小惑星への人間の使命:オリオンMPCV

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2007年に、月に戻るコンステレーションプログラムがまだNASAの記録のプログラムだったとき、ロッキードマーティンのグループは、オリオン月面カプセルを使用して小惑星へのミッションに人間を送る方法を調査し始めました。もともと、この計画(プリマスロックと呼ばれる)は、オリオンを使った小惑星ミッションが星座の月のミッション計画のベースラインを補完するものとしてどのように役立つかを確認するための単なる研究でした。

今、それははるかに変わっています。

NASATech.netのJohn O’Connorのおかげで、コロラド州ボルダーにあるロッキードマーティンの施設内のOrion MPCVのいくつかのビューを表示できます。画像をクリックすると、NASATechのWebサイトに移動し、非常に大きなバージョンの画像に移動して、MPCVと建物の驚くべき詳細を表示できます。

2010年2月に星座をキャンセルした後、2か月後のオバマ大統領は、2025年までに宇宙飛行士を近くの小惑星に送り、2030年代半ばまでに火星に行くことについて概説しました。

2011年5月、NASAは、これらのミッションの中心となるのがOrion(現在はOrion MultiPurpose Crew Vehicle)であることを確認しました。用途変更されたオリオン月面車は、ジョシュ・ホプキンスとロッキード・マーティンの彼のチームがプリマスロックの研究で想定したのと同じように、小惑星に行くでしょう。

ホプキンスは、高度な人間探査ミッションの主任調査官であり、将来のさまざまな人間探査ミッションの計画とコンセプトを開発するエンジニアのチームです。

「通常、ある作業用に設計された宇宙船またはハードウェアを取り上げ、それを別の作業に使用する方法を理解しようとすると、正しく機能しない詳細がすべてあることに気づきます。ホプキンス氏はスペースマガジンに語った。 「しかし、この旧バージョンのオリオンを小惑星ミッションに適用したとき、それは嬉しい驚きでした。それは本当に柔軟で有能な車両であり、月ミッションの要件の多くが小惑星ミッションとかなりよく一致しています。」

プリマスロックの設計では、小惑星に向かう2人の宇宙飛行士に十分な居住空間、推進力、生命維持を提供するために、特別に改造された2つのオリオン宇宙船ドッキングノーズツーノーズを使用する必要がありました。しかし、NASAは、MPCVは主に打ち上げと進入に使用されるが、より大きな居住モジュールがMPCVにドッキングされて4人の乗組員が深宇宙まで移動できるようになると述べています。

シャトル宇宙飛行士のトムジョーンズは、プリマスロックのコンセプトに感銘を受けましたが、小惑星への旅行には、より大きなコンパニオンビークルが必要になることを知っています。 「プリマスロックは、小惑星の任務を行うための最小限のアプローチです」と彼は言った。 「それは短期的に冗長性の問題を解決する1つの方法です。」

しかし、宇宙空間での生息地を開発することさえ、私たちがすでに持っているものを再パッケージすることの問題であるかもしれません。 「ハブモジュールは、宇宙ステーションで行ったことから直接派生させることも、ビゲローのように商業用のインフレータブルにすることもできるため、今後10年間に商業ステーションやホテルで試してみると、テクノロジーを実証する」とジョーンズ氏は語った。

「基本的に、より大きな宇宙内生息域モジュールとデュアルオリオンアプローチとの間のトレードオフは、独立した生息地を持つことで、より多くの生活空間、より多くの収納スペースがあり、宇宙遊泳を実行する方が良い可能性があることです」ホプキンス。 「しかし、そのシステムを開発するためのコストを投資する必要があります。」

ホプキンス氏は、彼と彼のチームが最初にプリマスロックミッションを考案したとき、彼らは可能な限り小惑星ミッションを行う方法を理解しようとしていたと付け加えました。 2つのオリオンを使用する方が、小惑星ミッション専用のモジュールを開発するよりも安上がりでした。

「プリマスロックの場合、基本的には宇宙船内の食料、水、酸素、貯蔵の量を増やす必要性を説明しました。その一部は2つの宇宙船を持っているという事実によって達成されました」とホプキンス氏は語った。

現在のところ、NASAはMPCVの要件の多くを以前の月面車両の要件から変更していません。ミッションの設計が進化するにつれて、MPCVも変更される可能性があります。しかし、これまでのところ、月のデザインは機能しているようで、ホプキンス氏は、オリオンにはすでに深宇宙船として非常に機能するいくつかのデザイン機能があると述べています。

月面ミッションでは、オリオンは基本的に21日間設計されており、乗組員は地球から月へ、そして月面に戻り、月面に乗っている間、およそ6か月の「反撃期間」を持ちます。小惑星への乗組員の飛行は、目的地にもよるが、約6か月の往復旅行になる可能性が高いため、そのシナリオは小惑星の任務に有効です。

「したがって、信頼性、キャビン内の大気の漏れ率、放射線や隕石からの保護などの点で、オリオンはハードウェアの6〜7か月のミッション用にすでに設計されています」とホプキンスは説明しました。 「それは、その長い期間人々がいるように設計されていないだけです。」

オリオンには、アポロのような燃料電池ではなく、太陽電池アレイがあり、より長いミッションを可能にします。もう1つの大きなセールスポイントは、MPCVが前身のスペースシャトルよりも上昇および進入時に10倍安全になるように設計されていることです。

「再突入の速度は、月のミッションよりも小惑星のミッションの方が少しだけ速い」とホプキンス氏は語った。

MPCV内には、9立方メートルの居住可能な体積があります。ホプキンス氏は、「これは、構造体の総加圧量ではなく、コンピューター、座席、備品がすべて考慮された後に残ったスペースである」と語った。 「これは、トヨタシエナのような現代の乗用バンの約2倍の大きさです。」

1つの大きな課題は、Orionが一種の倉庫として機能する可能性があるため、すべての隅と隅を使って少量のスペースに大量の供給品をパッケージ化する方法を理解することです。 「私たちはそれが可能だと思います」とホプキンスは言いました。 「妥当な量の梱包ができるという初期計算を行いましたが、それはかなりタイトなフィットであり、含める必要がある二次的な事柄についても考慮する必要があるため、進行中の作業です。」

ロジスティクス上、Orion MPCVはカプセルのハッチからEVAを実行することさえサポートできます。

「宇宙服を着た宇宙飛行士が出て行くのに十分な大きさのハッチがあり、宇宙船の内部システムは減圧されているキャビンを許容するように設計されています。電子機器から熱を逃がすために空気循環に依存することはありません。電子機器には熱を奪うための独自のコールドプレートがあります。ノブは、素手だけでなく、宇宙服の手袋をしたまま操作できるように設計されています。これらの機能の多くは、同様のミッション要件セット向けに設計されているため、小惑星ミッションにかなり適用できるようになっています。」

ホプキンスは、Orionの要件と機能、および宇宙空間の生息地が、目的地とタイムラインに応じて、時間の経過とともに変化する可能性があることを知っています。 「計画が火星の衛星または遠くの小惑星に比較的早く行くことである場合、例えば2020年代後半または2030年代初頭に、あなたは間違いなくそれらのためにそれを必要とするので、先に進み、比較的大きく、有能な宇宙の生息地を構築するかもしれません。より遠い任務。しかし、そのアイデアが最も簡単な小惑星に行き、それを比較的早く実行することである場合は、より小さな単純な生息地モジュール、またはおそらくツインオリオンアプローチを使用することになります。」

MPCVがミッションから小惑星に戻るとき、それはおそらく太平洋に着陸するでしょう。 NASAは、NASAのラングレーリサーチセンターで、着陸用の乗り物を認証するためのいくつかを始めました。エンジニアは22,000ポンドのMPCVモックアップを盆地に落としました。テストアイテムのサイズと形状はMPCVに似ていますが、複数回の落下に耐えられるように剛性が高くなっています。各テストは、水着陸中にMPCVの可能な入口条件を表すために異なる落下速度を持っています。

したがって、これらのテストが行​​われている間、およびロッキードマーティンのホプキンスと彼のチームがOrion MPCVの作業とテストを行っている間、NASAはまだ、低地球軌道を超えて人間を移動できる高揚力発射システムを決定しようとしており、彼らは名前を挙げていません。人間のミッションの設計を小惑星に導く誰でも。 NASAのウェブサイトには、人間の小惑星ミッションに関する公式情報さえありません。人間の次の目的地として「地球の低軌道を越えて」とのみ言及している。

NASAの探査システムミッションディレクターのMichael Braukus氏は、「2025年に起こることについて話しているので、まだ宇宙船を決定することすらしていません」と電話で語った。 「私たちは小惑星ミッションが起こることを計画しています。小惑星ミッション自体に責任がある人物を指定していないだけです。現在、Orion MPCVを構築中であり、それを深宇宙へ運ぶロケットとなる宇宙発射システムの決定を待っています。そして、道を進んでいますが、まだポイントに達していません実際に誰かがミッションの開発を始めるように割り当てました。」

つまり、それがNASAの人間の小惑星ミッションへの現在の最大のハードルであるように見えます:宇宙発射システムの決定。

このシリーズの前の記事:小惑星への人間の使命:なぜNASAは行くべきなのか?

Space Magazineの上級編集者であるNancy AtkinsonをTwitterでフォローできます:@Nancy_A。スペースマガジンをフォローして、Twitter @universetodayとFacebookで最新の宇宙と天文学のニュースをチェックしてください。

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