Artemis IIの耐熱シールド性能|軌道修正による炭化損失の低減と解析結果

NASA アメリカ
概要
NASAは、有人月周回ミッション「Artemis II」におけるオリオン宇宙船の耐熱シールド性能が、設計通りに機能したことを厳密な解析で確認した。軌道修正により、Artemis Iで発生した炭化損失や亀裂を10分の1に低減させることに成功している。この結果は、有人飛行における熱防御システムの堅牢性を証明し、今後の月面着陸ミッションへの重要な知見となる。
詳細

主要成果

NASAは、Artemis IIミッションにおいて、オリオン宇宙船の耐熱シールドが期待通りに機能し、乗組員と機体システムを安全に保護したことを確認した。事後解析の結果、耐熱シールドの炭化損失(char loss)および亀裂の発生数が、前回のArtemis Iと比較して10分の1に減少したことが判明した。具体的に、Artemis Iでは103箇所確認された炭化損失が、Artemis IIではわずか9箇所にまで抑えられている。

技術・詳細

オリオンの耐熱シールドは、「Avcoat」と呼ばれるアブレーション素材(熱分解・蒸発することで熱を逃がす素材)の186個の独自ブロックで構成されている。また、機体側面の傾斜部分には1,300枚のセラミックタイルを用いたバックシェルが配置されており、窓やベント、スラスター、サイドハッチなどの開口部保護機能も含め、オーバーヒートの兆候はなく期待通りの性能を示した。

今回の性能向上を実現した鍵は、再突入軌道の修正にある。NASAは、カリフォルニア州エイムズ研究センターでの広範なアークジェット材料試験に基づき、大気圏突入から太平洋への着水までの最大ダウンレンジ距離(飛行距離)を短縮した。これにより、Artemis Iで問題となった現象が発生しやすい温度域に曝される時間を制限することに成功した。実際の再突入精度は極めて高く、目標突入インターフェースからわずか192フィート以内に進入し、サンディエゴ沖の予測着陸地点から0.59マイルという至近距離での着水を実現した。

背景・業界の文脈

オリオン宇宙船は、月からの帰還時に最大で音速の39倍という超高速に達し、外部温度は華氏4,000度(約2,200度)を超える過酷な環境にさらされる。一方で、機内温度は華氏70度台半ばに維持され、乗組員の安全が確保された。NASAは、着水直後のダイバーによる画像確認や、回収船での検査に加え、マーシャル宇宙飛行センターにてサンプルの抽出や内部X線スキャン、レーザーによる表面スキャンを実施し、材料の後退量(material recession)を定量的に分析している。

今後の展望

Artemis IIで得られた知見は、次なるArtemis IIIミッションに直接反映される。具体的には、Avcoatブロックの均一性と浸透性を高めるための設計アップグレードが既に実施されており、7月にはケネディ宇宙センターでArtemis III用オリオンの耐熱シールド装着とサービスモジュールの結合が完了している。今後は、ランディ・ブレスニック、フランク・ルビオ、アンドレ・ダグラス、およびESAのルカ・パルミターノが搭乗するSLSロケットとオリオンを打ち上げ、Blue OriginおよびSpaceXの有人着陸船テスト機とのランデブーを行い、2028年のArtemis IVから始まる月面着陸に向けた重要システムの実証を行う計画である。

元記事: https://www.nasa.gov/missions/artemis/artemis-2/rigorous-analysis-confirms-nasas-artemis-ii-heat-shield-performance/

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