NASA のビッグウィーク

Nov 11, 2023

私の典型的な週は、受信トレイやニュース フィードに大量に流れ込む圧倒的な量のピクセルをそらすためだけに、かなりの量の帯域幅を費やしています。 必要に応じて、そして生き残るために、私はそのほとんどをスキップします。

しかし、今週私の目を引いた3つのことは、いずれもNASAの宇宙ベンチャーに関するレポートだった。 そのうち 2 つは夕方の主流ニュースになりましたが、最も興味深いものはほとんど注目されなかったと思います。 まず、大きなニュースです。何年もの遅れを経て、NASA はついにアルテミス 1 ミッションの形で宇宙発射システムを打ち上げました。 SLS が NASA にとってこれまで最大の失敗であったとしても、夜間の打ち上げは見事な成功を収めた。 それについては後で詳しく説明します。

次に、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、原始星、つまり形成途中の星であると考えられるものの画像を返しました。 砂時計の形をした物体には球形の中心があり、そこに水素のフィラメントが供給されています。 それが臨界質量と重力に達すると、核融合が発火し、星が誕生します。 天文学者らはまた、ガス雲から惑星天体と思われるものが凝縮しているのを目撃したと報告している。 これらの観測は近赤外線で行われたもので、地球上の望遠鏡では不可能だったでしょう。 この物体は 460 光年離れており、そこからの光はコペルニクスの時代近くに発せられました。

JWST が展開してステーションに到着し、有用なデータを返すことに成功するかどうかについては、私は五分五分でした。 200ドルの部品か、ワッシャーの位置を間違えると、全体が潰れてしまうだろうと確信していました。 しかし、明らかに、100億ドルのこの望遠鏡はこれまでのところ素晴らしいパフォーマンスを見せています。 実現までに 30 年かかったので、年間ベースで消費したのは NASA の痩せ細った予算のほんの一部でした。 私の評価では、お金はうまく使われたと思います。 天体物理学の進歩は立派な大義であり、カトリック教会がガリレオ・ガリレイにそれをやめるよう告げて以来、断続的に続いている。

発売されたばかりの SLS はそれほど価値のある大義ではありません。 もう一度言い直しましょう。 原因（有人宇宙飛行）はインスピレーションですが、道具はそうではありません。 アルテミス 1 号が月周回ミッションに向かうのはスリリングだが、予定よりも大幅に時間がかかり、システム開発に対する NASA のアプローチは 1970 年代の推進技術を基本的に凍結させた。これは、新しいものを発明することで素晴らしいことをする任務を負った機関によるものである。テクノロジー。 プログラム削減によりコンステレーション計画は中止されたため、NASA は余ったスペースシャトルのエンジン、拡張された固体ロケットブースター、大型のシャトル型外部燃料タンクを使用して、安価に SLS を組み立てました。 ただし、「安い」というのは相対的なものであり、SLS の場合は的外れです。

高価なスタック全体は消耗品です。 少なくともSRBを回収したシャトルとは異なり、SLSはSRBを海に投げ込むことになる。 2010年にコンステレーション計画が計画された後、SLSが構想段階にあったとき、再利用可能なブースターはまだ存在していなかったが、SpaceXならやるべきことリストに入れていただろうと想像する。

しかし、それは今や確実に現実のものとなっており、スペースX社の再利用可能なファルコンはオヘア空港の旅客機と同じように事実上地球に落下している。 予想通り、これにより打ち上げコストが大幅に削減され、スペースX社は、惑星間重量輸送においてSLSと競合する開発中のスターシップ・マーズ・ロケットに再利用する計画を立てている。 これらのブースターはどちらも、SpaceX がこの目的のために開発した最先端の Raptor エンジンによって推進されており、その運用と信頼性の高い回収と再利用が結びついています。 一方、SLS は昔ながらの Apollo を Shuttle ハードウェアによって新しくしたものです。

これは、プログラムのコストに長期的な影響を及ぼします。 SLSの打ち上げ費用は20億ドルの範囲になると予想されているが、成長機会センターのイーライ・ドゥラード氏が報告したように、スペースX社は完全に開発されれば、2段階の再利用可能なスターシップシステムはわずか1億1000万ドルで打ち上げられる可能性があると主張している。 スターシップシステムは軌道上で燃料補給機能を備えているため、SLSよりも積載量が大きい可能性があり、経済的に行き詰まったシステムになる可能性がある。 (その 1 億 1,000 万ドルは、タンカー 1 台とブースター 2 台に適用されます。)

NASAが知っていた中でSLSが生き残った唯一の理由は、来るべき商業宇宙の時代であり、おそらく今後も生き残り続けるだろうということです。 多くの州では、数千人とは言わないまでも数百人を雇用するSLS請負業者が存在するため、大幅に遅れ、予算を超過したプログラムを実行するために投票が行われた。 豚樽はいつものように回転し続けます。 プラスの面として、このプログラムは多様な航空宇宙スキルのベースと能力を維持しています。 しかし、私の考えでは、これはロケット計画を実行する上で非常に非効率な方法です。 少なくとも打ち上げはほぼ完璧であり、ミッションの請求書にはゼロの数が与えられるべきだった。 宇宙とロケットの愛好家として、私はその炎と怒りを見ただけで口が裂けてしまうので、唇を噛むことさえできません。 ついに、畏怖の念を感じなくなりましたか? *

NASA のもう 1 つの成果は、素晴らしいと思いましたが、あまり注目されませんでした。それは、私が不可能だとは考えられなかったものです。それは、膨張可能な熱シールドです。 はい、そのとおりです。

遮熱板を見直してみましょう。 水星からアポロまでの宇宙計画の初期には、熱シールドはアブレーティブでした。 つまり、それらはフェノールエポキシ樹脂で満たされた金属ハニカムで構成されており、侵入熱の間に沸騰して白熱プラズマ雲の中で熱を運ぶように設計されていました。 その後、スペースシャトルでは多孔質シリカタイルが使用され、工業用オーブンの耐火レンガのように機能し、基礎構造を熱伝達から断熱しました。

火星とはるかに大きなペイロードを念頭に置いて、NASA は極超音速インフレータブル空気力学減速機 (HIAD) と呼ばれるものをテストしました。 シールド自体は、柔軟な糸に束ねられるほど薄く織られたセラミック炭化ケイ素で作られています。 この糸は、インナーチューブの積み重ねのような膨張可能な構造を保護するセラミック層をベースにした布地に織り込まれています。 ロケットのフェアリングよりもはるかに小さいバッグに全体を詰め込み、飛行開始時に、アポロのカプセルでは直径 13 フィートであるのに対し、テスト飛行では直径 20 フィートに膨らませることができます。 関係する温度、地球軌道突入時には少なくとも華氏 2300 度を考えると、すべてがばかげているように思えます。

しかし、11月10日（実際には先々週）、NASAはアトラス5号でこのシステムの打ち上げに成功した。計画通りに膨張し、時速1万8000マイルで突入中にペイロードを保護し、太平洋への着水に成功した。 このミッションはインフレータブル減速機（LOFTID）の低地球軌道飛行試験と呼ばれた。 このシステムの一部のバージョンは、大口径ロケットに 100 トンものペイロードを積んで火星の大気圏に突入しようとする火星ロケットに適している可能性があります。 (SpaceX の Starship は直径 30 フィートで、タイル熱シールド システムを使用する予定です。)

これらの宇宙船には、おそらく人が乗っており、スペースX社を信じるなら多くの人が乗っていると思われ、多くの荷物を運ぶことになる。 NASA は、これらのバッグの少なくとも 1 つは熱シールドを運ぶこともできると推定しています。 とんでもないアイデアだ。

*ジョセフ・ウェルチにお詫びします。