インフレータブルヒートシールドは厚い大気で重いペイロードを世界に届けることができます

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ペイロードを火星に送信する際の大きな課題の1つは、惑星の大気と戦わなければならないことです。地球と比較して信じられないほど薄いですが(地球の気圧の約1%で)、結果として生じる空気摩擦は、そこに着陸しようとしている宇宙船にとって依然として問題です。そして将来に目を向けると、NASAはより重いペイロードを火星だけでなく他の惑星にも着陸できるようになることを望んでいます。

これに対する可能な解決策は、膨張式エアロシェル(別名、熱シールド)の使用です。この技術を開発するために、NASAとUnited Launch Alliance(ULA)は提携して、インフレータブル減速機の低地球軌道飛行試験として知られているインフレータブル熱シールド(ロフト)。彼らは2022年までに、この最先端のプロトタイプをテストする低地球軌道(LEO)に送ることを望んでいます。

宇宙船が大気圏に入ると、空気力学的な力がそれに抗力を及ぼし始めます。これにより、宇宙船の速度が低下し、運動エネルギーが熱に変換されます。当然、この熱は非常に強くなる可能性があり、宇宙船および宇宙船に乗っている可能性のあるすべての乗組員に脅威をもたらします。したがって、ペイロードと搭乗員ミッションに大気圏突入時にそれらを保護するために遮熱板が装備されているのはなぜですか。

NASAは1958年の創設以来、軌道突入、降下、着陸(EDL)の運用中に宇宙船を減速させるために、レトロロケットの推進力と剛性の熱シールドに大きく依存してきました。残念ながら、これらのシステムには欠点がいくつかありますが、その多くは欠点であり、推進剤が必要です。同時に、ペイロードが大きくなるとエアロシェルも大きくなるため、より大きな質量が必要になるため、スケーラビリティは少し問題になります。

これは、膨脹可能な熱シールドが特に役立つ場所です。この技術を使用すると、NASAや他の宇宙機関は、質量を節約しながらより多くの抗力を生み出すことができるより大きなエアロシェルを使用できるようになります。 NASAは、LOFTIDなどのアイデアを推進力ではなく空力を利用して宇宙船に組み込むことで、ペイロードを惑星や軌道に送る方法に革命を起こします。

このコンセプトは、NASAが10年以上にわたって研究してきた極超音速インフレータブル空力減速(HIAD)テクノロジーの例です。 HIADは、大気中に惑星に入る宇宙船を減速する最も効果的な方法を提供するだけでなく、打ち上げロケット内に格納できる膨張可能な材料を利用することにより、剛性システムのパッケージ制限を克服します。

したがって、このテクノロジーは、大気を含む惑星に進入する宇宙船を減速するための最も効果的な方法であり、より大きな質量を前記惑星の任意の高度に配送することができます。 2つの準軌道飛行試験を実施した後、 ロフト 軌道飛行試験(2022年)は、テクノロジを多くのミッションアプリケーションで検証できるようになるため、証明プロセスの次の論理ステップです。

テストが完了し、テクノロジーを統合できるようになると、 ロフト そして、他のHIADコンセプトは、太陽系の他の惑星や体への任務、ならびに標高がより高い場所への任務を可能にするでしょう。また、国際宇宙ステーション(ISS)から地球に戻るペイロードや乗員、および再利用可能なコンポーネント(ULAが提案するバルカンロケットのエンジンなど)を回収するためにも使用できます。

NASAのラングレーリサーチセンターではテストがまだ進行中で、エンジニアは打ち上げ用の膨張式ヒートシールドを準備しています。これは、乙女の試験飛行中に使用されるタンクから排出される窒素ガスの温度を測定することで構成されます。パックと展開のテストは、カリフォルニア州サンタアナにあるパラシュートの設計および製造会社であるAirborne Systemによっても実施されています。

2022年の軌道試験ですべてがうまくいけば、HIADタイプのエアロシェルが、より高密度の大気を持つ火星、金星、タイタン、およびその他の太陽系の天体へのミッションの通常の機能になると期待できます。そして、NASA Langley Research Centerの好意により、LOFTIDヒートシールドのこのビデオを必ずチェックしてください。

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