火星の表面にロケット船を静かに着陸させるには、非常に奇妙な物理学を克服しなければなりません。
宇宙船が地球に帰還するとき、比較的厚い大気がその速度を落とすのに役立ちます。しかし、火星では空気力学はそれほど友好的ではありません。大気ははるかに薄く、火星の最も濃い大気の厚さは、エベレスト山頂の 3 倍以上である海抜 10 万フィートの地球上で見られるものとほぼ同じです。
NASAによると、火星に送られた40以上のミッションのうち、成功したのは半分にも満たない。
そして彼らは人を送りたいと思っていますそこには?
「私はそれを反ゴルディロックスの雰囲気と呼んでいます」とNASAの宇宙技術ミッション総局の副管理者であるジム・ロイター氏は語った。 「それは問題を引き起こすほど厚いですが、役立つほど薄いわけではありません。」
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しかし、宇宙科学者たちは、文字通りの薄い空気からより多くの抗力を引き出す方法を見つけたと考えています。
エンジニアは新しいハードウェアを開発しました —膨張可能な熱シールド—それが鍵かもしれません。極超音速インフレータブル空気力学減速機（HIAD）と呼ばれるこの技術は、NASAが2030年代後半に宇宙飛行士と大量の貨物を火星に着陸させるのに役立つ可能性がある。
現在は宇宙機関のチームに所属バージニア州ラングレー研究センター宇宙でその実力を試す準備ができています。今週初め、科学者や技術者らが集まり、熱シールドが軌道に打ち上げられる前に地球上で最後に膨張する様子を観察した。ユナイテッド・ローンチ・アライアンス11月にはアトラスVロケット。
として知られるミッションバーナード・クッター氏によるインフレータブル減速機の低地球軌道飛行試験—略してLOFTID—は、北極と南極を通過する地球の周りを旅する気象衛星を使った実験を行います。熱シールドは衛星の配達後まで設置されたままで、その後宇宙船が地球に帰還する際に膨張します。
マッシュ可能な光の速度
水曜日の小規模なデモでは、巨大なキノコの傘のように見える、ガンメタルグレーで覆われた熱シールドが、洞窟のような実験室で膨らんだ。この装置は幅6フィート、小さな回転木馬ほどの大きさで、科学者や技術者がそれを横切るためのキャットウォークが上部に張られていた。
NASA ラングレーの研究者らは、今年 11 月に宇宙でテストを受ける前に、地球上で最後に熱シールドの膨張を実証しました。 クレジット: エリシャ・ザウアーズ
NASA が 1958 年に発足して以来、NASA はロケット エンジンと剛性に依存してきました。エアロシェルヒートシールド宇宙船を着陸させる。エアロシェルは保護カバーであり、大気圏再突入時の灼熱から着陸船を守ります。
最初から無人バイキングミッション1970 年代から NASA の最新のものまで好奇心探査車2011 年に打ち上げられたとき、エンジニアは火星に到達するために同じ熱シールド技術を使用しました。
しかし、古典的なテクノロジーには限界があります。硬いエアロシェルは、着陸船を保持するロケットのノーズコーンの直径と同じ大きさしかありません。ただし、エアロシェルが大きくなるほど、負荷が重くなる可能性があります。のために宇宙飛行士を火星に送る, 科学者らは約20～45トンを着陸させる必要があるとしている。これまでのところ、火星の地上に着陸したのは2トン未満だけだ。
ラングレー大学のプロジェクトマネージャー、ジョー・デル・コルソ氏によると、古い方法への依存により、探査機の着陸は火星北部の低地、つまり火星の基準高度よりも低い地域に制限されているという。
NASAは、1970年代のバイキングミッション以来、同じ古典的な熱シールド技術を火星着陸に使用してきました。 クレジット: NASA
「私はそれを反ゴルディロックス雰囲気と呼んでいます。」
このようにして、膨張可能な熱シールドが役立つ可能性があります。
のシステムが構成されている内側のチューブ状のリングを束ねて束ねたもの。その合成素材は鋼鉄の 15 倍の強度があり、華氏 2,900 度を超える温度に耐えることができます。このアイデアは、火星の大気圏のより高い位置に配備し、NASA のタッチダウンの選択肢を火星の南部高地全域に拡大することです。
専門家らによると、これはサッカー場ほどの大きさのパラシュートの束や数十トンの追加のロケット燃料よりも現実的な解決策だという。
「古典的なテクノロジーを使用すると、約1.5トンの重量を着陸させることができます。これは、十分に装備されたゴルフカートに相当します」とデル・コルソ氏はMashableに語った。 「20～40トンの重さがあると、カーポートに車を完備した牧場の家に相当します。それが必要です。」
膨張式熱シールドのデモンストレーションミッションは11月に開始される予定です。 クレジット: NASA
この9,300万ドルのミッションは、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスとの提携によるもので、打ち上げ後のNASA機器の移動と回収を提供することになる。ロケットは～から飛び立ちますヴァンデンバーグ宇宙軍基地カリフォルニアで。すべてが計画通りに行けば、熱シールドは LOFTID 車両の速度を音速の 25 倍以上から時速 610 マイル未満に減速します。
その後、膨張したシステムは分離し、ハワイ近くのパラシュートで太平洋に落下します。降下中に、ボートが水中から取得する飛行に関する情報を保存したデータレコーダーが放出されます。
ULAの使命にも何かがある。同社の民間宇宙プログラムディレクターのバーブ・イーガン氏は、新しい熱シールド技術は使用済みブースターを回収して再利用するのに役立つ可能性があると述べ、悪名高い問題について言及した。高価な側面宇宙旅行のこと。この企業は、いつかそれを次の目的で使用したいと考えています。バルカン重量物運搬ロケット、そのスラスターは各打ち上げコストの約60パーセントを占めます。
イーガン氏は、「これはエアロシェル技術における大きな進歩だ。エンジンを迅速、簡単、安全に回収し、その技術を廃棄するのではなく再利用できるようになる」と語った。