JPH11321797A

JPH11321797A - 改造可能な推進モジュ―ル

Info

Publication number: JPH11321797A
Application number: JP11095173A
Authority: JP
Inventors: Kevin A Soranno; ケヴィン・エイ・ソラノ; David L Younkin; デイヴィッド・エル・ヨウンキン
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 1999-11-24
Also published as: US6322023B1; EP0947424A3; EP0947424A2; US6193193B1

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の任務の機能部分を提供し得るように改
造することのできる宇宙船推進モジュールの提供。【解決手段】外側円筒形ハウジング２０と、端部壁２
２と、種々の宇宙船構成要素１１０、１１２、１２４を
支持することのできる内部構造体５０とを有する宇宙船
推進モジュール１６である。ハウジング２０内の内部構
造体５０は、複数の内部壁５２乃至５８を有している。
該複数の内部壁５２乃至５８は、第一の対の壁５２、５
４と、第二の対の壁５６、５８とを有している。内部壁
及び外側ハウジングは、異なる宇宙船構成要素を特定の
宇宙船の設計に対応してこの支持面に取り付けることが
できる。内部壁５２乃至５８の交点は、取付け点８０乃
至８６を付与し、外側ハウジング２０と内部壁５２乃至
５８との交点は、外側の取り付け点８８乃至１０２を提
供する。これらの取付け点８０乃至１０２は、異なる型
式の取付けアダプタ４２、４４、４６、１６４を取り付
けて、他の宇宙船モジュールを接続するためのモジュー
ルの多機能性を宇宙船に付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、「エッグクレート
（卵用のすかし箱）」の如き内部構造的配置を含む宇宙
船モジュール、及び乗員帰還乗物、乗員輸送乗物、燃料
補給タンカー、兵站補給モジュール、宇宙ステーション
の再起動モジュール等のような異なる任務のための種々
の型式の宇宙船と共に使用し得るより複雑な宇宙船モジ
ュールとなるように宇宙船の脱軌道推進モジュールを改
造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】宇宙船及びこれに関連する推進ステージ
は、典型的に、一回限り使用され且つ一種類の宇宙での
任務を果たし得る設計とされている。このため、寸法、
形状、ペイロード、航空電子機器、推進能力、電力の貯
蔵及び再生能力を含む、宇宙船の設計は、その他の任務
又は作動上の必要条件を満たすことに関心を持つことな
く、所期の宇宙での任務を果たし得るように特別に製造
される。例えば、公知のケンタウロス（Ｃｅｎｔａｕ
ｒ）上方ステージは、特定種類の任務及び特定種類のペ
イロードに合った特定の推進能力を有するような設計と
されている。一度設計されたならば、異なる種類のペイ
ロードに対する他の種類の任務に適合し得るようにする
能力は、極めて制限される。この型式の解決策の有利な
点は、最も効果的で且つ経済的な方法にて、特定の任務
に対する必要条件を満たし得るような宇宙船の設計とす
ることができる点にある。従って、異なる種類の宇宙で
の任務を可能にするためには、一般に、独立的な設計と
され及び各々がそれ自体の特定の宇宙での任務を果たし
得る設計とされた、完全に異なる型式の宇宙船を組み立
てることが必要となる。この方策は、一般的に、全ての
種類の任務を満足させるためには極めて不経済で且つ長
期的に見て時間を消費するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】当該技術において、多
数の任務の宇宙プログラムに伴うコストを削減するのに
役立つべく、多数種類の任務用として使用することので
きる多数任務のモジュール方式の宇宙船を設計すること
が提案されている。ローケ（Ｒｏｕｅｋｅ）及びその他
の者に対して発行され且つ本出願の出願人が譲受けた米
国特許第４，８８０，１８７号は、異なる任務の必要条
件に適合し得るようにすることのできる多数の宇宙船の
必要性を満足させようとするものである。この米国特許
第４，８８０，１８７号には、特定の宇宙任務の必要条
件に従って異なる寸法及び異なる推進能力を有する一つ
以上の自己充足型のモジュール式の推進ユニットを受け
入れ且つこれらの推進ユニットとインターフェースし得
るようにされた、完全に一体形の短飛行距離の宇宙船を
含む、多目的のモジュール式の宇宙船が開示されてい
る。該短飛行距離の乗物は、該乗物の軸方向後方面に、
長期間の推進モジュールを受け入れる、比較的大きい、
側部が開放したチャンバを有している。このため、短期
間のモジュール式の推進ユニットは、容易に取り外すこ
とができ、更に、より長期に亙る宇宙の任務のために長
期間の推進モジュールを挿入することができる。

【０００４】米国特許第４，８８０，１８７号に開示さ
れた多目的のモジュール式の宇宙船は、種々の任務に使
用可能な単一宇宙船の必要性を満足させるものである。
しかしながら、この多目的の宇宙船は、元々、短期間及
び長期間の任務の双方のために設計されたものであり、
このため、最低の設計水準にてその双方の種類の任務を
果たし得る機能部分を備えている。この宇宙船は、元
々、幾つかの種類の任務の必要条件に適合するような設
計とされているため、この発明のモジュール式の宇宙船
は、低度の宇宙の任務の場合でさえ、比較的複雑であり
且つ実用化するにはコスト高である。

【０００５】異なる必要条件を有する多くの種類の宇宙
での任務の必要性は、一つの宇宙ステーションを作動さ
せるのに必要とされる必要条件から明らかである。幾つ
かの国では、現在、国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の
設計、開発、展開及び保守に関して協力している。ＩＳ
Ｓを開発するために多くの政府が参加する目的の一つ
は、かかるプロジェクトに伴う極めて多額のコストの負
担を軽減するためである。完成した製品を開発するた
め、異なる国がＩＳＳの異なる部分の開発を担当してい
る。ＩＳＳの作動に必要とされる異なる宇宙船の幾つか
は、現在、ＩＳＳに滞在している乗員の緊急の救命ボー
トである乗員の帰還乗物（ＣＲＶ）を含む。ＣＲＶをＩ
ＳＳから地球へ帰還させるのに必要とされる軌道上の姿
勢制御及び軌道外に動かす推進力を得るため、４度の自
由度を有する脱軌道推進モジュール（ＤＰＭ）が必要で
ある。また、ＤＰＭを基本とする乗物が、所望の軌道を
保つためＩＳＳの再起動及び姿勢制御を行うことができ
る。更に、乗員の交代のため、乗員をＩＳＳに輸送し且
つ地球に戻すための乗員輸送乗物（ＣＴＶ）が必要とさ
れる。ＣＴＶは、６度の自由度を有する推進モジュール
を必要とする。更に、ＩＳＳに貨物及びその他の積載重
量を無人で供給するため兵站補給乗物（ＬＲＶ）が必要
とされる。また、必要なとき、ＩＳＳに燃料を供給する
ための燃料補給タンカーも必要である。ＬＲＶ及び燃料
補給タンカーの双方は、推進モジュール、又は何らかの
形態の推進ステージを必要とする。これらの任務に必要
とされる宇宙船の幾つかは、アトラス、デルタ、又はア
リアンＶのような使い捨て型の打上げロケット（ＥＬ
Ｖ）によって地球から打ち上げることができ、又はシャ
トルオービタ（ｓｈｕｔｔｌｅｏｒｂｉｔｅｒ）によ
って地球から打ち上げることができる。異なる任務のた
めの種々の宇宙船の各々には、異なる必要条件及び任務
の必要性がある。

【０００６】多くの政府が参加しているため、それら参
画する色々な国における政治的な混乱及び経済的状態は
一定していない。ＩＳＳに関連する色々な支援機能及び
その他の宇宙飛行任務を提供し得るように基本的な中心
の推進乗物を使用し且つ改変することが可能であること
が当該発明者によって知見された。この基本的な中心の
乗物を提供することにより、その他の国からの援助に頼
る必要がなくなり、また、このプロジェクトの費用を節
減することが可能となる。

【０００７】コスト的に有利な仕方にて多岐に亙る異な
る宇宙飛行任務を迅速、容易に且つ安全に果たし得るよ
うな設計とした、改良にかかる宇宙船が必要とされてい
る。従って、本発明の一つの目的は、ＣＲＶ、ＣＴＶ、
兵站補給乗物、ＩＳＳの燃料補給及びＩＳＳの再起動及
び姿勢制御用の推進モジュールのような種々の任務の機
能部分を提供し得るように改変することのできる、改造
可能な推進モジュールを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の教示に従って、
円筒形の外側ハウジングと、端部壁と、異なる任務に対
し異なる程度の宇宙船の複雑さを提供し得るように種々
の宇宙船構成要素を支持することのできる特殊な内部構
造の配置と、を有する宇宙船の推進モジュールが開示さ
れている。このハウジング内の内部構造体は、「エッグ
クレート」構造体を形成する複数の内部壁を有してい
る。これら複数の内部壁は、一方向に伸長する第一の対
の壁と、複数の周縁室により取り囲まれた中央室を画成
し得るように略直角方向に伸長する第二の対の壁とを有
している。該内部壁及び外側ハウジングは、宇宙船の特
別な設計に対応して、推進剤タンク、圧力剤タンク、救
命タンク、制御、誘導、飛行及び通信用の航空電子機
器、バッテリ等のような種々の宇宙船の構成要素をその
上に取り付けることのできる支持面を画成する。円筒形
ハウジングの外面及び端部壁は、４度及び６度の自由度
の双方が得られるように、モジュールに対し自由飛行能
力を付与し得るように、エンジン及びスラスタを取り付
けるための相当な広さの表面積を提供する。

【０００９】内部壁の交点は、宇宙船モジュールに対し
４つの内部取付け点を提供し、内部壁と外側ハウジング
との交点は、宇宙船に対し８つの外側取付け点を提供す
る。これらの取付け点は、宇宙船モジュールに対し、異
なる型式の取り外し可能な取付けアダプタを取り付ける
ための多機能性、及び推進モジュールにおける取付け点
に対するモジュールの底部寸法に対応して、乗員モジュ
ール、貨物モジュール、装置類モジュール、追加的な推
進モジュール等のような、他の宇宙船モジュールを推進
モジュールに取り付けるためのインターフェース部を提
供する。

【００１０】本発明の宇宙船推進モジュールの構造的設
計は、該宇宙船に対し異なる種類の任務に適した、種々
の推進モジュールに変換するための多機能性を持たせる
ものである。推進剤タンク、航空制御電子機器、バッテ
リ等を適当な数、望ましい室内に取り付けて、宇宙船の
姿勢、及び再起動等のため、ＣＲＶ、ＣＴＶ、燃料補給
タンカー、ＬＲＶ、推進モジュールのような、異なる宇
宙船用の推進モジュールとして使用し得るという改造可
能で且つ経済的な利点を宇宙船にもたらすものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の更なる目的、利点、及び
特徴は、添付図面と共に参照することにより、以下の説
明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【００１２】色々な宇宙飛行任務のため種々の宇宙船と
組み合わせて使用するのに適するように容易に改変可能
である特殊な内部構造の配置を有する発展可能な推進モ
ジュールに関する好適な実施の形態の以下の説明は、性
質上、単に一例にしか過ぎず且つ本発明又は本発明の用
途又は使用を何ら限定することを意図するものではな
い。以下の説明は、国際宇宙ステーションと関連して必
要とされる色々な宇宙飛行任務に関してなされている
が、当業者により理解され得るように、本発明の教示内
容は、惑星間飛行、科学的探索、独立軌道乗物等のよう
な遥かに広範囲の宇宙飛行任務に対する用途を有してい
る。

【００１３】本発明に従って、改造可能な推進ステーシ
ョン又は推進モジュール（ＰＭ）に関してなされた以下
の説明は、宇宙ステーションにてＣＲＶと組み合わせて
使用されるような、脱軌道運動に適した基本的で且つ複
雑でないＰＭを開発することに最初は関連している。該
ＣＲＶは、ランデブー及びドッキング又は姿勢制御のた
め目標物を捕獲する能力を有する色々な飛行任務の殆ど
全てに共通する機能要素を含んでいる。該ＣＲＶは、乗
員モジュール（ＣＭ）及びＰＭの組み合わせを含む。Ｃ
ＲＶＰＭは、ＣＲＶが大気圏に突入する前に、ＣＭか
ら発射される。ＣＲＶは、ＥＬＶ又はシャトルオービタ
のような任意の適当な技術により宇宙ステーションに運
ぶことができる。ＣＲＶの飛行任務は比較的短く、ＩＳ
Ｓの飛行任務の最も少ない複雑さを有しているため、Ｃ
ＲＶＰＭは、基本的な構築ブロックＰＭである。ＣＲ
ＶＰＭは、以下に詳細に説明する特定の宇宙船構造体
を有しており、この宇宙船構造体は、より複雑な宇宙船
に対する必要な構成要素及びより高度の宇宙飛行任務の
ための推進モジュールを支持するために使用することが
できる。勿論、本明細書に説明したＣＲＶＰＭは、任
意の型式の乗物と又は同様の任務を有する宇宙船と組み
合わせて使用することができる。図１は、ボックス１２
にて図示したＣＲＶＰＭをより複雑な宇宙船に発展さ
せるステップを示すブロック図１０である。以下の説明
において、同様の構成要素は同一の参照番号で示してあ
る。

【００１４】図２は、前方斜視図である。図３は、後方
斜視図であり、図４は、本発明の一つの実施の形態によ
る、ＣＲＶＰＭのような、改造可能なＰＭ１４の分解
斜視図を示す。図６は、前面図、図７は、ＰＭ１４の変
形例及び改変例を含む改造可能なＣＲＶＰＭ１６の図
６の線７−７に沿った断面図を示す。ＰＭ１４、１６
は、円筒形の外側ハウジング２０と、ハウジング２０の
後端に接続された後方パネル２２とを有している。その
ハウジング及び後方パネルの双方は、アルミニウム合
金、又はグラファイトのような適当な宇宙船のハウジン
グ材料で出来ている。図示しないが、他端パネルは、ハ
ウジング２０の前縁部に配置してもよい。ＰＭ１４、１
６のハウジング２０、後方パネル２２及び他端パネル
は、宇宙船の完全さのため設計上の必要条件に従って、
任意の公知の厚さのパネル構造体、二重壁構造体、ハニ
カム構造体等を備えることができる。一つの実施の形態
において、ハウジング２０の直径は、既存の宇宙船の寸
法に適合するように、約３６０．７ｃｍ（約１４２イン
チ）である。しかしながら、当業者に理解し得るよう
に、ＰＭ１４、１６の外径寸法は、設計毎に異なるもの
とすることができる。

【００１５】ＰＭ１４は、特に、インターフェースリン
グ２４に取り付け得るようにされている一方、インター
フェースリング２４は、ＩＳＳに輸送されるシャトルオ
ービタ（図示せず）内に取り付けられる。このインター
フェースリング２４は、矩形の断面を有する箱型のビー
ム構造を利用する環状の構造体から成っている。６つの
取付け点３４がインターフェースリング２４の前面に設
けられており、また、以下に説明する方法にて前方アダ
プタ組立体４２を支持するために使用される。インター
フェースリング２４は、一対のシャトル把持インターフ
ェース部２６と、シャトルキールトラニオンピン（ｓｈ
ｕｔｔｌｅｋｅｅｌｔｒｕｎｎｉｏｎｐｉｎ）２
８と、図示するように、インターフェースリング２４に
取り付けられた一対のシャトル縦通トラニオンピン（ｓ
ｈｕｔｔｌｅｌｏｎｇｅｒｏｎｔｒｕｎｎｉｏｎｐ
ｉｎ）３０とを備えている。シャトルアームがインター
フェース部２６を把持して、ＰＭ１４をオービタのベイ
（ｂａｙ）から取り外す。トラニオンピン２８、３０及
びインターフェースリング２４は、ＰＭ１４をシャトル
オービタのベイ内に取り付け且つ支持する。

【００１６】ＰＭ１６は、インターフェースリング内に
取り付けず、また、シャトル把持インターフェース部又
はトラニオンピンを有さず、このため、使い捨て型又は
再使用可能型のペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）ロケッ
トによって軌道に打ち上げられる。勿論、ＰＭ１４又は
１６の何れかは、任意の型式のＥＬＶ又はシャトルオー
ビタのような再使用可能な打上げ乗物と相互に接続可能
な設計とすることができる。更に、ＰＭ１４は、ＣＲＶ
がＩＳＳにおいて軌道上に格納される間に、重要なモジ
ュール構成要素を十分に保護することを確実にするた
め、後方パネル２２に取り付けられた軌道の塵埃遮蔽体
３２を有している。

【００１７】ＣＲＶの推進は、当該技術分野にて公知の
簡単な単元推進薬によるブローダウン推進システム（ｍ
ｏｎｏｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｂｌｏｗ−ｄｏｗｎｐ
ｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）によって提供する
ことができる。ＰＭ１４、１６の各々は、ＣＲＶの脱軌
道操縦に必要とされる４度の自由度をＰＭ１４、１６に
付与し得るように、適当な方向に向けて取り付けられた
一連のエンジン３６及びスラスタ３８を有している。こ
れらのエンジン３６及びスラスタ３８は、その任務に適
したものとして当該技術分野にて公知の任意のエンジン
又はスラスタとすることができる。エンジン及びスラス
タの実際の型式は、本発明の一部分を形成するものでは
ない。スラスタ３８の一部分は、ヘリウム又は窒素のよ
うな、きれいに燃焼する燃料を燃焼させる低温気体スラ
スタとすることができる。低温気体スラスタは、それ自
体の別個の格納タンク（図示せず）をハウジング２０内
の適当な位置に取り付けることを必要とすることにな
る。一つの実施の形態において、ＰＭ１４、１６は、単
元推進剤の１００ｌｂｆ（ポンド力）エンジンを８つ
と、２５ｌｂｆ（ポンド力）の姿勢制御装置（ＡＣＳ）
のスラスタセットを８つとを対角状に配置して備えてお
り、宇宙ステーションから分離された後に、ＰＭ１４、
１６の３軸制御を可能にする。この推進装置は、一つの
設計に従って、ＣＲＶＣＭ内にて航空電子機器により
制御される。エンジン３６及びスラスタ３８の向きは、
特定の任務条件に従って設計毎に異なるものとすること
ができる。

【００１８】インターフェースリング２４は、取り外し
可能な前方アダプタ組立体４２と、取り外し可能な後方
アダプタ組立体４４とを備えており、ＰＭ１６は、以下
に説明する方法にてＰＭに取り付けられた取り外し可能
な乗員モジュールのインターフェース部４６を有してい
る。この後方アダプタ組立体４４は、ＰＭ１４又はＰＭ
１６をＥＬＶ上に打ち上げるとき、インターフェースリ
ング２４又はＰＭ１６に取り付けられる。ＰＭ１４又は
ＰＭ１６をシャトルオービタに打ち上げるときは、この
後方アダプタ組立体４４は使用されない。アダプタ組立
体４２、４４及びインターフェース部４６は、ボルト等
により取り外し可能なものとすることができる。前方ア
ダプタ組立体４２及び乗員モジュールインターフェース
部４６は、ビーム構造体を相互に接続した部分であり、
後方アダプタ組立体４４は、インターフェースリング２
４の後方部の全周に取り付けられた円筒形のリングであ
る。ＣＲＶを完成させるため、ＣＭ（図示せず）を前方
アダプタ組立体４２及びモジュールインターフェース部
４６に取り付ける。後方アダプタ組立体４４は、以下の
説明から明らかになるとなるであろう理由のため、推進
モジュール１４、１６と同様の他のモジュールに取り付
けることができる。

【００１９】ハウジング２０内の構造体の配置は、本発
明に従って、改造可能とする設計コンセプトのため、Ｐ
Ｍ１４、１６の種々の構成要素を取り付け且つ配置する
ための構造体的形態を提供する。特に、ＰＭ１４、１６
は、図示するように、一つの方向に伸長する第一の対の
壁５２及び５４と、直角方向に伸長し且つ壁５２、５４
に交差する第二の対の平行壁５６、５８とを有する「エ
ッグクレート（たまご用すかし箱）」の構造組立体５０
を備えている。一つの設計において、壁５２乃至５８の
高さは、ハウジング２０の長さに略等しい。壁５２乃至
５８の交点は、ハウジング２０の内周の周りに形成され
且つ内部の矩形の室７６を取り囲む、矩形の室６０、６
２、６４、６６及び楔形の室６８、７０、７２、７４が
交互に現れる形態を画成する。一つの実施の形態におい
て、四角形の室６０乃至６６、７６は約３０９６．７乃
至３３５４．８平方センチ（４８乃至５２平方インチ）
である。これら室６０乃至７６の配置は、略同一寸法の
比較的四角の室から成る「クロス」部分を形成する。こ
の組立体５０の形態は、以下の説明から明らかであるよ
うに、ＰＭ１４、１６に対して構造的一体性を付与し、
また、改造機能を向上させ得るようにＰＭ１４、１６を
区画化する。

【００２０】壁５２乃至５８は、ハウジング２０内にて
左右対称に配置されており、この場合、室６０乃至６
６、７６は略同一寸法であり、また、室６８乃至７４は
略同一寸法である。しかしながら、当業者が理解し得る
ように、この設計コンセプトの変形例を提供することも
できる。壁５２乃至５６の位置は、特定の設計に対して
異なる寸法の室となるように、変更することが可能であ
る。壁５２乃至５８は、台形の室又はその他の幾何学的
形状を付与し得るように、互いに対して角度を付けるこ
とができる。また、所望であるならば、更なる室を提供
し得るように、追加的な壁を追加して設けることができ
る。殆どの宇宙船の設計において、中央室７６は、種々
の宇宙船の構成要素を配置する上で重要であろう。

【００２１】壁５２乃至５８の形態は、壁５２乃至５８
が相互に接続する、内部の４つの取り付け箇所８０乃至
８６を提供し、また、壁５２乃至５８及びハウジング２
０が相互に接続する、外側の８つの取り付け箇所８８乃
至１０２を提供する。これらの取り付け箇所は、ＰＭ１
４、１６の前端及び後端の双方に設けられる。乗員のイ
ンターフェースモジュール４６は、ＰＭ１６の４つの内
部取り付け箇所８０乃至８６に取り付けた状態で示して
ある。また、モジュールアダプタ４６は、室６６内にて
壁５２、５４の間を伸長する支え壁１０４と、室６２内
にて壁５２、５４の間に取り付けられた支え壁１０６と
にも取り付けられる。これらの取り付け箇所８０乃至１
０２は、当業者が理解し得るように、本発明の改造可能
なＰＭに対し、多くの異なるアダプタの設計に関する著
しい多機能性を付与し、種々のＣＭ、多重ＰＭ、兵站用
モジュール、又は、異なる寸法の底部及び重量条件を有
する任意の他の適当な宇宙船モジュールを接続すること
ができる。

【００２２】一つの実施の形態において、壁５２乃至５
８は、当業者に公知の任意の適当な取り付け技術により
端部パネル２２、壁２０の内面、及び前面パネルに固着
されている。壁５２乃至５８は、任意の適当な設計及び
使用される材料に従って、望ましい取り付け位置にてボ
ルト止め、接着、溶接等にて固定することができる。壁
５２乃至５８は、望ましい構造体的一体性が得られるよ
うに任意の厚さとすることができ、一つの実施の形態に
おいて、壁５２乃至５８は、二重のアルミ壁である。ま
た、壁５２乃至５８に対しグラファイトのようなその他
の材料も利用可能である。勿論、当業者に理解し得るよ
うに、壁の厚さ、室の寸法及び壁の材料は、任務の設計
毎に改変し且つ変更することが可能である。

【００２３】室６０乃至７６は、特定の宇宙船又は任務
のために必要とされる種々の構成要素を所要形態とし且
つ取り付けるための領域を提供する。ＣＲＶを軌道から
地球に帰還させるべく脱軌道目的のためには、ＰＭ１
４、１６しか使用されないから、ＰＭ１４、１６の設計
要件は、典型的に、最も基本的なものであり、また、そ
れら構成要素の数も最小である。ＰＭ１４、１６の寸法
は、より複雑な任務に必要とされるであろう追加的な構
成要素を受け入れ得るように、ＣＲＶを脱軌道させる目
的に必要とされるよりも意図的に大きく形成されてい
る。

【００２４】ＣＲＶ設計の場合、ＣＲＶ及びＰＭ１４、
１６の推進装置の制御に必要な飛行、誘導及び制御電子
機器は、典型的に、ＣＭ内に収容されることになる。３
つの標準的な追跡データ中継衛星（ＴＤＲＳ）の一連の
推進薬タンク１１０が、図示するように、室６０、７
６、６４内にて直線状に配置されており、エンジン３６
及びスラスタ３８に対するヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）のよう
な燃料を保持している。推進剤タンク１１０は、単に一
例としてＴＤＲＳタンクとして説明したが、異なる宇宙
飛行任務に適したその他の型式の推進剤タンクを使用す
ることもできる。推進剤タンク１１０は、各タンク１１
０の中間部分の周りを伸長するストラップにより室６
０、７６、６４内に取り付けられており、また、一つの
実施の形態において、室内にて壁に接続されている。勿
論、タンク１１０は、室６２、６６、７６内に取り付け
てもよい。推進剤タンク１１０の直線的な形態は、公知
の宇宙船の推進ステージにてタンクを配置する従来の場
合と比べて改良をもたらすものである。この形態は、重
量を一層均一に配分し、より多くのスペースを提供し且
つタンクから消費される推進剤の量をより均一となるよ
うに制御する。公知の設計は、典型的に、推進剤タンク
を共通の中心点の周りに配置し、この中心点の周りに
て、各タンクからの各管における実際の圧力に僅かな差
を生じさせる。このことは、タンクからの消費量を均一
でないものにする。図示した直線状の形態は、実際の宇
宙船の飛行中、推進剤の消費量を一層良く制御すること
を可能にし、これは、推進剤の管をより左右対称に配置
し、その結果、各推進剤管内における圧力差が低下され
るからである。

【００２５】図示するように、室６２、６６、７０内で
一連のバッテリモジュール１１２が、端部パネル２２に
取り付けられている。バッテリモジュール１１２は、一
例においてリチウム電池を含んでいる。上述したよう
に、典型的に、宇宙船の推進及び制御用の航空電子機器
は、ＣＲＶのＣＭ内に取り付けられている。しかしなが
ら、特定の設計に基づいて、航空電子機器の一部をバッ
テリモジュール１１２内に含めるか、又はモジュール１
１２の一部を純粋な航空電子機器モジュールとしてもよ
い。ＰＭ１４、１６の構造的設計は、多くの異なる乗物
の設計に対して自由度をもたらすものである。バッテリ
モジュール１１２は、宇宙ステーションから分離した
後、また、ＣＭがＰＭ１４、１６から分離する前に、Ｃ
ＲＶ任務の軌道上の部分に電力を提供する。ＣＲＶが宇
宙ステーションに接続されている間に、バッテリを加熱
することが必要とされ、このため、更なる宇宙ステーシ
ョンの電力が必要となる。図示した形態において、バッ
テリモジュール１１２は、断熱のためにより中心の位置
に配置されており、このため、宇宙ステーションにて格
納する間に加熱する必要性が軽減される。バッテリモジ
ュール１１２は、ＩＳＳにて３年間の任務寿命のため流
星塵及び軌道の塵埃から保護し得るようにＰＭ構造体の
十分内側に収容されている。従って、以下に説明するよ
うに、楔形の室６８、７４、７２は、その他の任務用の
その他の構成要素に対し利用可能である。勿論、本発明
の範囲内のその他のＰＭの異なる設計に合うように、室
内のバッテリモジュール１１２及びタンク１１０の配置
は変更することが可能である。

【００２６】推進剤タンク１１０及びバッテリモジュー
ル１１２の方向を含む、ＰＭ１６の構造的配置は、単に
一例のものにしか過ぎない。ＰＭ１６は、多くの種類の
宇宙飛行任務のために使用することができる。例えば、
一連の科学的実験を行うために宇宙プラットフォームが
必要であると仮定する。ＰＭ１６は、シャトルオービタ
により宇宙まで運んで、次に、解放して実験を行うこと
ができる。科学的任務が極く短時間であるならば、ＰＭ
１６をエンジン３６及びスラスタ３８によりシャトルか
ら動かすには、単一のタンク１１０があれば十分であ
る。該タンクを中央室７６内に配置することができ、ま
た、科学的装置をその他の室６０乃至７４内に取り付け
ることができる。ＰＭ１６の更なる操縦が行われるなら
ば、２つの推進剤タンク１１０が必要となり、これらタ
ンクは、例えば、室６０、６４内に取り付けることがで
きる。中央室７６は、長い望遠鏡のような科学的装置の
ため開いたままにすることができる。この例において、
ＰＭ１６は、追加的なモジュールを何ら取り付けること
を必要とせずに、自由飛行するモジュールとすることに
なり、このため、アダプタ４６を省略することができ、
ＣＲＶＣＭ内に設けられた制御航空電子機器をＰＭ１
６まで動かすことになる。

【００２７】図５には、ＰＭ１４の内部構成要素が更に
詳細に図示されている。この適用例において、室６８、
７０、７２、７４の各々が、主エンジン３６の一部とし
て主エンジンモジュール４５と、スラスタ３８の一部と
してスラスタモジュール４７とを備えている。更に、室
６２、６６は、タンク１１０内の推進剤を主エンジンモ
ジュール４５及びスラスタモジュール４７に適宜に分配
し得るように、中央室７６に隣接して内部壁に設けられ
た推進剤分配モジュール４９を備えている。これらの室
６２、６６は、推進補助装置内の熱絶縁弁の着火を制御
する火工品制御装置５１を備えている。室７２、７４
は、推進剤タンク１１０を充填し且つ排出するため充填
及び排出弁モジュール５３を有している。前方の微少流
星体及び軌道塵埃に対する遮蔽体５５がＰＭ１４の前面
に取り付けられて、推進剤タンク１１０及び重要な構成
要素を宇宙環境から保護する。遮蔽体５５は、タンク１
１０及び内部の構成要素を熱から保護する熱遮蔽体を含
むことができ、又は、軌道遮蔽体５５と共に、別個の熱
遮蔽体を提供することができる。

【００２８】ボックス１１６（図１）は、ＰＭ１４又は
１６をボックス１１８にて示した乗員輸送乗物（ＣＴ
Ｖ）ＰＭに改造する状態を示す。一つの設計において、
ＣＴＶへの改造は、推進剤システムを二元推進薬デュア
ルモードシステムにレベルアップすること、２つの不良
を許容し、６度の自由度及びスラスタの冗長性を提供す
るＡＣＳスラスタを追加すること、並びに予備バッテリ
及び酸素及び水タンクのような環境制御生命維持システ
ム（ＥＣＬＳＳ）タンクを追加することとを含む。ま
た、ＣＴＶは、ＰＭに取り付けられたＣＭを含んでいる
が、当業者に理解されるように、異なる任務のため、Ｃ
ＲＶ内に使用されるＣＭと異なるものを含めることがで
きる。誘導、航法及び制御（ＧＮＣ）航空電子機器及び
ランデブー用航空電子機器は、典型的に、ＣＴＶＣＭ
内に設けられている。ＰＭ構造体は、既に、ＣＴＶに必
要とされる追加的な構成要素を受け入れ得る設計とされ
ているため、必要な支援ハードウエア、ハーネス、ヒー
タ等を取り付けるだけで改造が行われる。ＰＭ１６は、
既に、ＣＴＶに予想される打上げ荷重を取り扱い得る設
計とされているため、主要構造体を改変する必要性は全
くない。

【００２９】図８には、ＣＲＶＰＭ１６から改造した
ＣＴＶＰＭ１２０の平面図が図示されており、図９に
は、ＣＴＶＰＭ１２０の線９−９に沿った断面図が図
示されている。バッテリモジュール１１２に代えて、一
連の航空電子機器モジュール１２４が使用されており、
これら航空電子機器モジュールは、図示するように、楔
形の室６８乃至７４及び四角の室６２、６６内でハウジ
ング２０の内面に取り付けられている。航空電子機器モ
ジュール１２４は、ドッキングの制御及びセンサ用の種
々の電子機器、コンピュータ制御装置、誘導制御、飛行
制御、ランデブー制御用の電子機器、通信システム、推
進制御装置及びＣＭに含まれないバッテリを含むことの
できる「高性能」ボックスである。特定の任務のための
必要条件は、ＣＭに搭載して運ぶことのできるものによ
って決まる。このため、航空電子機器モジュール１２４
内に含めることのできる特定の装置は、その任務に特有
のものである。典型的なＣＴＶ任務の場合、殆どの任務
の必要条件に対する電子機器及び航空電子機器の殆どは
ＣＴＶＣＭ内に設けられ、推進システム用の航空電子
機器をＰＭ１２０内に設けることができる。更に、図示
するように、室６２、６６内にＥＣＬＳＳタンク１２６
が取り付けられる。この設計は、タンク１２６を一層良
く断熱し得るので、ＥＣＬＳＳタンク１２６は、ハウジ
ング２０に関してより中央の位置にて室６２、６６内で
取り付けられた状態で示してある。タンク１２６は、タ
ンク２６の端部にて端部パネル２２及び他端パネルに取
り付けられている。ＣＴＶの任務はＣＲＶの任務の場合
よりも長時間に亙るため、ＣＲＶ任務にては必要とされ
ない、放熱を行い得るように、航空電子機器モジュール
１２４内のバッテリはハウジング２０に取り付けられて
いる。

【００３０】推進タンク１１０は、この設計において、
ＣＴＶＰＭ１２０に対し、室６０、７６、６４内に保
持されている。しかしながら、推進システムは、ＣＴＶ
ＰＭ１２０に対してレベルアップする必要がある。当
該技術分野にて十分に理解されているように、エンジン
３６及びスラスタ３８の双方にて、ヒドラジン（Ｎ
₂Ｈ₄）のような単元推進剤を燃焼させる推進システム、
エンジン３６及びスラスタ３８の双方に対するヒドラジ
ン（ＭＭＨ）及び四酸化二窒素（ＮＴＯ）のようなバイ
プロペラントを使用する推進システム、スラスタ３８に
対し単元推進剤（Ｎ₂Ｈ₄）及びエンジン３６に対してバ
イプロペラント（Ｎ₂Ｈ₄／ＮＴＯ）を使用するデュアル
モード推進剤システムが存在する。該バイプロペラント
システムは燃料効率に優れるが、より複雑なものとな
る。デュアルモードシステムは、単元推進剤システムよ
りも燃料効率には優れるが、バイプロペラントシステム
ほど複雑なものとはならない。このため、任務の種類、
及び利点対コスト効果の観点から、一つの特定の設計に
て使用される推進システムの型式が決まることになる。
予備的な分析の結果、ＣＴＶ内の推進装置をバイプロペ
ラントの主エンジン及び単元推進剤のＡＣＳスラスタを
備える圧力調整したデュアルモードシステムにレベルア
ップされたならば、３つの標準的なタンク１１０は、Ｃ
ＴＶ任務の上下工程を完了するのに十分な推進剤を保持
することになる。一つのタンク１１０は、バイプロペラ
ントエンジンに対する酸化剤を保持し得るように推進剤
制御装置（ＰＭＤ）によって改変し且つデルタ化する必
要があろう。より多くの推進剤の容量が必要であると判
断されたならば、構造組立体５０は、タンク１１０の寸
法を増大させるスペースを有している。ＰＭ１６の構造
的配置は、単元推進剤装置、デュアルモードのバイプロ
ペラント及び単元推進剤装置若しくは完全なバイプロペ
ラント装置の何れかの推進設計とすることを可能とす
る。

【００３１】完全なバイプロペラント装置ではなくて、
デュアルモードシステムとなるようにレベルアップする
ことは、ＰＭ１６のような同一の単元推進剤ＡＣＳ２５
ポンドスラスタ３８を使用し、これにより、汎用性を保
つことを可能にする。ＣＴＶがＩＳＳとランデブーし且
つドッキングし又は結合し得るようにするため、二不良
の許容及び完全な６度の自由度（６−ＤＯＦ）を提供す
べく、付加的なＡＣＳスラスタ１２８が追加されてい
る。一つの代替例として、ＰＭ１６内に取り付けられた
同一の低温気体スラスタと組み合わせて、既にＣＴＶ
ＰＭ１２０内に設けられた低温気体スラスタ３８を使用
することが経済的であろう。ＣＭは、ＣＭスラスタの制
御に使用されるのと同一の航空電子機器により、低温気
体スラスタを制御することが可能であろう。ＩＳＳに近
接する操縦のため一体化した低温気体装置を使用するな
らば、バイプロペラント装置よりもＩＳＳ環境を汚染す
る程度が遥かに少ないという、更なる利点が得られるこ
とになる。

【００３２】典型的にはＣＴＶＣＭ内に収容されるＧ
ＮＣ、通信システム及びランデブー並びにドッキング機
能部分用として開発された公知の航空電子機器が、既
に、６−ＤＯＦＣＴＶの形態となるようにレベルアッ
プされているＣＴＶＲＭ１２０に一体化されている場
合には、ＩＳＳに対し兵站貨物を無人で供給することの
できる略完全な自由飛行宇宙船となる。このような改造
は、ボックス１３４にて示した兵站補給乗物（ＬＲＶ）
を提供すべくボックス１３２にて示してある。図１０に
は、円錐形のアダプタ１４２によって小型の加圧兵站モ
ジュール（ＭＰＬＭ）１４０に取り付けられたＬＲＶ
ＰＭ１３８を有するＬＲＶ１３６が示してあり、これら
全ては、アリアンロケット又はその他のある種のＥＬＶ
のペイロードフェアリング１４４内に配置されている。
ＭＰＬＭ１４０は、典型的な補給任務に対する種々の貨
物及びその他のペイロードを保持するのに適しており、
色々な設計とすることができる。ＰＭ１２０からＬＲＶ
ＰＭ１３８に改造する際、ＣＴＶＣＭ内に取り付け
られた電子機器及び航空電子機器モジュールの殆どは、
ＰＭ１３８に移動し、特定の兵站補給任務に適したもの
となるように室６０乃至７６内で方向決めされることに
なる。アダプタ１４２は、ＰＭ１３８における外方取り
付け位置８８乃至１０２に取り付けるべき適宜な構造体
的取り付け部材を含むことになる。ＬＲＶ１３６が宇宙
ステーションに達するための方法に対応して、完全な６
度の自由度が必要であるかどうか、及びスラスタ３８の
方向が決まる。ＬＲＶの任務は無人であるため、ＥＣＬ
ＳＳタンクの殆ど又はその全てを不要にすることができ
る。ＭＰＬＭ１４０は、ＬＲＶ１３６が宇宙ステーショ
ンとドッキングすることを可能にするインターフェース
部１４６を有している。全て又は殆どの誘導、飛行、ラ
ンデブー、通信等の航空電子機器をＰＭ１３８内に移動
することにより、ＰＭ１３８は、基本的に、ランデブー
及びドッキング機能を有する６度の自由度を備える独立
的な自由飛行する宇宙船乗物となる。

【００３３】ＰＭ構造体の改変を不要にするため、貨物
により付与される荷重は、既存のＰＭインターフェース
部の設計限界点の範囲内となるようにする必要がある。
ＬＲＶ１３６は、同一のインターフェース部を使用し
て、ＣＴＶと同一の打上げ乗物にて打ち上げることにな
る。ＣＭからのランデブー及びドッキングセンサは、兵
站モジュールの前端に取り付けることになる。

【００３４】ＣＴＶの改造のときに説明したように、Ｐ
Ｍ１２０が６−ＤＯＦの操縦機能を提供すべくそれ自体
のＡＣＳスラスタ３８を使用するならば、ＬＲＶ１３６
に対して推進装置の更なる改変は不要である。ＰＭ１３
８内にてＣＴＶＣＭ低温気体スラスタが使用されるな
らば、次に、６−ＤＯＦ装置を完成させるためＭＰＬＭ
１４０の前端に低温気体スラスタパックを追加しなけれ
ばならない。ＰＭ１３８は、既に、長期間に亙ってＩＳ
Ｓに留まる設計とされているため、ＰＭ１３８は、ＩＳ
Ｓにある間はＭＰＬＭ１４０に取り付けられたままであ
り、次に、ＭＰＬＭ１４０をそのステーションから分離
させ、ＭＰＬＭ１４０をその任務が完了した後、大気圏
内で処分する。

【００３５】ＩＳＳに対する燃料補給機能は、ＰＭ１３
８を兵站補給任務のために改変し、ＭＰＬＭ１４０を、
大きい推進剤タンク、流体継手及びドッキングインター
フェース部を有する燃料補給モジュールと交換すること
により、実現することができる。燃料補給モジュールへ
の改造は、ボックス１５０にて示してあり、対応する燃
料補給タンカーはフローチャート１０のボックス１５２
に示してある。図１１には、燃料補給タンカー１５８の
前面図が示してあり、図１２には、線１２−１２に沿っ
た燃料補給タンカー１５８の断面図が示してある。燃料
補給タンカー１５８は、図１３の斜視図に示したリング
アダプタ１６４により燃料補給モジュール１６２に取り
付けられた改造したＰＭ１３８として、燃料補給タンカ
ーＰＭ１６０を備えている。燃料補給タンカーにより実
証された組み合わせた２つのモジュール設計は、ＣＴＶ
のようなその他の宇宙船に組み込むことができる。燃料
補給タンカーＰＭ１６０内の航空電子機器モジュール１
２４は、必要な目標物の捕獲、誘導、ランデブー、通信
等を提供するから、タンカーＰＭ１６０は、ＩＳＳとド
ッキングするための対応するＣＭを必要としない、自由
飛行体である。

【００３６】燃料補給モジュール１６２は、ＰＭ１６と
同一の内部構造体配置を有している。しかしながら、矩
形の室６０乃至６６の各々が、燃料補給目的のため大型
の燃料補給タンク１６６を有することになる。燃料補給
モデル１６２の後方パネル２２は、大型のタンク１６６
がアダプタ１６４内に伸長するのを許容する開口部を有
することになる。楔形室６８乃至７４の各々の内側コー
ナ部には加圧剤タンク１６８が設けられており、これら
圧力剤タンクは、宇宙ステーション等において、燃料補
給されるタンク（図示せず）内にタンク１６６内の燃料
を供給し得るようにタンク１６６に配管されている。タ
ンク１６６を燃料補給されるタンクに結合するために、
燃料補給継手１７０が設けられている。図示するよう
に、燃料補給装置及びドッキング機能部を作動させ得る
よう、楔形の室６８乃至７４の各々には、制御電子機器
１７２が壁２０の内面に取り付けられている。該電子機
器は、種々の実施形態において、軌道交換装置（ＯＲ
Ｕ）として、堅固に取り付けられ又は形成されている。
両性型式の周辺取付け装置（ＡＰＡＳ）のドッキングイ
ンターフェース部１７４がモジュール１６２の内側取り
付け位置８０乃至８６に取り付けられて、燃料補給タン
カー１５８を宇宙ステーションに結合する。本発明によ
れば、タンカー１５８を推進させるＰＭ１６０内のタン
ク１１０は、所望であるならば異なる種類の燃料をタン
ク１１０、１６６内に貯蔵し得るようにタンク１６６か
ら別個に配管されている。燃料補給モジュールタンクの
配管は、ＰＭ推進装置から別個のものとし、ロシア式の
機能的荷役滑車（ＦＧＢ）のようなロシア式のバイプロ
ペラント推進装置に燃料を補給する場合、非対称のジメ
チルヒドラジン（ＵＤＭＨ）及びＮＴＯをタンカー１５
８に供給することができる。図示するように、ＰＭ１６
０は、タンカー１５８が自由飛行体となり且つＥＬＶに
より宇宙内に打ち上げることを許容し得るように、エン
ジン３６と、スラスタ３８とを備えている。勿論、燃料
補給モジュール１６２は、エンジン及びスラスタが不要
である。既存のＰＭデュアルモード推進装置は、燃料補
給モジュールをＩＳＳに供給し且つ任務が終了した後タ
ンカー１５８を脱軌道させる、推進力を提供する。

【００３７】図１４には、一部切欠いた平面図が図示さ
れており、図１５には、燃料補給タンカー１５８の僅か
な改変例である燃料補給タンカー１５８´の線１５−１
５に沿った断面図が示してある。燃料補給タンカー１５
８は、エンジン３６と、スラスタ３８と、ＥＬＶから打
ち上げられたときに宇宙ステーションを操縦し且つ結合
するための適宜の推進制御電子機器とを有する点にて、
自由飛行体である。これと代替的に、スラスタ３８及び
エンジン３６は、燃料補給タンカー１５８´において取
り外し、シャトルオービタにより宇宙ステーションに持
ち上げるようにしてもよい。ハウジング２０の外面は、
タンカー１５８´をスペースシャトルオービタ内に取り
付けるため、一連のトラニオン接続部１７８を有してい
る。

【００３８】燃料及び貨物をＩＳＳに運び、また宇宙ス
テーションの再起動力を提供し得るようにロシア式順行
乗物を使用することを目的とする、ＩＳＳの計画が現
在、行われている。ＩＳＳの任務期間中、順行乗物を異
なる乗物と交換し、又は補充することが必要となるなら
ば、ＬＲＶ１３６及び燃料補給タンカー１５８用に開発
された建造ブロック機能を組み合わせて、順行乗物に対
する後進乗物又は補助的な乗物を形成することができ
る。順行乗物から後継乗物への改造がＩＳＳにとって予
想できるように、この乗物は、順行−ＩＳＳインターフ
ェース部をまねている。この宇宙船の改造は、図１にボ
ックス１８４にて示してある。燃料及び貨物を運ぶ組合
せモジュールは、６つのＤＯＦを有するＰＭに取り付け
ることができる。このモジュールは、順行乗物にて使用
されるものと同一であるドッキングインターフェース部
が取り付けられるその前端に設けられた貨物部分から成
っている。燃料補給タンカー部分は、ＰＭインターフェ
ース部に直接、取り付けられる後端に設けられることに
なる。燃料は、ドッキングインターフェース部における
標準的な燃料補給継手を介して貨物部分を通じてタンカ
部分からＩＳＳに運ばれる。ＰＭ推進装置は、ＩＳＳの
旋回再起動力を提供し、次に、その任務が完了した後、
組合せモジュールと共に、大気圏内でそれ自体が廃棄さ
れることになる。

【００３９】ロシア式サービスモジュールは、現在、Ｉ
ＳＳ及び乗員の居住を制御するためのモジュールとして
計画されている。このサービスモジュールが利用し得な
い場合、組み立て中、ＩＳＳが中間の制御モジュール
（ＩＣＭ）を使用して、姿勢及び再起動力の調整を行う
ことができる。燃料補給モジュール１６２は、該サービ
スモジュールが利用可能となる迄、この制御を行い得る
ように、６ＤＯＦＰＭに取り付けることができる。こ
の改造ステップは、図１にボックス１８６として示して
ある。この同様のステップにおいて、燃料補給タンカー
１５８用として開発された燃料補給モジュール１６２は
ＰＭ推進装置内に配管し、ＩＣＰＰＭがＩＳＳへの再
起動及び姿勢を制御するため、その推進剤の全てを使用
することができるようにする。

【００４０】燃料補給タンカー１５８の構造体は、燃料
の補給、乗員の輸送、貨物の輸送、再起動及び姿勢制御
等を行うためＩＳＳと共に使用される長期間の推進モジ
ュールとなるように更に変換することができる。中央タ
ンクを燃料補給タンカー１５８から取り外し、乗員トン
ネルをタンク１５８の中心部を通じて挿入することによ
り、かかる推進モジュールを形成することができる。こ
の改造段階は、ボックス１８８内で乗員のトンネルを追
加し、また、ボックス１９０で示すように長期間の推進
モジュールを提供するものとして、図１に示してある。

【００４１】図１６には、破断平面図が示してあり、図
１７には、同様にこの改造状態を示す長期間ＰＭ１９６
の線１７−１７に沿った断面図が示してある。この長期
間ＰＭ１９６は、燃料補給モジュール１６２及び燃料補
給ＰＭ１６０の双方にて中央室７６内のタンク１１０、
１６６が取り外され、乗員トンネル１９８がＰＭ１９６
の中央部を通じて取り付けられた、燃料補給タンカー１
５８から変換した状態で示してある。中央室７６の現在
の予想される寸法は、直径１０６．７ｃｍ（４２イン
チ）の乗員トンネルを使用することを可能にする。勿
論、ハウジング２０の直径に対応して、室６０乃至７６
の寸法は変更可能である。長期間ＰＭ１９６の場合、Ｐ
Ｍ１９６にドッキングしたＩＳＳから別の乗物に乗員が
アクセスするのを許容するため、加圧した乗員トンネル
１９８が必要となる。乗員トンネル１９８の一部分は、
シャトルオービタを受け入れ得るようにＰＭの後端から
突き出している。ＡＰＡＳインターフェース部２００
は、乗員トンネル１９８の前端に固着されており、ＡＰ
ＡＳインターフェース部２０２は、ドッキングの目的の
ために乗員トンネル１９８の後端に固着されている。イ
ンターフェース部２００、２０２を含む乗員トンネル１
９８の全長は、一つの実施の形態において、約５５８．
８ｃｍ（２２０インチ）である。燃料補給継手２０４
は、後方ＡＰＡＳインターフェース部２０２に隣接して
宇宙の塵埃遮蔽体２０６に固着されている。航空電子機
器及び電子機器は、８つのモジュール２０８内に実装さ
れており、この場合、一つのモジュール２０８は、ハウ
ジング２０の外側に取り付けられたＯＲＵである。タン
ク１１０は、その他の型式の推進タンクと交換すること
ができる。

【００４２】図１８には、長期間の推進モジュール１９
６の一つの変形例がＰＭ１９６´として示してある。こ
の変形例において、乗員トンネル１９８は、ＰＭ１９６
´の前端から伸長している。当業者に理解されるよう
に、太陽電池アレー、放熱器等を外部に取り付けるた
め、ＰＭ１９６´の前端付近に更なる容積２１２を提供
することができる。ＰＭ１９６、１９６´は、長期間モ
ジュールであり、その最初の意図は、自由飛行体として
ＩＳＳに移動するか、又は、シャトルオービタに設け、
適当なインターフェース部２００又は２０２により宇宙
ステーションにドッキングすることである。ＰＭ１９６
´は、ある長期間に亙ってこの位置に留まり、宇宙ステ
ーションの再起動及び姿勢制御を行い、また、タンク１
６６から宇宙ステーションのタンクまで燃料を補給する
ことができる。乗員トンネル１９８は、宇宙ステーショ
ンと後でドッキングする宇宙船との間の加圧した通路部
分を提供し、この宇宙船には、燃料補給タンカー、シャ
トルオービタ、ロシア式順行乗物又はＩＳＳにドッキン
グされるものと反対側のインターフェース部２００又は
２０２に対するその他の適当な宇宙ステーションの要素
のようなものとすることができる。燃料補給タンカーを
ＰＭ１９６´にドッキングさせたならば、このＰＭ１９
６´は、ＰＭ１９６´を通じて宇宙ステーションまで燃
料を移送することを可能にする。ＰＭ１９６´は、ある
期間に亙って宇宙ステーションに留まって、宇宙ステー
ションの再起動及び姿勢の制御を行うことを目的として
いるため、このＰＭ１９６´は、最終的に、燃料を使い
切り、従って、燃料を補給することが必要となる。従っ
て、ＰＭ１９６´は、燃料を補給し且つ宇宙ステーショ
ンの再起動及び姿勢制御を行う点で多機能性ではある
が、燃料を移送し且つ乗員トンネル１９８を通じて乗員
及び貨物を輸送することも許容する。特に、宇宙ステー
ション及び所期の任務の特定の期間に対応して、適当な
航空電子機器等をその内部に取り付けることができる。
更に、所望であるならば、その他のモジュールと外部か
ら交換するためＯＲＵを使用することができる。

【００４３】長期間ＰＭ１９６´は、乗員の居住モジュ
ールを含むように更に改変することができる。図１９に
は、アダプタ１４２と同様の円錐形のリングアダプタ２
１８により乗員の居住モジュール２１６に取り付けられ
たＰＭ１９６´を含む宇宙船２１４が示してある。乗員
トンネル１９８の長さは、乗員の居住モジュール２１６
の伸長した長さを受け入れ得るように伸長させてある。
宇宙船２１４の全長は、一つの実施の形態において、
１，０７０．１０２ｃｍ（４２１．３インチ）である。

【００４４】前進計画の場合、ＰＭ１６は、多岐に亙る
任務の必要条件を満足させ得るように更なる機能を追加
することのできる基本的な構築ブロックとなることがで
きる。ブロックの各々は、能力を向上させ得るように増
分的に構築することができるが、ブロックは、また、早
期に展開させ、所望に応じて、その後に使用することも
できる。上記の説明は、基本的なＰＭ１６の改造機能の
変形例を示すものである。しかしながら、これら変形例
は、何ら限定的なものではなく、本発明の範囲内にて色
々な宇宙船の構成要素の全ての変形例を組み合わせるこ
とが可能であることを理解すべきである。

【００４５】上記の説明は、本発明の単に一例としての
実施の形態を開示し且つ記述したものに過ぎない。当業
者は、かかる説明及び添付図面並びに特許請求の範囲か
ら、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、色々な変更
及び改変例及び変形例を具体化することが可能であるこ
とが容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って色々な任務及び任務の種類のた
めに、脱軌道推進モジュールをより複雑な宇宙船モジュ
ールに変換する方法を示すブロック図である。

【図２】本発明の一つの実施の形態に従って、ＣＲＶと
接続するために使用する推進モジュールの前方斜視図で
ある。

【図３】図２に図示した推進モジュールの後方斜視図で
ある。

【図４】図２に図示した推進モジュールの分解斜視図で
ある。

【図５】図２に図示した推進モジュールの一部分の前方
平面図である。

【図６】本発明の別の実施の形態に従って、ＣＲＶに接
続するために使用する別の推進モジュールの前方平面図
である。

【図７】図６の線７−７に沿った推進モジュールの断面
図である。

【図８】本発明の一つの実施の形態に従って、ＣＴＶと
共に使用し得るように改変した図６に図示した推進モジ
ュールから発展した推進モジュールの前方平面図であ
る。

【図９】図８の線９−９に沿った推進モジュールの断面
図である。

【図１０】本発明の一つの実施の形態に従って、兵站補
給モジュールに対し改変し且つ該モジュールに取り付け
られた図８に図示した型式の推進モジュールの部分断面
図である。

【図１１】本発明の一つの実施の形態に従って、燃料補
給モジュールに取り付けた図８に図示した型式の推進モ
ジュールを有する燃料補給タンカーの部分破断前面図で
ある。

【図１２】図１１の線１２−１２に沿って示した燃料補
給タンカーの断面図である。

【図１３】図１１及び図１２の燃料補給モジュールに推
進モジュールを接続するために使用されるリングアダ
プタの斜視図である。

【図１４】本発明の一つの実施の形態に従って、図１１
に図示した燃料補給タンカーの一つの変形例を示す部分
破断前方平面図である。

【図１５】図１４の線１５−１５に沿って示した燃料補
給タンカーの断面図である。

【図１６】本発明の一つの実施の形態に従って、モジュ
ールの中央室を貫通して伸長する乗務員トンネルを有す
る長期間推進モジュールの破断前方平面図である。

【図１７】図１６の線１７−１７に沿って示した長期間
推進モジュールの断面図である。

【図１８】本発明の別の実施の形態に従って、図１６に
図示した長期間推進モジュールの変形例の図である。

【図１９】本発明の一つの実施の形態に従って、乗員の
居住モジュールを有する図１６に示した長期間推進モジ
ュールの変形例の図である。

【符号の説明】

１４推進モジュール（ＰＭ）１６宇宙船推進モジュール（ＣＲＶＰＭ）２０円筒形の外側ハウジング２２端部パネ
ル２４インターフェースリング２６シャトル把持インターフェース部２８、３０トラニオンピン３２塵埃遮蔽体３４取付け点３６エンジン３８スラスタ４２前方アダプタ
組立体４４後方アダプタ組立体４６乗員モジュールのインターフェース部５０内部構造体５２、５４第一の
対の壁５６、５８第二の対の平行壁６０、６２、６４、６６矩形の室６８、７０、７２、７４楔形の室７６中央室８０、８２、８４、８６内部の取付
け箇所８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２
外部の取り付け箇所１０４、１０６支え壁１１０推進剤タン
ク１１２、１２４通信航空電子機器１２６人命救助タンク１２８姿勢制御装
置（ＡＣＳ）スラスタ１３６兵站補給乗物（ＬＲＶ）１３８兵站補給乗物推進モジュール（ＬＲＶＰＭ）１４０小型の加圧兵站モジュール（ＭＰＬＭ）１４２円錐形アダプタ１４４ペイロード
フェアリング１４６インターフェース部１５８燃料補給タン
カー１６０燃料補給タンカー推進モジュール１６２燃料補給モジュール１６４リングアダ
プタ１６６大型の燃料補給タンク１６８加圧剤タン
ク１７０燃料補給継手１７２制御電子機
器１７４ドッキングインターフェース部１７８ト
ラニオン接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイヴィッド・エル・ヨウンキンアメリカ合衆国カリフォルニア州90720, ロス・アラミトス，デンウッド・アベニュー 3912

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】宇宙船を製造する方法であって、第一の宇宙船モジュールを製造するステップを備え、当
該第一の宇宙船モジュールを製造するステップが、第一のハウジング筒体と、第一のハウジング端部壁とを
有する第一の外側の宇宙船ハウジングを提供するステッ
プと、複数の室を画成し、該複数の室が周縁室により取り囲ま
れた中央室を有する複数の内側室壁部材を有する第一の
宇宙船の内部支持構造体を第一の宇宙船ハウジング内に
提供するステップと、複数の宇宙船構成要素を第一の宇宙船ハウジング内の室
内に取り付けるステップと、を備える、宇宙船の製造方
法。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、複数の内部壁部材を提供するステップが、第一の方向に
向けて伸長する第一及び第二の壁部材と、第二の方向に
向けて伸長する第三及び第四の壁部材とを提供すること
を含み、第三及び第四の壁部材の双方が第一及び第二の
壁部材の双方と交差して複数の室を画成することを含
む、方法。
【請求項３】請求項２に記載の方法であって、第一の宇宙船の内部構造体を提供するステップが、略同
じ大きさの断面形態の５つの矩形の室と、略同じ大きさ
の４つの楔形の室とを画成するステップを更に含み、前
記中央室が断面形態の中央にある、方法。
【請求項４】請求項１に記載の方法であって、第一の宇宙船の内部支持構造体を提供するステップが、
複数の室の壁部材の交点により画成された複数の内部取
り付け位置と、複数の室の壁部材とハウジング筒体との
間の交点により画成された複数の外側取り付け位置とを
提供することを含む、方法。
【請求項５】請求項４に記載の方法であって、複数の宇宙船構成要素を取り付けるステップが、インタ
ーフェースリング部材を外側取り付け位置に取り付ける
ことを含む、方法。
【請求項６】請求項５に記載の方法であって、宇宙船モジュールをインターフェースリング部材に固着
するステップを更に備え、前記宇宙船モジュールが、推
進モジュールと、補給モジュールと、燃料補給モジュー
ルと、乗員モジュールとから成る群から選択される、方
法。
【請求項７】請求項１に記載の方法であって、複数の宇宙船構成要素を取り付けるステップが、複数の
推進剤タンクを複数の別個の室内に取り付けるステップ
と、複数のバッテリ航空電子モジュールを複数の室内に
てハウジングの端部壁に取り付けるステップと、宇宙船
に対して少なくとも４度の自由度の動きを付与するのに
十分な宇宙船スラスタを宇宙船ハウジングに取り付ける
ステップとを含む、方法。
【請求項８】請求項１に記載の方法であって、複数の宇宙船構成要素を取り付けるステップが、３つの
別個の室内に少なくとも３つの推進剤タンクを直線状の
形態にて取り付けることを含む、方法。
【請求項９】請求項１に記載の方法であって、第二の宇宙船モジュールを製造するステップを備え、第
二の宇宙船モジュールを製造する該ステップが、第二のハウジング筒体と、第二のハウジング端部壁と、
を有する第二の外側の宇宙船ハウジングを提供するステ
ップと、該複数の室が周縁の室により取り囲まれた中央室を含む
複数の室を画成する複数の内側室壁部材を含む第二の宇
宙船の内部構造体を、第二の宇宙船ハウジング内に設け
るステップと、複数の宇宙船構成要素を、第二の宇宙船ハウジング内の
室内に取り付けるステップと、を備え、モジュール接続具を提供するステップと、該モジュール
接続具によって、第一の宇宙船ハウジングを第二の宇宙
船ハウジングに取り付けるステップを更に含む、方法。
【請求項１０】異なる種類の所期の宇宙飛行任務を有
する異なる宇宙船に改造する設計とした宇宙船を設計す
る方法において、第一の改造宇宙船を特定の宇宙船の任務のために設計す
るステップを備え、該第一の宇宙船を設計する該ステップが、ハウジング筒体と、ハウジング端部壁と、を有する第一
の外側宇宙船ハウジングを設計するステップと、複数の室を画成する複数の内部室壁部材を含む内部支持
構造体を第一の宇宙船ハウジング内に設計するステップ
と、第一の宇宙船ハウジング内の前記室内における複数の宇
宙船構成要素の向きを設計するステップであって、宇宙
船ハウジング内の前記室のうちの少なくとも一つ室内に
少なくとも一つの推進剤タンクの位置を設定するステッ
プと、宇宙船ハウジング内の前記室のうちの一つの室内
に少なくとも一つの航空電子機器モジュールの位置を設
定するステップとを含む、複数の宇宙船構成要素の向き
を設計するステップと、異なる宇宙船任務のために第一の改造宇宙船に基づいて
第二の改造宇宙船を設計するステップであって、宇宙船
構成要素を追加し、変換し且つ／又は位置決めし直すこ
とにより宇宙船構成要素の向きを設計し直すステップを
含む、第二の改造宇宙船を設計するステップと、を含む方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の方法であって、内部支持構造体を設計するステップが、第一の外側宇宙
船ハウジング内に取り付けられた複数の内部壁部材を設
計するステップを含み、該複数の内部壁部材が、第一の
方向に向けて伸長する第一及び第二の壁部材と、第二の
方向に向けて伸長する第三及び第四の壁部材とを備え、
第三及び第四の壁部材の双方が第一及び第二の壁部材の
双方と交差して複数の室を画成する、方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の方法であって、内部支持構造体を設計するステップが、略同一の寸法を
有する断面形態の５つの矩形の室と、略同一の寸法を有
する４つの楔形の室とを画成するステップを更に含み、
矩形の室の一つが中央室である、方法。
【請求項１３】異なる種類の所期の宇宙飛行任務を有
する、より複雑な宇宙船に改造する設計とした宇宙船を
設計する方法であって、特定の宇宙船の任務のために第一の改造宇宙船を設計す
るステップであって、第一の宇宙船ハウジングを設計するステップと、内部支持構造体を第一の宇宙船ハウジング内にて設計す
るステップと、第一の宇宙船ハウジング内における複数の宇宙船構成要
素の向きを設計するステップと、第一の宇宙船と略同一の宇宙船ハウジングと、内部の支
持構造体とを利用する第二の改造宇宙船を異なる宇宙船
任務のために第一の改造宇宙船に基づいて設計するステ
ップであって、宇宙船ハウジング内に宇宙船構成要素を
追加し、交換し及び／又は位置決めし直すことにより、
宇宙船構成要素の向きを設計し直すステップを含む、第
二の改造宇宙船を設計するステップと、を含む方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の方法であって、内部支持構造体を設計するステップが、第一の宇宙船ハ
ウジング内にて取り付けられた複数の内部壁部材を設計
するステップを含み、該複数の内部壁部材が、第一の方
向に向けて伸長する第一及び第二の壁部材と、第二の方
向に向けて伸長する第三及び第四の壁部材とを備え、第
三及び第四の壁部材の双方が、第一及び第二の壁部材の
双方と交差して複数の室を画成する、方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の方法であって、内部支持構造体を設計するステップが、略同一の寸法を
有する断面形態の５つの矩形の室と、略同一の寸法を有
する４つの楔形の室とを画成するステップを更に含み、
矩形の室の一つが中央室である、方法。
【請求項１６】請求項１５に記載の方法であって、内部支持構造体を設計するステップが、複数の壁部材の
交点により画成された複数の内部取り付け位置と、複数
の壁部材と宇宙船ハウジングとの交点により画成された
複数の外側取り付け位置とを設計することを含む、方
法。
【請求項１７】元来の宇宙船設計を後継の宇宙船の設
計に改造する方法であって、複数の宇宙船構成要素を受け入れる形態とされた宇宙船
構造体を提供するステップと、脱軌道推進モジュールとして効果のある宇宙船を画成し
得るように複数の宇宙船構成要素を宇宙船ハウジング内
に取り付けるステップと、脱軌道推進モジュールよりも複雑な宇宙の任務機能部分
を提供し得る宇宙船を画成し得るように、更なる宇宙船
構成要素を除去し、位置決めし直し且つ／又は追加する
ことにより、宇宙船構成要素の形態を変更するステップ
とを備える、方法。