回収するものである。また、打ち上げ後のロケットを破壊するような事態は、主に大気圏内で発生するので、ロケットが正常な軌道から大きく外れる前に速やかに行う必要がある。そこで、本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムは、打ち上げに用いる第１段の破壊指令により作動する。

なお、ロケットの第１段は、一般的には、推進装置を含む複数の段部を結合した多段式ロケットの最下段部を指すのであるが、本発明に係わるペイロード緊急脱出システムは段部の数に関わらず適用可能であるから、地上からの打ち上げの際に最初に使用する推進装置を含む段部を最下段である第１段と定義する。したがって、上記した本発明の構成における第１段は、推進装置を含む下段部と搭載用ペイロードを含む上段部とで構成されたロケットの場合にはその下段部であり、多段式ロケットの場合には最下段部である。また、離脱用ロケットは、推進力を機軸方向に付与するものとして、離脱のための充分な推進力を有する既存のロケット（第１段以外のロケット）を使用することが可能である。

本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムは、緊急脱出手段が、第１段の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージと第１段との間を分離すると共に、離脱用ロケットにより推進力を機軸方向に付与し、フェアリング及びペイロードを具備した搭載用ステージを第１段から離脱させて積極的に且つ速やかに移動させる。その後、第１段には所定の破壊処理が成される。また、フェアリング及びペイロードを具備した搭載用ステージは、減速降下手段により緩降下して回収される。

これにより、本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムによれば、人工衛星等のペイロードを搭載したロケットにおいて、打ち上げ後の異常発生により第１段の破壊を行う際に、搭載したペイロードを第１段から離脱させて安全な空域まで積極的に且つ速やかに移動させることが可能になり、ペイロードの保護及び回収を行うことができる。

本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第１実施形態を説明するロケットの側面図（Ａ）、及び緊急時の状態を示す側面図（Ｂ）である。第１実施形態の通常時及び緊急時の動作を説明するフローチャートである。第１実施形態の緊急時の過程を示す説明図である。本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第２実施形態を説明するロケットの側面図（Ａ）、緊急時の状態を順に示す各々側面図（Ｂ）（Ｃ）である。第２実施形態の通常時及び緊急時の動作を説明するフローチャートである。本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第３実施形態を説明するロケットの側面図（Ａ）、通常時のフェアリング分離を示す側面図（Ｂ）、及び緊急時の状態を示す側面図（Ｃ）である。第３実施形態の通常時及び緊急時の動作を説明するフローチャートである。

図１〜図３は、本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第１実施形態を説明する図である。
図１（Ａ）に示すロケットＲは、最下段である第１段Ｒ１と、その上段である第２段Ｒ２と、最上段において人工衛星等のペイロードＰＬを保持する搭載用ステージＰＳと、搭載用ステージＰＳ上でペイロードＰＬを覆うフェアリングＦとを備えている。

第１段Ｒ１及び第２段Ｒ２は、固体推進薬を用いるロケットモータや、液体の燃料及び酸化剤を用いるロケットエンジン等の推進装置を主な構成としており、双方は、第１の段間分離装置Ｂ１により分離可能に結合してある。段間分離装置Ｂ１には、分離バンド、ボルトカッタ、セパレーションナット及び線状火工品などの周知の機器類を用いた装置が適用可能であり、以下に説明する他の段間分離装置も同様である。

搭載用ステージＰＳは、ペイロードＰＬの保持機構及び分離機構や、ロケット又はスラスタ等の推進機構を含むものであって、第２の段間分離装置Ｂ２により、その下段部である第２段Ｒ２と分離可能に結合してある。

フェアリングＦは、大気圏内においてペイロードＰＬを空力加熱等から保護するものであり、第３の段間分離装置Ｂ３により、搭載用ステージＰＳと分離可能に結合してあり、開頭式又は脱頭式に開放される。また、フェアリングＦの頭部には、離脱後の搭載用ステージＰＳを減速降下させるための減速降下手段が収容してある。

この実施形態の減速降下手段は、パラシュートＰＣ（図３参照）であって、ペイロードＰＬ、フェアリングＦ及び搭載用ステージＰＳの総重量に応じて大きさや数が設定され、同パラシュートＰＣを引き出して放出展開させるための補助パラシュートや、補助パラシュートの放出装置などで構成されている。この減速降下手段としては、パラシュートＰＣのほか、滑空機能を有するパラフォイル（パラグライダ）や展開式翼などを挙げることができ、これらを組み合わせて用いても良い。

上記のロケットＲにおけるペイロード緊急脱出システムは、ペイロードＰＬ及びフェアリングＦを具備した搭載用ステージＰＳに第１段Ｒ１から離脱する推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットと、第１段Ｒ１の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージＰＳと第１段Ｒ１との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段（Ｅ）と、第１段Ｒ１から離脱した搭載用ステージを減速降下させる減速降下手段（ＰＣ）とを備えている。

この実施形態のペイロード緊急脱出システムでは、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとして、第１段Ｒ１と搭載用ステージＰＳとの間に設けた第２段Ｒ２のロケットを利用している。また、緊急脱出手段（Ｅ）は、搭載用ステージＰＳとその下段部とを分離可能に結合する段間分離装置としての第１の段間分離装置Ｂ１と、離脱用ロケット（第２段Ｒ２のロケット）の点火手段とを含むものとなっている。

次に、図１〜３を用いて、上記構成を備えたロケットＲの通常時の動作と、ペイロード緊急脱出システムの緊急時の動作を説明する。なお、図２に示すフローチャートは、ロケットＲの基本的な動作を説明するものであって、実際に使用する各制御系の詳細な処理フローを示すものではない。

ロケットＲは、図２中のステップＳ１において第１段Ｒ１の点火により打ち上げられ、ステップＥＳにおいて破壊指令が入力されたか否かを判断し、通常時には破壊指令が入力されない（ＮＯ）ので、ステップＳ２において第１段Ｒ１の作動終了後、ステップＳ３において第１の段間分離装置Ｂ１により第１段Ｒ１と第２段Ｒ２を分離する。

続いて、ロケットＲは、ステップＳ４において第２段Ｒ２の点火を行い、ステップＳ５において第２段Ｒ２の作動終了後、必要に応じて第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離し、ステップＳ６において第３の段間分離装置Ｂ３により搭載用ステージＰＳとフェアリングＦを開放する。このフェアリングＦの開放は、大気圏外で行われる。これにより、ペイロードＰＬは、宇宙空間に曝露状態となり、搭載用ステージＰＳにより姿勢や軌道を調整した後に、搭載用ステージＰＳからの分離が行われる。

次に、打ち上げ後のロケットＲに異常が発生し、そのまま飛翔を続けると地上に影響を及ぼす可能性があると判断した場合には、図３に示すように、地上局ＬＳからロケットＲに破壊指令が送信される。これにより、ロケットＲでは、図２中のステップＥＳにおいて、破壊指令が入力された（ＹＥＳ）と判断し、ペイロード緊急脱出システムの緊急時の動作、すなわち緊急脱出手段ＥのステップＳ７〜Ｓ１２に移行する。

緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ７において、可能ならば第１段Ｒ１の燃焼を停止し、第１の段間分離装置Ｂ１により第１段Ｒ１と第２段Ｒ２を分離する。次いで、ステップＳ８において第２段Ｒ２のロケットに点火し、図１（Ｂ）及び図３に示すように、ステップＳ９において、第２段Ｒ２とともにペイロードＰＬ及びフェアリングＦを具備した搭載用ステージＰＳを第１段Ｒ１から離脱させて、同搭載用ステージＰＳを安全な空域まで速やかに移動させる。その後、第１段Ｒ１の破壊処理（図３参照）が行われる。

次に、緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ１０において第２段Ｒ２のロケットの作動終了後、ステップＳ１１において、第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離し、その後、ステップＳ１２においてパラシュート（図３参照）を放出する。このパラシュートＰＣの放出には、様々な機構を用いることが可能であり、例えば、フェアリングＦの頭部に、補助パラシュートを含むパラシュートＰＣの収容部と、この収容部を開放する蓋を設け、蓋を開放させた収容部から補助シュート又はパラシュートＰＣを放出して開傘させる機構などを採用することができる。

なお、第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳの分離（Ｓ１１）は、ステップＳ７で切り離した第１段Ｒ１から充分に離れたところで行えば良く、可能ならば、ステップＳ１０以前に第２段Ｒ２のロケットの燃焼を停止させてから行っても良い。また、分離後の第２段Ｒ２は、図３に示す如く破壊処理をしても良い。これにより、ペイロードＰＬは、緩降下して軟着陸（又は着水）し、その後に回収される。

このように、上記実施形態のロケットＲのペイロード緊急脱出システムによれば、人工衛星等のペイロードＰＬを搭載したロケットＲにおいて、打ち上げ後の異常発生により第１段Ｒ１の破壊を行う際に、離脱用ロケットである第２段Ｒ２のロケットにより、搭載したペイロードＰＬを第１段Ｒ１から離脱させて、安全な空域まで積極的に且つ速やかに移動させることが可能になり、ペイロードＰＬの保護及び回収を行うことができる。また、離脱用ロケットには、推進力を機軸方向に付与するものとして、離脱及び移動のための充分な推進力を有する既存の第２段Ｒ２のロケットを使用することができる。

また、上記のペイロード緊急脱出システムは、回収したペイロードＰＬを再利用することも可能になるので、ロケット全体の製作費の節減等に貢献することができる。フェアリングＦは、空力加熱等からペイロードＰＬを保護する本来の機能に加えて、第１段Ｒ１を破壊する際にペイロードＰＬを保護し、地表で回収されるまでの間においてもペイロードＰＬを保護し得るものとなる。

さらに、上記のペイロード緊急脱出システムは、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとして、第２段Ｒ２のロケットを使用すると共に、搭載用ステージＰＳとその下段部である第１段Ｒ１とを結合する第１の段間分離装置Ｂ１と、第２段Ｒ２のロケットの点火手段とを備えた緊急脱出手段Ｅを採用している。これにより、ペイロード緊急脱出システムは、既存の第２段Ｒ２のロケット及び点火手段、並びに第１の段間分離装置Ｂ１を緊急用として使用することができるので、ロケット構造の複雑化や重量増大を抑制し得ると共に、製作費のさらなる低減を実現することが可能である。また、第２段Ｒ２は、元々、搭載用ステージＰＳを含む上段部の推進装置であるから、充分な推進力を有しており、異常が発生した第１段Ｒ１から搭載用ステージＰＳを素早く離間させることができる。

なお、上記の実施形態では、図２はロケットＲの基本動作を説明するものであるから、判断ステップＥＳはロケットＲの破壊指令入力の有無を判断するものとし、その破壊指令入力に基づいてペイロード緊急脱出システムが起動されるものとした。しかし、ペイロード緊急脱出システムの基本動作には、ロケットの破壊を直接含まないので、判断ステップＥＳは緊急脱出手段Ｅの起動指令入力の有無の判断であっても良い。

図４及び図５は、本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第２実施形態を説明する図であり、また、図６及び図７は、本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムの第３実施形態を説明する図である。以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図４（Ａ）に示すロケットＲは、最下段である第１段Ｒ１と、その上段部である第２段Ｒ２と、最上段において人工衛星等のペイロードＰＬを保持する搭載用ステージＰＳと、搭載用ステージＰＳ上でペイロードＰＬを覆うフェアリングＦとを備えている。また、ロケットＲは、第１段Ｒ１に、固体推進薬を装填したロケットモータから成る複数のブースタロケットＢＲを備えている。

上記のロケットＲにおけるペイロード緊急脱出システムは、ペイロードＰＬ及びフェアリングＦを具備した搭載用ステージＰＳに第１段Ｒ１から離脱する推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットと、第１段Ｒ１の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージＰＳと第１段Ｒ１との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段（Ｅ）と、第１段Ｒ１から離脱した搭載用ステージＰＳを減速降下させる減速降下手段（図３参照）とを備えている。

この実施形態のペイロード緊急脱出システムでは、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとして、第１段Ｒ１に設けたブースタロケットＢＲを利用している。また、緊急脱出手段（Ｅ）は、第１段Ｒ１に対するブースタロケットＢＲの拘束を解除するブースタ解除装置１１と、拘束解除されたブースタロケットＢＲを第１段Ｒ１から搭載用ステージＰＳまで移動させるためのブースタガイド１２と、搭載用ステージＰＳとその下段部である第２段Ｒ２とを分離可能に結合する第２の段間分離装置Ｂ２とを含むものである。

ブースタ解除装置１１は、ブースタロケットＢＲの推進力を第１段Ｒ１側に伝達すると共に、ブースタガイド１２との係合を維持したままの状態で、第１段Ｒ１に対する拘束を解除し得るものである。このブースタ解除装置１１は、ブースタガイド１２との係合を解除してロケット本体から完全に分離させる機能も有している。ブースタガイド１２は、個々にブースタロケットＢＲに対して設けられ、第１段Ｒ１の側面から搭載用ステージＰＳの側面にかけて直線的に配置してあると共に、夫々の段間部で分離可能である。

上記構成を備えたロケットＲは、図５中のステップＳ２１において第１段Ｒ１及びブースタロケットＢＲの点火により打ち上げられ、ステップＥＳにおいて破壊指令が入力されたか否かを判断し、通常時には破壊指令が入力されない（ＮＯ）ので、ステップＳ２２において第１段Ｒ１及びブースタロケットＢＲの作動終了後、ステップＳ２３において第１の段間分離装置Ｂ１により第１段Ｒ１と第２段Ｒ２を分離する。

続いて、ロケットＲは、ステップＳ２４において第２段Ｒ２の点火を行い、ステップＳ２５において第２段Ｒ２の作動終了後、必要に応じて、第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離し、ステップＳ２６において第３の段間分離装置Ｂ３によりフェアリングＦを開放する。その後は、第１実施形態と同様である。

次に、打ち上げ後のロケットＲに異常が発生し、地上局（ＬＳ）からロケットＲに破壊指令が送信された場合には、図５中のステップＥＳにおいて、破壊指令が入力された（ＹＥＳ）と判断し、緊急脱出手段ＥのステップＳ２７〜Ｓ３２に移行する。

緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ２７において、ブースタ解除装置１１により第１段Ｒ１に対するブースタロケットＢＲの拘束を解除すると、図４（Ｂ）に示すように、ステップＳ２８において、燃焼中のブースタロケットＢＲがブースタガイド１２に沿って移動して搭載用ステージＰＳの側部に位置決めされる。

その後、緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ２９において第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離し、図４（Ｃ）に示すように、ステップＳ３０において、ブースタロケットＢＲの推進力により、ペイロードＰＬ及びフェアリングＦを具備した搭載用ステージＰＳを第２段Ｒ２から離脱させて、同搭載用ステージＰＳを安全な空域まで速やかに移動させる。

そして、緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ３１において、搭載用ステージＰＳからブースタロケットＢＲを分離し、ステップＳ３２においてパラシュート（図３参照）を放出する。これにより、ペイロードＰＬは、緩降下して軟着陸（又は着水）し、回収される。なお、分離後のブースタロケットＢＲは、破壊処理しても良い。

このように、上記のロケットＲのペイロード緊急脱出システムによれば、第１実施形態と同様に、打ち上げ後の異常発生により第１段Ｒ１の破壊を行う際に、離脱用ロケットとしてのブースタロケットＢＲにより、搭載したペイロードＰＬを第１段Ｒ１から離脱させて、安全な空域まで積極的に且つ速やかに移動させることが可能になり、ペイロードＰＬの保護及び回収を行うことができ、ペイロードＰＬの再利用も可能になる。

また、上記のペイロード緊急脱出システムは、機軸方向に推進力を付与する離脱用ロケットとしてブースタロケットＢＲを使用すると共に、ブースタ解除装置１１と、ブースタガイド１２と、第２の段間分離装置Ｂ２とを備えた緊急脱出手段Ｅを採用している。これにより、ペイロード緊急脱出システムは、既存のブースタロケットＢＲ、及び第２の段間分離装置Ｂ２を緊急用として使用することができるので、ロケット構造の複雑化や重量増大を抑制し得ると共に、制作費のさらなる低減を実現することが可能である。また、ブースタロケットＢＲは、元々、打ち上げ時に用いる推進装置であるから、充分な推進力を有しており、異常が発生した第１段Ｒ１から搭載用ステージＰＳを素早く離間させることができる。

図６（Ａ）に示すロケットＲは、最下段である第１段Ｒ１と、その上段である第２段Ｒ２と、最上段において人工衛星等のペイロードＰＬを保持する搭載用ステージＰＳと、搭載用ステージＰＳ上でペイロードＰＬを覆うフェアリングＦとを備えている。

この実施形態のフェアリングＦは、その頭部に、搭載用ステージＰＳから当該フェアリングＦを離脱させるための離脱用ロケットＶＲを備えている。フェアリングＦの離脱用ロケットＶＲは、例えば固体推進薬を装填したロケットモータであって、イグナイタを含む点火手段を備えると共に、燃料ガスがフェアリングＦに直接当たらないように、斜め下方に向けた複数のノズルを備えており、これにより機軸方向に推進力を付与する。

上記の離脱用ロケットＶＲを備えた構成では、第３の段間分離機構Ｂ３の簡略化や、フェアリングＦの速やかな移動が可能になる。第３の段間分離機構Ｂ３は、第１及び第２の実施形態のように、通常時にフェアリングＦを開放する場合には、搭載用ステージＰＳとフェアリングＦを分離可能に結合する手段と、分離後のフェアリングＦに分離力を付与する手段とで構成される。これに対して、離脱用ロケットＶＲを備えた構成では、分離力を付与する手段が不要になる分、第３の段間分離機構Ｂ３の構造の簡略化や軽量化が可能になる。また、離脱用ロケットＶＲにより、分離後のフェアリングＦを搭載用ステージＰＳから素早く離脱させることができる。しかも、第３の段間分離機構Ｂ３は、緊急時には、ペイロードＰＬの保護体となるフェアリングＦを搭載用ステージＰＳに固定維持する役割を果たすこととなり、このような機能は各実施形態において共通である。

上記のロケットＲにおけるペイロード緊急脱出システムは、少なくとも搭載用ステージＰＳに第１段Ｒ１から離脱する推進力を付与する離脱用ロケットと、第１段Ｒ１の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージＰＳと第１段Ｒ１との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段（Ｅ）と、第１段Ｒ１から離脱した搭載用ステージＰＳを減速降下させる減速降下手段（図３参照）とを備えている。

この実施形態のペイロード緊急脱出システムでは、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとして、搭載用ステージＰＳからフェアリングＦを離脱させるための離脱用ロケットＶＲを利用している。また、緊急脱出手段（Ｅ）は、搭載用ステージＰＳとその下段部とを分離可能に結合する段間分離装置としての第２の段間分離装置Ｂ２と、離脱用ロケットＶＲの点火手段とを含むものとなっている。

上記構成を備えたロケットＲは、図７中のステップＳ４１において第１段Ｒ１の点火により打ち上げられ、ステップＥＳにおいて破壊指令が入力されたか否かを判断し、通常時には破壊指令が入力されない（ＮＯ）ので、ステップＳ４２において第１段Ｒ１の作動終了後、ステップＳ４３において第１の段間分離装置Ｂ１により第１段Ｒ１と第２段Ｒ２を分離する。

続いて、ロケットＲは、ステップＳ４４において第２段Ｒ２の点火を行い、ステップＳ４５において第２段Ｒ２の作動終了後、必要に応じて第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離し、ステップＳ４６において第３の段間分離装置Ｂ３により搭載用ステージＰＳとフェアリングＦを分離する。

そして、ロケットＲは、ステップＳ４７において、図６（Ｂ）に示すように、離脱用ロケットＶＲの点火によりフェアリングＦを開放する。つまり、この実施形態では、離脱用ロケットＶＲにより、搭載用ステージＰＳからフェアリングＦを離脱させて脱頭式に開放する。その後は、第１実施形態と同様である。

次に、打ち上げ後のロケットＲに異常が発生し、地上局（ＬＳ）からロケットＲに破壊指令が送信された場合には、図７中のステップＥＳにおいて、破壊指令が入力された（ＹＥＳ）と判断し、緊急脱出手段ＥのステップＳ４８〜Ｓ５３に移行する。

緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ４８において、可能ならば第１段Ｒ１の燃焼を停止し、第２の段間分離装置Ｂ２により第２段Ｒ２と搭載用ステージＰＳを分離する。そして、ステップＳ４９において離脱用ロケットＶＲに点火し、図６（Ｃ）に示すように、ステップＳ５０において、ペイロードＰＬ及びフェアリングＦを具備した搭載用ステージＰＳを第２段Ｒ２から離脱させて、同搭載用ステージＰＳを安全な空域まで移動させる。その後、第１段Ｒ１及び第２段Ｒ２には、破壊処理（図３参照）が行われる。

次に、緊急脱出手段Ｅは、ステップＳ５１において離脱用ロケットＶＲの作動終了後、ステップＳ５２において離脱用ロケットＶＲを分離し、ステップＳ５３において減速降下手段であるパラシュート（図３参照）を放出する。これにより、ペイロードＰＬは、緩降下して軟着陸（又は着水）し、回収される。

このように、上記のロケットＲのペイロード緊急脱出システムによれば、第１実施形態と同様に、打ち上げ後の異常発生により第１段Ｒ１の破壊を行う際に、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとしてのフェアリングＦの離脱用ロケットＶＲにより、搭載したペイロードＰＬを第１段Ｒ１から離脱させて安全な空域まで積極的に且つ速やかに移動させることが可能になり、ペイロードＰＬの保護及び回収を行うことができ、ペイロードＰＬの再利用も可能になる。

また、上記のペイロード緊急脱出システムは、推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットとして、フェアリングＦの離脱用ロケットＶＲを使用すると共に、搭載用ステージＰＳとその下段部である第２段Ｒ２とを結合する第２の段間分離装置Ｂ２と、離脱用ロケットＶＲの点火手段とを備えた緊急脱出手段Ｅを採用している。これにより、ペイロード緊急脱出システムは、既存の離脱用ロケットＶＲ及び点火手段、並びに第２の段間分離装置Ｂ２を緊急用として使用することができるので、ロケット構造の複雑化や重量増大を抑制し得ると共に、製作費のさらなる低減を実現することが可能である。

本発明に係わるロケットのペイロード緊急脱出システムは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。また、適用可能なロケットとしては、上記各実施形態のほか、第２段が無いロケットや、第１段と搭載用ステージとの間に複数の段を分離可能に備えた多段式ロケットであっても良い。

さらに、上記の第１〜第３の実施形態では、離脱用ロケットとして、第２段Ｒ２のロケット、ブースタロケットＢＲ、及びフェアリングＦの離脱用ロケットＶＲを使用する構成を例示したが、例えば、搭載用ステージＰＳに専用の離脱用ロケットを設けることも可能である。この場合、専用の離脱用ロケットは、搭載用ステージＰＳをその下段部から離脱させるものとして、通常時及び緊急時のいずれにも使用可能なものでも良いし、緊急時のみに使用するものでも良い。

Ｂ１第１の段間分離装置（緊急脱出手段）
Ｂ２第２の段間分離装置（緊急脱出手段）
ＢＲブースタロケット（離脱用ロケット）
Ｅ緊急脱出手段
Ｆフェアリング
ＰＣパラシュート（減速降下手段）
ＰＬペイロード
ＰＳ搭載用ステージ
Ｒロケット
Ｒ１第１段
Ｒ２第２段（離脱用ロケット）
ＶＲ離脱用ロケット
１１ブースタ解除装置（緊急脱出手段）
１２ブースタガイド（緊急脱出手段）

Claims

最下段である第１段と、最上段においてペイロードを保持する搭載用ステージと、搭載用ステージ上でペイロードを覆うフェアリングとを備えたロケットにおいて、
ペイロード及びフェアリングを具備した搭載用ステージに第１段から離脱する推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットと、
第１段の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージと第１段との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段と、
第１段から離脱した搭載用ステージを減速降下させる減速降下手段とを備え、
離脱用ロケットが、第１段と搭載用ステージとの間に設けた第２段のロケットであって、緊急脱出手段が、第１段と第２段との間を分離可能に結合する段間分離装置と、前記離脱用ロケットの点火手段とを含むことを特徴とするロケットのペイロード緊急脱出システム。
最下段である第１段と、最上段においてペイロードを保持する搭載用ステージと、搭載用ステージ上でペイロードを覆うフェアリングとを備えたロケットにおいて、
ペイロード及びフェアリングを具備した搭載用ステージに第１段から離脱する推進力を機軸方向に付与する離脱用ロケットと、
第１段の破壊指令の受信に基づいて搭載用ステージと第１段との間を分離するとともに離脱用ロケットによる搭載用ステージの離脱を実行する緊急脱出手段と、
第１段から離脱した搭載用ステージを減速降下させる減速降下手段とを備え、
離脱用ロケットが、第１段に設けたブースタロケットであって、
緊急脱出手段が、第１段に対するブースタロケットの拘束を解除するブースタ解除装置と、拘束解除されたブースタロケットを第１段から搭載用ステージまで移動させるためのブースタガイドと、搭載用ステージとその下段部とを分離可能に結合する段間分離装置とを含むことを特徴とするロケットのペイロード緊急脱出システム。