宇宙航空研究開発機構

スペースシャトル「コロンビア号」の最終報告書について

宇宙開発事業団

報告書　目次

第I分冊

追悼

委員会声明

概要

報告書の構成概要

第1部　事故

第1章　スペースシャトルプログラムの発展

第2章　コロンビア号の最後の飛行

第3章　事故分析

第4章　考慮すべき他の要因

第2部　なぜ事故は起きたのか

第5章　チャレンジャー号からコロンビア号へ

第6章　NASAでの意志決定

第7章　事故の組織的原因

第8章　歴史的原因：コロンビア号とチャレンジャー号

第3部　将来に向けて

第9章　有人宇宙飛行の将来に向けた意味合い

第10章　他の重要な意見

第11章　勧告

第4部　付録

付録A　調査

付録B　委員会メンバーの経歴

付録C　委員会スタッフ

第II分冊 付録D　報告書で引用されたCAIB技術文書

第III分冊 付録E　報告書で引用された他の技術文書

第IV分冊 付録F　他の技術文書

第V分冊 付録G　他の重要な文書

第VI分冊 付録H　委員会公聴会の写し

概要(Executive Summary)
[仮訳]

　2003年2月1日に発生したスペースシャトル・コロンビア号の事故および7名の乗員の死亡に関する、コロンビア号事故調査委員会(Columbia Accident Investigation Board (CAIB))の独立調査は、約7か月間行われた。
　120名を超えるスタッフがNASAの技術者約400名と共に、CAIBの13名の委員をサポートした。委員達は、3,000を超える文書を調べ、200以上の公式なインタビューを行った。
　数十人の専門家から証言を聴取し、一般から寄せられた3,000を超える情報を確認した。
　さらに、25,000人以上の捜索員が米国西部を徹底的に捜索し、船体の破片を回収した。その過程において、米国林野機関(U.S. Forest Service)の捜索員2名がヘリコプターの事故で死亡するという悲劇が重なることになった。

　委員会は、この事故が特異、偶然な出来事ではなく、NASAの歴史的背景および有人宇宙飛行計画の文化的背景に根ざしていることを早期に認識した。
　そのため、委員会は当初の任務範囲を拡大し、スペースシャトル計画の全期間における政治的および予算上の配慮、妥協、変更された優先順位などの歴史的、組織的な問題の調査を含めることにした。
　これらの要因が重要であるとする委員会の確信は、調査の進行に従って強まっていった。
　この報告書では、所見、結論、および勧告の中で、事故の比較的理解しやすく是正しやすい技術的原因(physical cause)と同程度に、これらの要因が重要であるとしている。

　コロンビア号事故の技術的原因は、左翼前縁の熱防護システム(TPS)にできた裂け目(breach)にあった。これは、打上げの81.7秒後に外部燃料タンクのバイポッド部から分離した断熱材が、左翼前縁の強化炭素複合材(RCC)パネル8番の下部付近に衝突したことにより生じたものである。
　再突入時、熱防護システムの裂け目から超高温の空気が前縁の断熱材を突き抜け、左翼のアルミニウム構造部分を徐々に溶解させた。その結果、構造強度が弱まるとともに、増大した空気力学的な力により制御不能となり、翼の脱落、オービタの破壊という事態に至った。
　破壊が起きた飛行状況において、オービタの現在の設計では、乗員の生存の可能性はなかった。

　この事故の組織的な原因(organizational cause)は、スペースシャトル計画の歴史と文化に根ざしている。
　具体的には、シャトル計画の承認を得るために求められた妥協、次に続く何年もの資源の制約、揺れ動く優先順位、スケジュール確保の圧力、シャトルは開発から運用に移行したと早くから定義した誤り、有人宇宙飛行に関する国家合意の欠如などが挙げられる。
　(さらに、NASAにおいては)安全確保を損なう文化的特質と組織的慣習が広がることとなった。
　具体的には、過去の成功に頼り「要求通りにシステムが稼動しない原因を解明する試験」のような適切な技術的作業を省略していること、重要な安全情報に関する有効な意思疎通を妨げたり専門的意見の相違を抑圧したりするような組織的な障壁があること、計画を横通しで統合して管理していないこと、命令の非公式な流れや組織の規則に則らない意思決定プロセスが発生していることが挙げられる。

　この報告書は、潜在的リスクのあるスペースシャトルをより安全かつ確実に運用することの出来る組織の特質を論じているのであって、詳しい組織的処方箋を提供するのではない。
　上記の特質としては、仕様・要求及びこれらへのウェーバ(特認)について完全な管理を行う、強固で独立したプログラム技術権限、全てのレベルにおいての安全監督権限を持つ独立安全保証組織、そして学習する組織の最良の特性を反映する組織文化があげられる。

　この報告書は勧告で締めくくっており、その中には、「飛行再開(RTF：return to flight)前」に実施するよう特に区別されたものがある。これらの勧告は主に事故の技術的要因に関連するものであり、断熱材の損失の防止、打上げから外部燃料タンク分離までのスペースシャトル画像取得方法の改善、熱防護システムの軌道上検査・修理などが含まれる。
　残りの勧告の大部分は、委員会が発見した組織的要因の調査結果に由来するものである。これら勧告は、「飛行再開前」に実施する勧告ではないが、「飛行継続(continuing to fly)」のための勧告である。これら勧告は、「シャトルや将来の宇宙船(spacecraft)を中期的、長期的に安全に運用するためにはどのような変更が必要なのか」について委員会が考えたことをまとめたものである。

　上記の勧告は、安全という最優先の目的と両立した、可能な限り早期の飛行再開への委員会の強力な支持を反映したものであるとともに、スペースシャトル及び全ての有人飛行の運用は、潜在的にリスクの高い開発活動であるという委員会の確信を反映したものである。

報告書梗概(Report Synopsis)

　2003年2月1日に発生したスペースシャトル・コロンビア号の事故および7名の乗員の死亡に関する、コロンビア号事故調査委員会(Columbia Accident Investigation Board (CAIB))の独立調査は約7か月間行われ、13名のCAIB委員、約120名の調査者、何千ものNASA及び支援要員が関与した。

(訳者注：中略)

　第?分冊は、「事故」、「なぜ事故は起きたのか」、「将来に向けて」、「付録」の4部(parts)構成となっている。この事故の背景を知るために、第1部及び第2部は、歴史から始まり、事故の記述、分析、更には所見と勧告へと続いている。第3部は、我々の宇宙飛行の安全性を改善するために何が必要なのかという委員会の見解を含んでいる。第4部は参考資料である。
　また、この最初の分冊に加えて、今後CAIBとNASAによって作成された技術報告書、更には参考文書及びその他関連資料を含む分冊が出ることになっている。

第1部：事故

　第1章は、チャレンジャー号事故以前のスペースシャトル計画の歴史に関連したものである。
　アポロの月探査計画の終わりが迫り、NASAは(アポロ計画と)同様に野心的(かつ費用のかかる)宇宙探査計画への承認を得ようとして、失敗した。提案された計画の殆どは、低軌道上の宇宙ステーションから始まり、地球-低軌道間を安全に往復する、信頼性が高く経済的な中規模の輸送系(medium-lift vehicle)を含むものであった。
　NASAは、(計画承認を)幾度も却下され、最終的には受け入れ難い妥協策に同意し、(ようやく)ニクソン政権から固定予算内で輸送機のみを開発する承認を得た。
　ニクソン政権が低軌道上のステーションを承認しなかったため、NASAは輸送機のミッションを作り出さなければならなかった。システムは経済的に正当性のあるものでなければならないという政府の要件を満たすため、輸送機は基本的に(有人飛行、科学衛星、民間衛星、軍事衛星等の)全ての打上げビジネスを包含するものでなければならず、それを実現するためには、輸送機は幅広い要求を満たさなければならなかった。
　このような、時に競合する要求の結果として、有人飛行には最適とは言えない妥協した輸送機が生まれた。NASAは、3つのメインエンジンを備えたオービタ、2つの固体ロケットブースタ、外部燃料タンクで構成される、並外れて能力が高く、再使用可能な輸送機を設計・開発したが、その輸送機は、信頼性、コスト、再飛行のしやすさ、保全性、或いは残念ながら、安全性に対する元々の要求のどれとも合致しないものとなってしまった。

　第2章は、コロンビア号の最後の飛行を記したものである。事故の率直な記録として、ここには所見も勧告も含まれていない。STS-107と識別されたこの飛行は、スペースシャトル計画としては113回目、そしてコロンビア号としては28回目のものであった。飛行は、問題なく行われるはずであった。
　不幸なことに、コロンビア号の搭乗員にも、ミッションコントロールセンター(運用管制センター)のエンジニアにも、シャトル上昇中の断熱材の衝突により、ミッションに問題が発生しているという徴候を認識することはなかった。ミッションマネージメントは、機体に問題が起こっているという微弱なシグナルを検知し、是正措置をとることに失敗した。

(訳者注：中略)

　大気圏再突入のための軌道からの離脱噴射によるコロンビア号の減速は通常どおりであり、再突入での飛行経路は標準どおりであった。再突入の時間は高度400,000フィートで機体が大気の影響を受け始める「再突入インタフェース」から秒単位で計測される。
　STS-107の再突入インタフェースは2月1日の午前8時44分09秒であった。最初の異常な徴候は、再突入インタフェースの270秒後に起こった。この時点で、データは、コロンビア号内で記録及び保存され、ジョンソン宇宙センターのミッションコントロールセンターに伝送されていないことから、搭乗員も地上運用要員もまだ認識していなかった。
　第2章では、コロンビア号とその搭乗員の喪失に至る事象を詳細に再現し、更に詳細な事項については、付録に記述する。

　第3章では、委員会は入手可能な全ての情報を分析し、コロンビア号とその搭乗員の喪失に至る一連の事象を誘発した直接的な物理現象は、上昇中に起こった断熱材の衝突であったと結論づけている。
　この章では5つの解析的道筋(空気力学、熱力学、センサ・データのタイムライン、落下破片の再構築、画像の証拠)をレビューし、5つ全てが同じ結論に至ることを示している。
　また、委員会が引き続き行った衝突試験についても論じている。

　結論は、コロンビア号は左翼前縁部の強化炭素複合材(RCC)パネル8番付近に裂け目が入った状態で大気圏に再突入したことである。
　上昇中の断熱材衝突によってできたこの裂け目は、高温の空気(おそらく華氏5,000度以上)がRCCパネルの裏の隙間に侵入するのに十分な大きさであった。高温の空気により裂け目が広がり、翼前縁部の支持構造を保護する断熱材が破壊され、最終的に薄いアルミ製の翼桁を溶解させた。高温の空気は、内部に侵入すると直ちに左翼を破壊し始めた。
　この破壊の過程は、翼内部の何百ものセンサのデータや、空気力学的な力の変化に対する飛行制御システムの反応の解析結果から、注意深く再現された。

　アマチュアのビデオ映像によると、2月1日の夜明け前、再突入インタフェースから555秒後、コロンビア号がカリフォルニア沿岸上空を通過した時には、すでに機体の一部が落下を始めていた。オービタは、アメリカ西部上空を短時間で通過したその殆どの時間帯で、ビデオテープに収められている。委員会は、ビデオに映った事象と再突入中に記録されたセンサ・データの相関をとった。
　解析結果によれば、コロンビア号は予定された飛行経路を飛び続けたが、この時、コロンビア号の制御システムは(まだ、地上やコロンビア号の誰にも知られることなく)この飛行経路を維持しようと懸命に作動していた。
　結局、テキサス州ダラス・フォートワース南西の上空において、壊滅的破損を受けた左翼がより高密度の大気中での空気力学的な力の上昇に耐えられず、機体はコントロールを失った。速度は、時速1万マイルを超えていた。

　この章では、機体の38%(約8万4千個)の破片の回収や、破片の再構築と解析の詳細についても述べている。また、将来のスペースシャトル運行をより安全にするための所見や勧告を提示している。

　第4章では、事故発生に寄与した可能性のある他の技術的(physical)要因の調査について述べている。
　まず、考えられるあらゆる故障を識別する工学上のツールである「故障の樹解析(fault tree analysis)」の方法論の説明から始めて、次に、実際にその故障が問題のシステムに異常を引き起こしたかどうかについて推定している。コロンビア号事故では、合計3,000以上の独立した事象が故障の樹の調査対象となった。

　更に委員会は、起こりうる可能性のある故障のシナリオを分析した。そこには、宇宙天気(space weather)(宇宙放射線)の影響、流星塵あるいは「宇宙ゴミ」との衝突、人為的損壊、搭乗員の行動、スペースシャトルの重要な装置の故障などが含まれている。
　第4章で、故障の樹の事象の中には最終的に反証不能であるために未解決事項となった或る例外はあるものの、委員会は、上記事象はいずれも事故原因または事故原因に寄与した要因では無い、と結論づけている。また、この章にはスペースシャトルの運行をより安全にするための所見や勧告が含まれる。

第2部 : なぜ事故は起きたのか

　第2部「なぜ事故は起きたのか」では、NASAの組織的、歴史的、文化的な要因とともに、これらの要因がどのように事故に寄与したかを検討する。

　第1部と同様に、第2部も歴史から始まる。
　第5章では、チャレンジャー号後のNASAの歴史と有人宇宙飛行プログラムについて検討する。
　チャレンジャー号事故調査の勧告の関係する部分の要約を紹介し、続いて、国家が有人宇宙飛行への支持の立場をいかに明確にした(commit)かを示すためにNASAの予算(の歴史)を再確認する。更に、NASAの予算内でどのようにスペースシャトル計画が成り立って行ったかを見る。
　次に、管理システムや場所の変更のような、組織やマネジメントの歴史を再確認する。

　第6章では、後の章で分析される事柄を明確にするために、コロンビア号に関わる管理能力について記述する。
　この章は、スペースシャトル計画の管理者が、機体の熱防護システムへの度重なる断熱材の衝突による危険性をどのように正当化したかを判断するために、機体への断熱材の衝突の歴史を再確認することから始まる。
　次に、シャトル計画が受けたスケジュール維持の強い圧力(pressure)について説明する。この圧力は、大部分はNASAが自己に課した国際宇宙ステーション(ISS)完成の要求に基づくものである。
　更に第6章では、NASAの一部エンジニア達が、断熱材の衝突が機体に損傷を与えたかどうかを判断するために、コロンビア号の画像撮影を行おうとした努力と、管理者がその努力にどう対処したかについて、詳細に述べる。

　第7章で委員会は、断熱材と同様にNASAの組織的文化がこの事故に大きく関わったとの見方を示す。
　安全性の歴史、組織論、最良のビジネス手法、現在の安全に係わる失敗を調査することにより、NASAの組織的文化に対する大幅な構造変革のみが成功を可能にする、と報告書は述べている。

　この章では、この組織的状況に対するシャトル計画の実態を評価し、足りないものを探し出している。委員会は、NASAの現在の組織が効果的なチェック・アンド・バランスを与えず、独立した安全プログラムを持たず、また、学習機能を備えた機関としての特色を発揮していないと結論付けている。
　第7章は、組織的文化に対する是正の勧告を述べている。

　第2部の最後の章である第8章では、歴史、予算、文化、組織、安全の実践に関し述べた前章から結論を引き出し、これら全ての要因がいかにしてこの事故に寄与したかを分析している。
　この章は、(コロンビア号とチャレンジャー号の)二つの事故を比較する「チャレンジャー号の繰り返し(echoes)」から始まる。
　この章では、シャトル運用上の安全のマージンを増やすために管理を体系化させる必要があるとの委員会の見方を記述し、更に、これらの変更無くして他の「是正処置」がシャトル運用の安全を改善するという確信は持てないという委員会の立場を再確認する。我々が勧告する改革は、達成は容易ではなく、また、内部では抵抗を受けるであろう。

第3部: 将来に向けて

　第3部では、宇宙への旅を再開するために何が必要かを要約し、また、事故に関係無いが記録しておくべき委員会による重要な観察・意見(observation)を列記し、更に、委員会の勧告を示している。

　第9章では、委員会はまず短期的な(short-term)勧告を述べている。
　フライト再開 (RTF: Return To Flight) に向けたこれらの勧告は、今回の事故によって確認された問題を本質的に解決するために行うべき最小限の事項である。
　次に報告書では、3〜15年の中期的な(mid-term)視点で、スペースシャトルを運用するために何をすべきかについて検討している。外部からの勧告を無視したり、時と共に改善を実行しなくなるというNASAの歴史を踏まえると、委員会は、スペースシャトルが数年以上安全に運行されるという確信が持てない。それも、事故後に気持ちを新たにして警戒するから安全ということではないだろうか。

　第9章では続いて、スペースシャトルを中期的に安全に運用するために委員会が必要であると考える管理システムの変更について、その大要を述べている。管理システムの変更とは、スケジュールと予算の管理を技術仕様の専門家から切り離すこと、システム統合の能力を培うこと、監督権限を持つ安全とミッション保証の独立組織にリソースを確保して提供することである。
　この章の第3項では、委員会の見解として、スペースシャトルの補完機または代替機のいずれを開発するかについての国家の記録が不十分であることを述べている。
　本報告書は、この状況に対する責任を負うべき米国政府の複数機関に批判的であり、また、ここからどう進むべきかについて意見を述べている。しかし、次の輸送機がどのようなものであるべきかについての示唆は行っていない。

　第10章には、委員会が広範囲の調査から明らかにした、今回の事故に直接の関係はないが、NASAに有益となるはずの、所見、観察・意見、勧告が記されている。

　第11章は、以上の章の勧告を全てまとめたものである。

第4部：付録

　CAIBによる報告書の第4部は、付録に収められ本分冊と関係のある資料を含む。独立した追加の分冊は、参考・背景・解析資料を含む。