編集者注：このゲスト投稿は、宇宙科学とテクノロジーをフォローしている電気技師、アンディトマズウィックによって書かれました。
火星への将来の有人ミッションの最も技術的に困難なタスクの1つは、宇宙飛行士を安全に地上に運ぶことです。宇宙での短い旅行に必要な高速とはるかに軽い火星の大気の組み合わせにより、これまでロボット宇宙船でのみ解決されてきた空気力学の問題が発生します。人々が火星のほこりっぽい表面をいつか歩くなら、私たちはまず、より優れた進入着陸（EDL）技術を開発する必要があります。
これらのテクノロジーは、6月12〜14日にヒューストンで開催された月惑星研究会（LPI）の最近の会議の一部であり、EDLの問題を解決する可能性のあるテクノロジーの最新の進歩に焦点を当てています。
会議で発表された多数のテクノロジーのほとんどは、いくつかの異なる戦略を含む多層システムに関係しているようです。これらの層を埋めるさまざまなテクノロジーは、部分的にミッションに依存しており、すべてさらにテストが必要です。最も広く議論されている3つは、極超音速インフレータブル空力減速装置（HIAD）、超音速レトロ推進（SRP）、およびさまざまな形式の空力ブレーキでした。
HIADは本質的に大型の熱シールドであり、過去50年間の宇宙飛行で使用されている多くのタイプの有人再突入カプセルが一般的に見られます。彼らは、大きな表面積を使用して、惑星の大気を通る十分な抗力を発生させて、移動中の船を適度な速度まで減速させます。この戦略は地球上で何年もうまく機能してきたため、テクノロジーを火星に変換するのは自然なことです。しかし、翻訳に問題があります。
HIADは航空機を減速させるその能力を空気抵抗に依存しています。火星は地球よりもはるかに薄い大気を持っているので、その抵抗は再突入を遅らせるのにほとんど効果的ではありません。この有効性の低下のため、HIADは他のテクノロジーでの使用のみが考慮されます。ヒートシールドとしても使用されるため、再突入の最初に船に取り付ける必要があります。これは、空気の摩擦によって一部の表面が大幅に加熱される場合です。暖房が問題にならない速度まで車両が減速すると、HIADが解放され、他のテクノロジーが残りのブレーキプロセスを引き継ぐことができるようになります。
これらの他のテクノロジーの1つはSRPです。多くのスキームでは、HIADがリリースされた後、SRPが主にクラフトの速度低下の原因になります。 SRPは、SFで一般的に見られる着陸技術の一種です。一般的な考え方は非常に簡単です。宇宙船を加速して地球上の速度を逃れるのと同じタイプのエンジンを回転させ、目的地に到達したときにその速度を停止するために使用できます。船の速度を落とすには、再突入時に元のロケットブースターを裏返すか、着陸時にのみ使用される前向きロケットを設計します。この戦略に必要な化学ロケット技術はすでに十分に理解されていますが、超音速で飛行するロケットエンジンの動作は異なります。そのような速度のストレスに対処できるエンジンを設計するには、さらにテストを行う必要があります。 SRPはまた、火星までの距離全体を運ぶのに必要な燃料を使用するため、旅のコストが高くなります。ほとんどの戦略のSRPも、降下中のある時点で投棄されます。着陸地点まで炎の柱をたどっている間の重量の減少と制御された降下の困難さは、その決定につながります。
SRPブースターが機能しなくなると、ほとんどの設計でエアロブレーキテクノロジーが引き継がれます。会議でよく議論された技術は、バルート、バルーンとパラシュートの組み合わせでした。このテクノロジーの背後にあるアイデアは、着陸艇を通り過ぎて飛んでいる空気を捕らえ、それを使って機体につながれたバルートを埋めることです。バルートに突入する空気の圧縮により、ガスが加熱され、事実上、地球で使用されるものと同様の持ち上げ特性を持つ熱気球が作成されます。十分な空気がバルートに突入すると仮定すると、ペイロードへのストレスを最小限に抑えて、火星の表面に着陸船を静かに落とすのに必要な最終減速が得られます。ただし、この技術によって船の速度が低下する合計量は、構造に注入できる空気の量によって異なります。空気が増えるとバリュートが大きくなり、バリュートが作られている素材にかかる応力が大きくなります。これらの点を考慮すると、スタンドアロンのEDLテクノロジーとは見なされていません。
これらの戦略は、火星への人間の使命によって使用できる提案されたEDLメソッドの表面をかろうじて引っ掻きます。火星に着陸する最新のローバーである好奇心は、スカイクレーンと呼ばれるSRPのユニークな形態を含むいくつかを使用しています。そのシステムの結果は、LPI会議のような科学者が、火星への将来の人間のミッションに最も効果的なEDLテクノロジーのスイートを決定するのに役立ちます。
リード画像のキャプション：アーティストのHypersonic Inflatable Aerodynamic Deceleratorのコンセプトは、宇宙船の大気圏への侵入を遅らせます。クレジット：NASA
2番目の画像のキャプション：超音速ジェットが宇宙船の前方に発射され、パラシュートの展開前に火星の大気圏に入るときに車両を減速させます。この画像は、マッハ12にある火星科学研究所の4つの超音速逆推進ジェットを使用しています。クレジット：NASA
出典：LPIの概念と火星探査のアプローチ
