たった一本の髪の毛がSpaceXの打ち上げを危うく中止に追い込んだ

たった一本の髪の毛がSpaceXの打ち上げを危うく中止に追い込んだ

技術者たちは FOD は4文字の単語だと冗談を言うが、異物の破片とそれが災害を引き起こす可能性があることは笑い事ではない。

この事故は10月5日午前10時25分頃(東部標準時)、SpaceXの発射台クルーがCrew Dragon EnduranceをFalcon 9ロケットに搭載して打ち上げ準備を進めていた際に発生しました。Crew-5の宇宙飛行士4人が既にカプセル内に搭乗し、ハッチが閉じられていた時、注意深く見守っていた人がラッチシールに1本の髪の毛を発見しました。この髪の毛はFOD(異物デブリ)と判定され、発射台クルーは対策を講じる必要がありました。

カウントダウンの時計は90分を過ぎたばかりで、一刻を争う状況でした。発射台クルーは冷静にエンデュランスのハッチを再び開け、問題のストランドを取り除いた。彼らは再度点検を行い、シール部分を徹底的に清掃した後、二度目、そして最後にハッチを閉じました。その後の圧力チェックで、しっかりと密閉されていることが確認されました。

The SpaceX pad crew re-inspecting the seal shortly after having to reopen the hatch upon discovering FOD in the form of a human hair.
SpaceXの発射台クルーが、人間の髪の毛の形をしたFODを発見し、ハッチを再度開けざるを得なくなった直後に、密閉部を再点検している。スクリーンショット:SpaceX

作業全体はわずか数分で終わり、打ち上げには影響がありませんでした。ファルコン9の打ち上げは予定通り正午に行われ、クルー5の宇宙飛行士であるニコル・アウナプ・マン、ジョシュ・カサダ、若田光一、アンナ・キキナは翌日、国際宇宙ステーションに無事到着しました。

SpaceXの発射台クルーがロケット打ち上げ前に髪の毛一本を抜くのに時間をかけたことは、示唆に富み、全く理解できます。航空宇宙業界では、FOD(異物)とは、ハッチシール、エンジン、コックピット、滑走路など、特定の場所に存在しない物体を指します。不適切な場所にゴミがあると、機器が損傷したり、システムの性能が最適ではなくなったり、深刻な故障を引き起こしたりする可能性があります。

これは多くの業界で問題となっていますが、ボーイング社によると、航空宇宙産業においては毎年40億ドルの損失につながる問題です。NASAはケネディ宇宙センターでFOD(宇宙船の損傷・紛失防止)プログラムを運営しており、その目的は「飛行ハードウェア部品内の紛失物による飛行ハードウェアの損傷・紛失、あるいは人員の負傷の可能性を最小限に抑え、ひいては国家資源の保全を図ること」です。

NASAジョンソン宇宙センターの副宇宙船管理者トム・サイモン氏は、ビデオ通話で私にこう語った。「飛行システムを扱う際は、初日からFOD(液漏れ)に注意するよう訓練を受けています」。鉛筆、ペーパークリップ、ドライバー、髪の毛、埃といった異物は「些細なことのように思えるかもしれませんが」、とりわけ「シールからゆっくりと液漏れが船外に漏れる」原因となる可能性があるとサイモン氏は述べた。「システムを構築する際は、FODを真剣に受け止めています」とサイモン氏は付け加えた。

同じ電話会議で、クルードラゴンのNASA主任エンジニアであるジョン・ポージー氏は、エンジニアにとってFODは「体に染み付いている」ものだと語りました。FODは「ロケットや航空機を墜落させる」可能性があるため、「訓練プログラムにおける最大のリスクと考えられている」とポージー氏は説明しました。

サイモン氏とポージー氏はSpaceXの具体的な方針や手順について話すことはできなかったが、発射台クルーが人間の髪の毛を除去した行動には驚きはなかった。表面のシーリングに関連するFOD(外的外力による損傷)は深刻な懸念事項だ。シーリング面を扱う際、そしてしっかりと密閉しなければならない際には、「何かがそこに押し付けられるのは避けたい」とポージー氏は述べた。「髪の毛のようなものは、その大きさや向きによっては、漏れの経路となる可能性がある」

ポジー氏は、カプセルハッチの最終閉鎖のような時間的制約のある状況では、FODの突然の出現をタイムラインとプロセスに組み込むとともに、このような事態が発生した場合の緊急時対応計画も用意しておくべきだと述べた。発射台クルーは「後退し、物体を取り除き、再検査を行い、シールを清掃してから、作業を進めるべきだ」とポジー氏は述べた。

FOD(液状化)のリスクにさらされやすいのはハッチだけではありません。打ち上げオペレーターは、宇宙船の近くで切断や鋸引きなどの作業を行う際にカバーやシールドを使用するなど、液状化のリスクを軽減するための手順を実施しています。そしてもちろん、オペレーター自身も清潔に保つ必要があります。燃料と酸化剤を高圧システムを通して送り込む推進システムは、液状化の影響を受ける可能性があると、スペースシャトルの最終段階で作業に従事し、「推進システムに何千時間も費やし、技術者と共に現場で作業し、すべてが正常であることを確認した」とポージー氏は述べています。

サイモン氏の説明によると、必要な清浄度はプロジェクトやミッション自体の性質によって大きく左右される。ポージー氏は、各システムには独自の管理計画が必要であり、エンジニアが許容範囲を定義し、検査すべき項目を決定する必要があると述べた。

無人衛星打ち上げにおけるクリーンルームのプロトコルは、通常、最小限で、「手洗いと手袋の着用程度」だとサイモン氏は述べた。しかし、有人ミッションとなると話は別だ。「有人ミッションでは、アビオニクスシステムが機能する必要があるだけでなく、物が飛び散らないようにする必要があります」とサイモン氏は述べ、さらにシールを清潔に保つ必要があると付け加えた。軌道に乗ると、微小重力により、髪の毛や埃など、気づかないうちにFOD(有害大気汚染物質)が突然舞い上がる可能性がある。ポジー氏によると、濾過システムはこうした物質に対処するように設計されているが、「それでも面倒なことは避けたい」とし、ハッチシールにカバーを付けるなどの対策を講じた。さらに、「カバーでさえ洗浄し、漏れがないか確認する必要がある」と付け加えた。

ポージー氏は、「システムを開けるときは必ずクリーンルームで作業し、必要なことだけを行い、閉じる前に点検を行ってください」と賢明なアドバイスをくれた。また、「何かおかしい点があれば、中に入って調査してください」と述べ、それは「必要な負担」なのだとした。もう一人の目があっても損にはならないと付け加えた。「FOD(外的ストレス物質)はシステムに入り込む方法を見つけます」とポージー氏は言い、これが「スマートFOD」という用語の由来だ。彼は、シャトルの収納スペースでブーツカバーかシューズカバーが突然発見された事件を振り返った。「誰かの足から滑り落ちただけで、後から考えるとこういうことは笑えるものです」とポージー氏は言ったが、ブーツカバーやテープなど、場違いなものは可燃性の懸念がある。

The Webb Space Telescope inside a Northrop Grumman clean room in Redondo Beach, CA, in March 2018.
2018年3月、カリフォルニア州レドンドビーチにあるノースロップ・グラマン社のクリーンルーム内のウェッブ宇宙望遠鏡。写真:NASA

FODが部品や複雑なシステムに侵入するのを防ぐ対策はクリーンルームから始まります。クリーンルームごとに、プロジェクトに応じて独自の清浄度要件が定められています。クリーンルームは「内部にあるものに応じて、特定の清浄度基準を満たすよう特別に認証・監視されています」とポージー氏は述べ、通常、物品はクリーンルームへの搬入前に承認を受ける必要があると付け加えました。

ロッカーは荷物を保管するために利用できます。テープや粘着パッドは、室内に必ず入れておくべきものを固定します。また、誤って落としてしまったものを固定するためのテザーも用意されています。エンジニアの間で「バニースーツ」として知られるオーバーオールは、腕と脚を覆い、通常はヘアネット付きのフードが付いています。ひげはひげネットで覆い、靴はブーツで隠します。

「準備が整い、装備を整えたら、二重扉をくぐります」とポージー氏は述べた。「最初の扉は後ろで閉まり、クリーンルームに入ります」。二重扉の中には中程度の空間があり、「空気が吹き抜けて、埃やゴミが吸い込まれます」とポージー氏は説明した。職員は発見された有害有機汚染物質(FOD)を回収し、発生源と追加の管理が必要かどうかを調べる。クリーンルームは「決して十分に清潔ではありません」とポージー氏は付け加えた。

これらの対策は、追加ではあるものの、必要な頭痛の種です。幸いなことに、FOD検出能力は時間とともに向上しています。カメラは現在、発射台のほぼ隅々まで観察するために日常的に使用されており、X線やCTスキャンは物体の内部を覗き込み、部品内部の3D画像を作成できます。これらのツールにより、エンジニアは「組み立て上の問題を把握」し、「他の方法では発見できなかったFODを検出」できるとポージー氏は述べています。FODを嗅ぎ分ける能力の向上は、特に部品の再利用が進む時代において、民間部門にとってますます重要になっています。

ハッチシール内部で発見された人毛が、クルー5の飛行中に問題を引き起こしたかどうかは定かではないが、それは問題ではない。重要なのは安全性と、人命を危険にさらす可能性のあるものを排除することだ。エンジニアたちは、たとえ不便が生じようとも、FODの探究を続けるだろう。

さらに:エンタープライズ号を思い出す:宇宙へ飛ぶことはなかったテストシャトル。

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