技術

NASA、未来の月探査船のための電気自動車技術注目

NASAのアポロムーン探査プログラムの多くの「最初」の中でしばしば見落とされるのは、アポロミッションに人間が他の世界で運転した最初の(これまで唯一の)時間が含まれていたことです。 カーボンニュートラル輸送のための今日の環境に優しい市場を予告するApolloのバッテリ駆動の月探査車も純粋な電気自動車でした。 人類で初めて月に着陸した宇宙飛行士デビッド・スコット(David Scott) アポロ15号 ミッション、 注目 「ドアバギー」車両は「あなたが作ることができる最大限の最適」でした。 宇宙飛行士はそれを使用しました。 アポロ16号 そして 17, 度。 これらのミッションの実行中、車両は平均30kmを超える月の地形を横断し、最高速度は時速18kmに達しました。 この車両は使い捨てと見なされた。 各車両は、ミッションの終わりに月に捨てられるまで数時間しか走らなかった。

NASAが再び月に着陸する宇宙飛行を目指している今日で、宇宙局の アルテミス3世 この任務は月南極付近で乗組員を燃やす予定です。 早ければ2025年。 しかし今回は、アポロのような月のバギーが十分ではありません。 NASAの計画によると、Artemisの最初の月の上を歩く宇宙飛行士は、週に着陸地点の周辺地域を探索する予定です。 この地域は、将来の月探査のための一種のベースキャンプになる予定です。 この種の高耐久性作業には、適切な高耐久性車両も望ましいであろう。 昨年8月、NASAはビデオで多くのことを言いました。 情報リクエストの発表 新しい月の地形車のため。 「これはおじいちゃんの門戸ではありません。」 ビデオでは、エレクトリックギターが振動している間、黒とピンクの太字のテキストを読み、「しかし、おじいちゃんの孫娘かもしれません」 これはArtemis IIIの最初の女性の月の着陸目標のための暗示です。

重要なことに、月の地形車両は、Artemisの宇宙飛行士を支援する自動車艦隊の一員です。 それだけ 極地探査ローバーを照射する揮発性物質、(VIPER)別の月探査船は運転手ではなく、水の氷を探して月の南極を100日間回ります。 機関はまた、3番目の車両である加圧」居住可能なモビリティプラットフォーム最大45日間乗組員を輸送できます。

有人の月の地形車は持続可能であるように設計されなければなりません。 少なくとも10年、NASAの要件に応じて。 1週間と2週間の任務を支援し、人間の訪問の間に自律的に月面を探索することもできます。 さらに、そのデザインは、将来の火星の着陸を支援するために作られた次世代の水上車両の標準となるでしょう。

このような問題に対応して、宇宙局は商用自動車メーカーの深い経験をもとに耐久性のあるローバーを最初から設計しています。 NASAの来月、地形車両を乗り越えて競うために、少なくとも2つのパートナーシップが生じた。 General MotorsとLockheed Martinの間の1つは 去る5月発表。 そして、Northrop Grumman、AVL、Intuitive Machines、Lunar Outpost、Michelinの間で 去る11月発売。 惑星科学者たちは月を超えて考えを始めました。 最近、Keck宇宙研究研究所ワークショップは、宇宙使用のための商用電気自動車の改造などの火星表面のより大胆なアイデアを考慮するために、機関、学界、産業研究者を招集しました。

太平洋を渡って日本は平行線を踏んでいます。 JAXA(Japan Aerospace Exploration Agency)は、日産とトヨタとの2つの異なる月探査プロジェクトのためにパートナーシップを結んでいます。 12月日産 無人月探査船プロトタイプ公開 凹凸のある地形を探索するために、前面と背面の電気モーターを統合します。 一方、トヨタ 水素燃料電池 表面上、NASAの居住可能なモビリティプラットフォームと同じ役割を果たします。 トヨタ関係者 1月に発表 巡洋艦を月に配置した後、会社は火星で使用できるように調整するよう努めます。

NASA Johnson Space Centerの惑星科学者であるPaul Nilesは、次のように述べています。あります」と言いました。 。 「明らかにオートメーションが役に立つだろうし、そのような [partnership] 本当にシナジーが飛ぶだろう」と話した。

「Extraterrestrial」は「非常に難しい」を意味します。

月と火星は、再利用可能なローバーにいくつかの困難を重ねます。 最初のステップは、単にそこに到達することです。 SpaceXはスターシップで発射コストを大幅に下げることを望んでいますが、会社の開発中であり、完全に再利用可能な大型ロケットを宇宙に載せることは依然として大きな投資です。 (その後、再びSpaceX もうそうあまりにも – そして、いつかは、初期の計画になることを奇妙に驚いた。 Tesla Cyber​​truckを火星に送る.)

車体に取り付けられると、車両は極端な温度と戦わなければなりません。 火星は地球よりも太陽の温暖化輻射熱の半分程度しか受けていません。

「エベレストの頂上で最悪の日は火星で最も暖かい日のようです」と彼は言います。 「表面の岩石は実際にはほぼ摂氏0度までかなり暖かくなりますが、空気は本当に冷たいです」

月の状況はさらに深刻です。 月は地球よりもゆっくり回り、旧暦の一日を最後にします。 約29.5地球の日。 これは、多目的車が2014年に中国のYutuローバーを脱線させた偉業である月の夜を数週間耐えなければならないことを意味します。 温度到達可能 旧暦の日中は摂氏127度まで上がり、夜は零下173度まで落ちました。 さらに月の熱分散大気がないため、陰暦が長い日中でも影がある地域が極端に寒くなることがあります。 ローバーがこのような極端な状況に耐えるためには、太陽光発電なしで月の夜に何とかエネルギーを節約し、熱を維持する必要がありますが、一度に数週間過酷な日光を浴びると過熱することも防止する必要があります。

「それを持ち上げることができるということ [lunar] 夜は絶対に重要です。 そうでなければ、その時点で使い捨てローバーを捨てるでしょう。

宇宙で車両が克服しなければならないもう一つの障害物は放射線です。 地球の大気と磁場は、太陽と宇宙船によって放出される高エネルギー粒子の保護膜として機能し、それらのそれぞれは材料を劣化させ、繊細な電子機器を損傷する可能性があります。 しかし、月や火星も同様の保護を提供しません。 ゼネラルモーターズ(GM)のグローバル産業設計製品と経験責任者Jeff Nieldは、数年間にわたってそこで作業を続ける必要がある表面ローバーには、放射線硬化型電子機器を含める必要があり、避けられない部品ベースの故障に対するより大きな冗長性を含めるべきだと言います。

最後に、月と火星は地球よりはるかに弱い重力場を持っており、車両の操作に微妙に影響を与える可能性があります。 重力が少ないと、電気自動車が宇宙飛行士のような荷物を積み上げ、地球上の同様の車が同じ電源に移動できるよりも遠くに移動するのに役立ちます。 しかし、カリフォルニア工科大学の惑星科学者であるBethany Ehlmannは、月や火星の探査機の校正と停止は、変更された重心に合わせて調整する必要があると述べています。

解決策:最初からすぐに使用できますか?

NASAの月探査船を設計する2人のパートナーは、これらの問題に屈することはなく、機関との契約を確実にすることなくプロトタイプを開発するのに十分です。 NASAは月の地形車両に関する情報の要求をいくつか要求したが、まだ提案に対する正式な要求を発表していない。

Nield氏は、「米国宇宙飛行士を飛ばしたり抱えている人間宇宙システムの100%産業主導開発はなかった」と最近完了したと付け加えた。 商業乗組員プログラム 産業界から資金の7%を獲得し、残りの93%はNASAが占めました。 数十億ドルのタブ

GMとロッキード・マーティンの賭けは、おそらくそれほど危険なものではないでしょう。 Hodginsによると、Apolloのミッションは宇宙のために開発され、地球に適用された技術に基づいて業界パートナーに最大700%の投資収益を生み出しました。 これには、人工心臓ポンプと消防服に使用されるいくつかの耐火性材料が含まれます。

今回は、翻訳可能なイノベーションが自律走行とユーザー人間工学に関連する可能性があります。 自律技術により、ローバーは潜在的な着陸地点を偵察し、貨物を事前に配置し、サンプルを収集して乗組員の任務を準備または強化することができます。 そして、宇宙服を着た乗客と乗組員をよりよく収容できるように車両の部屋を設計することが不可欠です。 2つの分野の改善は、より良い自律走行車または移動性の制限されたユーザーのための改善を備えた車両の形で地球上の消費者製品にカスケードすることができます。 例えば、GM-Lockheed Martinローバーは、ハンドルが動きを助け、手袋に優しいボタンとスイッチがタッチパッドよりも優先されるより広く、宇宙飛行士にやさしい内部を持っています。

しかし、この種のパーソナライズされたアプローチは、空間問題に対する1つの解決策にすぎません。 他の研究者であるNilesとEhlmannは、既存の消費者電気自動車のシャーシを単に使用してから、エイリアンの作業に必要な改造に改造する設計の可能性を見ています。 彼らはどちらも昨年3月に火星表面へのアクセス革新に関するワークショップに貢献しました。 ケプ宇宙研究所レポート 今月出版されました。 報告書の付録は、商用電気自動車を火星に適用するためのコストとプロセスのケーススタディで終わった。

理論上、十分なコンポーネントがそのまま残っていると、既存の車両を改造するコストが最初から新しく設計するよりもはるかに低いだろうとワークショップを共同主導したEhlmannは言います。

商用電気自動車は、バッテリーや低温で動作する能力に加えて、火星に適したより多くの機能を持っています。 報告によると、地球と火星の気圧の違いにもかかわらず、自動車のシールと加圧部品は影響を受けない可能性が高くなります。 また、商用車は、宇宙用にカスタマイズされたローバーとは異なり、市場で販売されるために長年のストレステストを受けています。

それにもかかわらず、Ehlmannは考えが事故実験に過ぎないと言います。 しかし、報告書の既製のアプローチは、火星への人間の航海を前進させることができる一種の枠組みを超えた考え方を表しています。

彼女は「科学への期待が大きすぎる」と言います。 「ミッションをワンタイムで考えるのではなく、ロボットを通して、そしていつかは直接月と火星に米軍を駐屯させるという本当の約束と考えるのが役に立ちます」

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Nakama Shizuka

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