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有人月面探査計画「アルテミス」

Posted by moonrainbow on 19.2021   0 comments   0 trackback
NASA「アルテミス計画」最初のミッションでテストされるオリオン宇宙船の再突入方法

新型宇宙船「オリオン」を描いた想像図
【▲ 大気圏に再突入した新型宇宙船「オリオン」を描いた想像図(Credit: NASA)】
こちらはアメリカ航空宇宙局(NASA)の新型有人宇宙船「オリオン」が地球の大気圏へ再突入する様子を描いた想像図です。

現在NASAは有人月面探査計画「アルテミス」の準備を進めています。宇宙飛行士が地球と月周辺を往復するために搭乗するオリオン宇宙船や、オリオン宇宙船などの打ち上げに使われる新型ロケット「SLS(スペースローンチシステム)」の開発も大詰めを迎えており、NASAは2021年後半にオリオン宇宙船とSLSの無人テスト飛行「アルテミス1」ミッションの実施を目指しています

アルテミス1では、SLSを使って打ち上げられた無人のオリオン宇宙船が月周辺まで飛行した後に地球へ帰還します。26~42日が予定されているこのミッションはオリオン宇宙船にとって総合的なテストとなりますが、NASAによると、その最終段階となる地球の大気圏への再突入時には「Skip Entry」(スキップエントリー、スキップ再突入)と呼ばれる操縦方法がテストされる予定です。スキップエントリーとは、水切り遊びの小石のように、オリオン宇宙船が途中で一度高度を上げる再突入方法です

■大気圏再突入後に一度上昇することで飛行距離を調整

半世紀前のアポロ計画で帰還した司令船は、再突入後に最大で約2800km(1500海里)飛行した後に着水しました。いっぽうアルテミス計画では、再突入したオリオン宇宙船が揚力を利用して一旦上昇することで大気から受ける抗力を減らし、最大で約8900km(4800海里)飛行することが計画されています。上昇後の高度をコントロールすれば飛行距離を調整できるため、月からいつ帰還し、どこで大気圏に突入しても、オリオン宇宙船は定められた海域へ正確に着水できるといいます。

地球を周回する国際宇宙ステーション(ISS)から帰還する場合、適切なタイミングで再突入することで着陸・着水するエリアを選ぶことができるため、宇宙飛行士を回収するのが比較的容易です。いっぽう、月を離れてから地球を周回することなく大気圏に直接再突入したアポロ計画の司令船の場合、着水エリアはミッションによって北太平洋から南太平洋まで分散しており、米海軍は宇宙飛行士を回収するために複数の艦船を広範囲に配置しなければなりませんでした。

アルテミス計画もアポロ計画と同じように、月から帰還したオリオン宇宙船は大気圏へ直に再突入しますが、少ない艦船で迅速な回収を実現させるために、着水エリアはカリフォルニア州サンディエゴの沖合約80kmの海域に設定されています。スキップエントリーによる飛行距離の調整は、この海域へ降りるために必要な操縦方法というわけです。また、スキップエントリーでは再突入が2段階に分かれることになるため、宇宙飛行士の身体にかかる加速度や宇宙船の加熱といった負担を軽減する効果もあるといいます。

NASAによると、スキップエントリーの発想そのものはアポロ計画の頃からあったものの、技術的な制約から当時は実現しませんでした。数か月後に予定されているアルテミス1は、打ち上げから着水まで目が離せないミッションになりそうです


月から帰還する宇宙船の高度
【▲ 月から帰還する宇宙船の高度(縦軸、フィート)と飛行距離(横軸、マイル)を示したグラフ。アポロ宇宙船(緑色)の飛行距離と比べて計画されているオリオン宇宙船(水色と青色)の飛行距離は長く、調整も可能とされる(Credit: NASA)】

Image Credit: NASA

2021-04-14
Soraeより

月周回有人拠点「ゲートウェイ」

Posted by moonrainbow on 17.2021   0 comments   0 trackback
NASA「ゲートウェイ」2024年に建設開始、最初の打ち上げにファルコンヘビーを選定

月周回有人拠点「ゲートウェイ」を描いた想像図
建設開始時点での月周回有人拠点「ゲートウェイ」を描いた想像図(Credit: NASA)

アメリカ航空宇宙局(NASA)は現地時間2021年2月10日、建設の準備が進められている月周回有人拠点「ゲートウェイ」について、最初の打ち上げを担うロケットにスペースXの「ファルコンヘビー」が選定されたことを発表しました。打ち上げは2024年5月以降とされており、これをもってゲートウェイの建設がスタートすることになります

NASAによるとゲートウェイは国際宇宙ステーション(ISS)のおよそ6分の1の大きさで、有人月面探査計画「アルテミス」における中継地点として機能します。ゲートウェイが建設されるのは地球からの輸送コストが月の低軌道に建設する場合と比べて約7割と比較的小さな「NRHO(near-rectilinear halo orbit)」と呼ばれる細長い楕円軌道で、アルテミス計画で探査が予定されている月の南極域を長時間見通せることから月面と地球の通信を中継することも可能です。

今回ファルコンヘビーによって打ち上げられることが決まったのはマクサー・テクノロジーズが製造を担当する「PPE(Power and Propulsion Element)」と、ノースロップ・グラマンが担当する「HALO(Habitation and Logistics Outpost)」という2つのモジュールです。

PPEは2枚の太陽電池パドルや電気推進ロケットエンジンを備えており、各モジュールへの電力供給、高速通信、姿勢制御に加えて軌道変更能力も有します。もう一つのHALOは内部が与圧される居住モジュールの一つで、新型宇宙船「オリオン」や開発中の月着陸船「有人着陸システム」(HLS:Human Landing System)、補給船などのドッキングが可能。宇宙飛行士の滞在や乗り換え、ゲートウェイの制御、科学調査の支援などを担います。

もともとPPEとHALOは別々に打ち上げられて月の周回軌道上で結合される予定でしたが、NASAは技術的なリスクの回避やコストを削減するためにPPEとHALOをあらかじめ結合した状態で一度に打ち上げることを2020年に明らかにしていました。この時点での打ち上げ予定は2023年末でしたが、今回の発表では半年ほど先送りされています。

スペースXは地球からゲートウェイへの補給物資運搬ミッションや有人着陸システム(HLS)の開発を担当する企業の一つとしても選定されています。同社は有人宇宙船「クルードラゴン」によるISSへの運用飛行も担っており、今回ゲートウェイを構成するモジュールの初打ち上げにファルコンヘビーが選ばれたことで、アメリカの宇宙開発・宇宙探査における重要度と存在感がさらに高まることになりそうです。

なお、アルテミス計画では2021年11月に新型ロケット「SLS(スペースローンチシステム)」とオリオン宇宙船の無人飛行試験にあたる「アルテミス1」、2023年には有人飛行試験にあたる「アルテミス2」、そして2024年には半世紀ぶりの有人月面探査となる「アルテミス3」の各ミッションが実施される予定です


ファルコンヘビーロケット
2019年4月に通信衛星「アラブサット6A」を搭載して打ち上げられたファルコンヘビーロケット(Credit: SpaceX)

Image Credit: NASA

2021-02-11
Soraeより

中国の月面サンプルリターンミッション

Posted by moonrainbow on 28.2020   0 comments   0 trackback
中国、月面サンプルリターンミッション「嫦娥5号」地球へ帰還 1731gの試料採取に成功

地球へ帰還した嫦娥5号のカプセル
地球へ帰還した嫦娥5号のカプセル。月のサンプルが入っている(Credit: CNSA/CLEP)

月面のサンプルが入った中国の無人探査機「嫦娥5号(じょうがごごう:Chang’e5)」が、23日間のミッションを終え、現地時間2020年12月17日未明、中国北部・内モンゴル自治区に帰還しました。嫦娥5号は、中国として初めて月面サンプルリターンに挑んだミッションで、月のサンプル(試料)を地球へ持ち帰った世界で3番目の国、44年ぶりの快挙となりました

嫦娥5号は、着陸機、上昇機、周回機、帰還カプセルの4つで構成されています。今回のミッションでは、月面のサンプルを約2kg採取したということです。内訳として、着陸機に取り付けられているロボットアームで表面の砂を約1.5kg採取。また、専用のドリルを使用し、約2mほど掘り下げて地下のサンプルも採取しました。

なお、カプセルは飛行機で北京まで運ばれ、19日に研究者への引き渡し式典が開催されました。式典ではサンプルの容器の公開や、採取した月のサンプルの重量が1731gであることを公表しました


式典で公開されたサンプルの容器
式典で公開されたサンプルの容器(Credit: CNSA)

■嫦娥5号のタイムライ

11月24日:長征5号ロケットを使用して打ち上げ
11月28日:月の楕円軌道に投入
11月29日:近円形月周回軌道に投入
12月2日:着陸機と上昇機が月面に着陸
・ドリルを使用し、500gの地下サンプルを採取
・ロボットアームを使用し、表面の砂を1.5kg採取
・サンプルは、上昇機に設置された真空の入れ物に格納
12月4日:上昇機が月の軌道へ戻る
12月6日:周回機と上昇機がランデブー、ドッキングする
・月の軌道上で無人の探査機がドッキングすることは世界初。
12月7日:上昇機分離
12月14日:周回機が地球へ帰還する軌道に入る
12月17日:帰還カプセルのみ大気圏再突入後、パラシュートを開き、モンゴルの草原に着陸
(※日付は全て日本時間)


Image Credit: CNSA

2020-12-21
Soraeより

中国の月探査機のサンプルリターン

Posted by moonrainbow on 24.2020   0 comments   0 trackback
中国の月探査機、嫦娥5号発射 サンプルリターンなるか

無人月探査機「嫦娥(じょうが)5号」
月の土の採取に向け、文昌宇宙発射場から打ち上げられた「嫦娥5号」=2020年11月24日午前4時半すぎ(日本時間同5時半すぎ)、海南島文昌、奥寺淳撮影

 中国の無人月探査機「嫦娥(じょうが)5号」が2020年11月24日午前4時半すぎ(日本時間同5時半すぎ)、南部・海南島の文昌宇宙発射場から打ち上げられた。月の土を採取して地球に持ち帰る「サンプルリターン」を目指しており、成功すれば米国と旧ソ連に続いて3カ国目、44年ぶりとなる。12月中旬の地球帰還を目指している

 嫦娥5号は、予定通りの時間に運搬ロケットに点火され、赤い炎を吹きながら宇宙に向けて上昇した。中国の宇宙当局によると、打ち上げから約36分後に探査機が予定の軌道に乗り、打ち上げは成功したという。

 中国の月探査プロジェクトは2007年の「嫦娥1号」発射を皮切りに、13年には「3号」が旧ソ連以来37年ぶりに月面に着陸。地球から直接交信できない月の裏側に着陸させるため中継のための小型通信衛星を打ち上げた上、19年1月には「4号」が世界で初めて月の裏側に着陸した。

 5号の任務はさらに難度が高い。月面に着陸した後、探査機がロボットアームなどで土などの試料を採取。その後、小型発射機が探査機から分離して月面から飛び立ち、上空で待機している周回機にドッキングして地球に帰還する計画だ。約2キロの土などを持ち帰る計画という。

 月からのサンプルリターンは、1969年に米国の「アポロ11号」が成功し、その後は、76年に旧ソ連の「ルナ24号」が実施してから途絶えていた


2020年11月24日
朝日新聞デジタルより

NASA「月で基地運用できる“水”を発見」

Posted by moonrainbow on 27.2020   0 comments   0 trackback
月面の水、想定より大量に存在か 新たな観測結果

月面の水、想定より大量に存在か 新たな観測結果
夜空に浮かぶ月(2019年6月10日撮影、資料写真)

月面にはこれまで考えられていたよりはるかに大量の水が存在する可能性があるとした論文2本が2020年10月26日、英科学誌ネイチャー・アストロノミー(Nature Astronomy)に掲載された。将来の宇宙探査で、飛行士が月面で飲み水や燃料を補給できる可能性を高める発見だ

 月にはかつて水が全く存在しないと考えられていたが、約10年前、月面に閉じ込められた水の痕跡を確認する一連の観測結果が発表されていた。ただ、これまでの研究では水(H2O)と水酸基(OH)の区別はできなかった。

 今回の論文のうちの1本を執筆した研究チームは、月面の恒久的に太陽光が当たらない場所に無数に存在する極小サイズの「コールド・トラップ」に氷が蓄積していることを確認。水が閉じ込められている表面面積はこれまで考えられていたよりもはるかに広い約4万平方キロに及ぶ可能性があるとした。

 2本目の論文では、従来よりも短い波長を用いた観測により、太陽光が届く場所にもH2Oが存在する証拠を確認したとされている


2020年10月27日
AFPより
 

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