アメリカの宇宙開発（あめりかのうちゅうかいはつ）では、アメリカ合衆国が行っている宇宙開発について述べる。
アメリカは世界を代表する超大国としてソビエト連邦に対抗し、宇宙開発を行ってきた。アメリカはスプートニク・ショック以来早期に宇宙開発専門の部局であるアメリカ航空宇宙局 (NASA) を設立し、科学研究などは主にこの機関が行ってきた。一方で、軍事的な宇宙開発は国防総省が行っており、気象衛星の開発も予算は他の省庁であったりと、分野は違えど多くの資金が宇宙開発に投入されてきた。現在でもその金額は世界でトップである。月到達以降はそれまでよりは宇宙開発に注ぐ力は減ったものの、依然として宇宙開発先進国として様々な事業を成し遂げている。
ロシア、欧州、中国などの発展著しい現在でも宇宙開発で重要な位置を占めている。現在は打ち上げ事業の民生化が進められており、政府は火星への有人飛行を目標にして開発を進めている。
歴史
開闢期ゴダードの液体燃料ロケット実験
アメリカのロケット開発はロバート・ゴダードにさかのぼることができ、彼は近代ロケットの父の一人に数えられている。ゴダードは援助の少ない中、ロケットの開発を進めた。ロケットは徐々に到達距離を伸ばしていったが、世間からは関心を受けなかった。第二次世界大戦に入ると、彼の技術は飛行機用のロケットに利用されるようになり、国がその開発を後押しした。ロケットは当時は威力の低い武器と見られていたが、ドイツがV2ロケットで成功を収めると、軍は打ち上げ式ロケットに対しても興味を示すようになった。 第二次世界大戦の末期にはドイツのロケット科学者はその技術から連合、共産両陣営がほしがった。科学者たちは亡命先にロシアよりもアメリカを選んだため、多くの科学者が貴重な資料やV2の部品と共にアメリカに渡った。ヴェルナー・フォン・ブラウンもその中の一人であった。彼はその才能をアメリカ陸軍弾道ミサイル局に買われ、本拠地であるレッドストーン兵器廠で大陸間弾道ミサイル開発の競争やロケットの開発に力を入れた。 当時は核弾頭を運ぶためのキャリアとしての意味合いが強かったロケットは大陸間弾道ミサイルとして利用され、また、気象や大気の観測にも使われるようになった。その後、国際地球観測年に合わせてこのロケットによって地球を回る人工衛星で地球を観測し、ソ連を凌駕しようというオービター計画
第二次大戦前後
スプートニク・ショック打ち上げに失敗し爆発するヴァンガード
アメリカは1958年に衛星を打ち上げる計画を立てていた。しかし、優秀な科学者を擁していたにもかかわらず、ソビエト連邦がアメリカより先、1957年10月に人工衛星スプートニク1号をうちあげ、軌道に乗せることに成功した。これがスプートニク・ショックである。実際にはフォン・ブラウンの所属する陸軍は衛星を打ち上げることの可能なレベルの技術を持っていたが、衛星の打ち上げは海軍とされていたために、ソビエトに先を越されてしまった。
失地回復のためにアメリカ政府は海軍製作のロケット・ヴァンガードに衛星（ヴァンガードTV3）を載せて打ち上げようとするが、急遽計画されたこのロケットは爆発失敗する。アメリカが失敗する中、ソ連はさらにもう1台（スプートニク2号）の衛星の軌道投入に成功した。混乱の中、アメリカは陸海軍問わず早急に衛星を打ち上げることを要求した。陸軍と海軍の交渉の結果、陸軍が1958年1月に打ち上げを行うことが決まり、打ち上げの延期が何度も行われたが、最終的にエクスプローラー1号が打ち上げられ、アメリカ最初の衛星となった。また、その後は海軍がようやくヴァンガード1号の投入にも成功している。これらの事柄は米ソの宇宙開発競争に火をつけた。 この時期、アメリカは宇宙開発を強力に推進するための機構の必要性を実感し、航空全般の推進を行っていた国家航空諮問委員会(NACA)では宇宙技術に関する特別委員会が立ち上げられ、この組織は1958年10月1日付けでアメリカ航空宇宙局(NASA)となり、アメリカにおける非軍事の宇宙開発についてはすべてNASAが行うことになった。 ソ連はスプートニク2号に犬を乗せており、このことからも次に計画されるのは有人宇宙飛行であることは明らかであった。このためアメリカは当初弾道ミサイルのてっぺんにカプセルを取り付け、それによって宇宙へ行く計画を立てたが、これは早期に否定された。しかし、有人宇宙飛行を諦めたわけではなく、実際の実現に向けて新たに安全な計画が練られることになった。この計画はマーキュリー計画と呼ばれた。安全に人類を打ち上げるために何度ものテストを行い、1959年に軍のテストパイロットから7人の飛行士を選び出した。この7人はマーキュリー・セブンと呼ばれている。アトラスロケットの模型を前にするマーキュリー・セブン また、米ソは衛星打ち上げ以降、月に注目するようになった。米国もソ連も月にめがけてロケットを打ち上げた。アメリカは月に探査機を送り込むか、ロケットを命中させるという計画を立てパイオニア計画として実行に移した。しかしながら技術水準が低かった当時は、大型のロケットの爆発や、月までの途中でロケットがとまり衛星が戻ってくる失敗なども起こった。このときもソ連はルーニク2号の月への到達、ルーニク3号による月面の裏側の撮影成功でアメリカをリードした。ソ連のリードはアメリカに対して技術的にソ連から大きく劣っているとの危機感を抱かせるに十分であった。また、これらの事柄はアメリカ人が宇宙開発に目を向けるきっかけを作った。このため、アメリカでは三軍、政府、議会、NASA、JPLなどの宇宙開発に関する計画を一元化し、月探査計画と惑星探査計画に結束して注力することになり、月探査計画としてレンジャー計画が発足した。 アメリカがマーキュリー計画の実験を終え、実際に有人宇宙飛行を行おうとしていた1961年4月12日、ソ連はユーリ・ガガーリンをボストークに乗せて地球の衛星軌道を一周させて有人宇宙飛行を達成し、ガガーリンは世界初の宇宙飛行士になった。アメリカの有人宇宙飛行は同年5月5日に行われたが、これは弾道飛行であり、ソ連の実施した飛行内容と比べると大きな差があった。アメリカは2度ならず3度までもソ連に先を越されてしまったのである。また、ソ連は月に宇宙飛行士を送りこむ計画さえ立てていた。アメリカ国内では自嘲的な雰囲気が漂い始めていた。しかし、宇宙開発は転機を迎えることになる。1961年5月25日にはジョン・F・ケネディ大統領が1960年代の内に月にアメリカ人を送り込むと宣言したのである。アポロ計画の始まりである。 レンジャー計画はもともとロケットを月に到達させて調査することを目標にしていたが、アポロ計画が始まって以降はより重要な意味を持つようになった。よくわかっていない月に人間を送るための十分な調査を行うことが目標となったのである。しかし、レンジャー計画は難航した。1号機から6号機まですべてが月の表面を撮影するという目標を達成することは無かった。しかし、これらの失敗を一回一回検証することで段階的に問題は改善された。レンジャー計画の結果はサーベイヤー計画に生かされ、月への軟着陸の研究が行われた。また、これらの情報は後の惑星探査にも生かされることになった。マリナー計画もこれらの探査の情報が大きく利用されている。 有人宇宙飛行ではジョン・グレンがアメリカ初の衛星軌道周回を成し遂げた。ソ連は着実に宇宙の滞在時間を伸ばしていたが、衛星周回の成功は大きな反響を呼んだ。一方、マーキュリー帰還船は操縦することも出来ないため、新たに宇宙船を開発することになった。マーキュリーの改造型の2人乗りの宇宙船を開発し、これはジェミニ計画の起点になった。ジェミニ計画ではより大型の帰還船が利用されるようになり、ロケットは大型のタイタンII GLVが使われるようになった。2人乗りが可能になり、ランデブー飛行やドッキング、宇宙遊泳の研究が行われた。 アポロ計画では当初月まで人間を送り込むのにどういう方式をとるかから議論され始めた。地上から月を往還可能な大型ロケットを打ち上げる方法のほか、地球周回軌道で必要なロケットを組み上げて月を目指すか、月に帰路のロケットを送り込んでおくか、月周回軌道へ幾つかの部品からなる宇宙船を送り込んで往還船だけを行き来させるといった多くの方法論が生まれた。初期には地上から月を往還可能なロケットの案が一番有力であったが、ヴェルナー・フォン・ブラウンなどの働きかけで結果的には月周回軌道へ幾つかの部品で出来た宇宙船を送り込む案で固まった。ランデブー、ドッキングなど複雑な構造を持つ方法であったが、一番実現に近い案であった。 アポロ計画のために行われたジェミニ計画やサーベイヤー計画などの実験は多くが成功していたが、アポロ宇宙船の初めての有人打ち上げ、アポロ1号の試みは悲劇が襲った。ロケットの打ち上げ準備中に火災が発生し、船内に待機していた3人の宇宙飛行士が死亡したのである。原因は電気系統のショートからの火災であり、この失敗は全米から大きな非難を浴び、司令室は安全になるように基本的な設計からやり直すことになった。この失敗によって計画は大きく遅れることになった。この時期、ソ連も月を目指すような様子を見せていた。月に立てられるアメリカ国旗 アメリカはその後も計画を推進した。火災事故の後はじめて行われたアポロ4号では世界最大のロケットサターンを無事に打ち上げ、アポロ7号では長期間の宇宙滞在での人間の状態を研究し、アポロ8号では月の周回に成功したのである。これによってアメリカはソ連より早い月周回を達成し、その技術力を世界に証明した。この後も実際の着陸試験などが行われ、終にアポロ11号は人類を乗せて月への着陸を果たし、アメリカ人が世界で初めて月の土を踏んだのである。1969年7月20日のことであり、ケネディ大統領が演説したとおりアメリカは何とか1960年代に月へ到達したのである。月探査はその後6度にわたって行われ、ローバーを送り込んで広範囲を探査したほか、持ち帰られた鉱物や情報から月への科学が大きく進んだ。 ケネディはこのときすでに亡くなっており、その演説内容の達成を見ることはなかった。アポロ計画はその後も20号まで続けられる予定であったが、1960年から始まったベトナム戦争への出費などのため、他の予算が大きく制限されNASAの予算は大きく削減された。このためアポロ計画は17号を最後に中止される。ケネディ大統領時代にベトナム戦争に軍事顧問団を置き続けたことが後の泥沼化の要因になったため、アポロ計画はケネディによって始められケネディによって中止されたとも言える。 ソ連はアポロ11号が到達した直後に「有人月着陸の無謀さと無意味さ」を強調するコメントを発表し、有人月旅行計画の存在を公式に否定した。また、ソ連は探査機を月に送り込み、月からのサンプルリターンに成功した。これによってアポロ計画自体に対する反論がアメリカ国内でも起こったが、ソ連も実際には1975年まで有人月旅行計画が存在していた[1]。 月到達以降は米ソ両国ともに偵察衛星は打ち上げられたものの宇宙への期待値は小さくなっていった。そのような中でNASAは惑星探査か宇宙ステーション実験のどちらかに予算を絞るように命令された。しかし、アポロ時代に中止されたサターンロケットを再利用することで両方を行うことが可能になった[1]。 アメリカ初の宇宙ステーションはスカイラブ計画で行われた。これはロシアの宇宙ステーションサリュート1号よりは遅れたが、非常に大きな宇宙ステーションになった。初期の失敗によって修理が必要になったが、合計4回宇宙ステーションへ人間が送られた。また、ソ連との間で宇宙での滞在時間競争が起きた。スカイラブはスペースシャトル開発の計画と連携してステーションをより高い位置に持っていく計画が存在したが、スペースシャトルの開発が遅れたためこれは実現せず、主に3回の利用のみで大気圏に再突入することになった。 この後、アポロ宇宙船を利用してアポロ・ソユーズテスト計画も行われた。これはアポロ宇宙船とソユーズ宇宙船のドッキング計画であった。当時、米ソ間は緊張緩和が進んでおり、宇宙開発は金がかかることもあり両国の共同で行われた計画であった。ドッキングが必要であるためドッキング機構は両国で共に開発を行う必要もあった。これは宇宙開発競争の終わりをもたらし、現在の国際宇宙ステーションへとつながっているともいえる。 月探査後に最初に行われた惑星探査は火星探査であった。これはアポロ以前から行われていたパイオニア計画やマリナー計画の次の計画として行われ、バイキング計画と名づけられた。バイキング計画では火星の周回軌道に衛星を乗せることに成功し、2台のローバーを火星におろすことに成功した。火星は地球に似た星であり、詳しい情報が知られていない時代には生命が存在する可能性が噂されていたが、これらの探査結果によって以前から抱かれていた火星に生命が存在するという考え方は否定されるようになった。ボイジャー 惑星探査における最大の成功はおそらくボイジャー計画である。これは数百年に一度の惑星直列にあわせ、探査機をそれぞれの惑星に送り込む計画であった。ボイジャー計画に先立って送られたパイオニア11号によって土星の環が非常に薄いことや環の間に隙間があるなどの情報が得られており、これがどのようなものであるのかを調べることも期待されていた。電波を使っても10分以上かかる超遠距離通信になるため、探査機が独自で判断する能力を持ったほか、宇宙を航行中にプログラムを変えることが出来る柔軟な機能を持たせることになった[1]。 ボイジャー2号は1977年8月20日に、ボイジャー1号は1977年9月5日に打ち上げられ、まずは木星と土星を探査することになった。予算や当時の技術力に対する信頼は天王星や海王星まで探査することを予定しなかったのである。しかしながらボイジャーは大きな成功を収める。木星の大赤斑や環、衛星の状況がわかったほか、土星の環の羊飼い衛星や土星の衛星タイタンの噴火など惑星科学に非常に意義深い結果を残した。これらの結果から探査の延長が認められ、ボイジャー2号はさらに天王星や海王星を探査することになり、天王星の地軸が倒れていることや逆行している海王星の衛星トリトンなどを発見した。大型ボイジャーの成功は宇宙の探査において大きなきっかけになった。 1970年代半ば頃からアメリカは再使用可能な宇宙船の開発をはじめ、スペースシャトル計画を生み出した。ロケットは通常一回利用であり、非常に高価で資材は多くが海の下に沈んでしまうため、当時から非経済的であると考えられていた。スペースシャトルはこれらの廃棄される部品を少なくするために考えられた計画であり、有人の大型の宇宙船が宇宙を往還することによって、故障した衛星の修理、調整後の地球外軌道への投入、再使用による費用の減少、宇宙空間での実験室的役割など多くの期待を込めて開発が進められた。
有人宇宙飛行と月計画
目指すは月「アポロ計画」も参照
宇宙利用と惑星探査アポロ・ソユーズテスト計画、ドナルド・スレイトンとアレクセイ・レオーノフ
スペースシャトルとアメリカスペースシャトル
