持続可能な宇宙を実現するためにセイルを広げる

大気の抵抗を増やすために役目を終えた上段と衛星はセイルを広げる機構を搭載することになりそう。デブリは大気の中でお眠りなさいの頃より洗練されたデザインになりました。以下、機械翻訳。
持続可能な宇宙を実現するためにセイルを広げる
2021年4月28日
ESA/安全とセキュリティ/スペースデブリ
スペースが混雑しています。古い衛星、ロケット本体、および両方の断片は、破片のない新しい衛星が存在するためのスペースをほとんど残していません。

特に低軌道では、破片や機能している衛星との衝突のリスクが高まっており、地球の気候、海洋、土地の監視任務の多くが危害を加えています。

ESAは、軌道から破片を取り除く新しいミッションと技術を開発することにより、宇宙を浄化するために民間企業と協力しています。宇宙機関や企業がデブリの問題を単独で解決することはできませんが、私たちの宇宙環境の世話をすることが技術的に実現可能であり、利益を生むようになれば、それははるかに簡単になります。

ESAの一般サポート技術プログラムと宇宙技術会社HPS社は、として知られている「ドラッグ帆」の開発により、単にこれを行うために一緒に作業しているドラッグ＆A ugmentationデオrbitingサブシステム（ADEO）を。

このQ＆Aでは、ADEOのESA構造エンジニアのATGであるTiziana Cardoneと、HPSの展開可能な帆と超小型衛星の責任者であるDaniel Stelzlが、ESAが業界と協力して宇宙の持続可能な利用に向けて出航する方法について説明します。


ADEOアーティストの印象
ADEOプロジェクトでのあなたの役割は何ですか？

Tiziana ：私はESA用のADEO「ドラッグセイル」の開発を調整およびサポートし、プロジェクトの管理面と技術面の両方でHPSと緊密に連携しています。私は2012年にADEOを開始し、それ以来、その開発のすべてのステップを踏襲してきました。

ダニエル： HPSはADEOドラッグセイルテクノロジーの開発をリードしています。私たちは2000年に、もともとはソーラーセイル推進システムで使用するための宇宙船セイルの開発を開始し、現在は宇宙ミッションの持続可能な未来を確保するのに役立っています。


衛星や破片が戻るまでに長い時間がかかる
ドラッグセイルはどのように機能しますか？

Tiziana ：低軌道にある宇宙船は、大気から受ける抗力によって軌道が減衰するため、自然に地球に落下します。しかし、400キロメートルを超える軌道にある宇宙船の場合、抗力はほとんどの場合それほど高くはなく、これらの衛星がミッションを完了したとき 、私たちが望むほど速く落下することはありません。この場合、ドラッグセイルは、その断面積を大幅に増やすことによって、宇宙船がより多くの大気を「捕らえる」のに役立ちます。これは、それがより速く降下し、大気中でより早く燃え尽きるのを助けます。

ダニエル：宇宙船がその任務の終わりにまだ機能している場合、ドラッグセイルサブシステムは地球上の宇宙船オペレーターからその展開を開始するための信号を受け取ります。そうでない場合は、マウントされたバッテリーと内部コンピュータープログラムが、いつ展開するかを自律的に決定します。私たちの最大のADEO-L帆は、100平方メートルの大きさ（素敵なアパートのサイズ）で、展開に最大45分かかります。最小のADEO-N帆は3.5平方メートルで、わずか0.8秒で展開します。

ADEOの帆はサイズが大きく異なり、最大1500kgの宇宙船に取り付けることができます。ミッションに必要な帆のサイズをどのように決定しますか？

Tiziana ：一般に、宇宙船の重量が大きいほど、降下を加速するためにより多くの抗力が必要になるため、必要な帆は大きくなります。たとえば、重い車の場合、速度を落とすためにより強いブレークが必要になります。帆のサイズは宇宙船のオペレーターによって決定されますが、非常に重要な要素はスペースデブリ軽減ガイドラインへの準拠を保証することです。

これらは、低軌道にあるすべての宇宙船は、スペースデブリに関連するリスクを減らすために、ミッションの終了から25年以内に地球の大気圏に再び入るように設計されるべきであると述べています。したがって、少なくとも、その時間に宇宙船を降ろすのに十分な抗力を生成する帆を使用する必要があります。
ただし、一部の宇宙船は、国際ガイドラインが要求するよりもはるかに早く再突入するように設計されています。これにより、宇宙船のオペレーターは、宇宙船が占有していた非常に有用な軌道を解放し、次の宇宙船でできるだけ早くそれを埋めることができます。より速く降下するには、より大きな帆が必要です！


ADEO-2
帆は何でできていて、どれくらいの厚さですか？彼らはキッチンホイルのように見えます！

ダニエル：そうですが、はるかに強力です。帆は、アルミニウムでコーティングされたポリイミド箔でできており、総厚はわずか7.5マイクロメートルです。これは、平均的な人間の髪の毛の約10分の1の厚さです。私たちは常にデザインを改善し、帆をより強く、より薄く、さらには透明にするのに役立つ可能性のある他の材料を研究しています。

大気からのドラッグセイルに作用する力はどれくらい強いですか？

Tiziana ：大気が薄い高地では、ドラッグセイルにかかる力は適度に穏やかに始まります。ただし、標高が低いと、特に素材の薄さを考えると、非常に強くなる可能性があります。風の強い日に大きな凧と格闘したことがあるなら、いい考えだと思います。


軌道上にドラッグセイルを展開する宇宙船のアニメーション描写
宇宙で「湧き出る」ように、このような巨大な素材の領域をどのように折りたたむのですか？

Tiziana ：宇宙船の多くのことに使用される「ホールドダウンアンドリリースメカニズム」は、行動を起こす時が来るまで、ADEOの帆を箱の中でしっかりと折りたたんで保ちます。展開するときは、宇宙船または搭載バッテリーのいずれかが小さなモーターのスイッチを入れます。
モーターは、帆が取り付けられている4つの炭素繊維強化ブームの展開を開始します。これは、凧の生地を形に保持するスティックのようなものです。ブームが展開すると、帆の保護絶縁が取り外され、箱から解放されて展開します。

帆が「パッシブ」であるとはどういう意味ですか？

Tiziana ： ADEOは、操作するためにガイダンス、ナビゲーション、および制御システムからのサポートを必要としないため、受動的です。宇宙船が制御不能に転落している場合でも（ほぼ確実に展開の瞬間になります）、帆を安全に展開するために宇宙船を安定させる必要はありません。ブームとセイルをセイルに接続するインターフェースを特別に設計し、タンブリングによるひずみに非常に強いようにしています。

ADEOドラッグセイルはすでに宇宙でうまく使用されていますか？
ダニエル：彼らは持っています！2.5平方メートルのADEO-N帆は、2018年のRocketLabの「It'sBusiness Time」ミッションの「電子キック」ステージに取り付けられ、もう1つは 2019年の放物線飛行キャンペーン中にテストされました。2021年6月、ADEO-N帆は、SpaceXによってFalcon9で打ち上げられるD- OrbitSpAの220キログラムの「IONプラットフォーム」に搭載されます。
約6か月後、ADEO-Nは3.5平方メートルの抗力帆を展開し、宇宙船は軌道を外し始めます。より大きなADEO-L帆の軌道上でのデモンストレーションは、来年のEUミッションで予定されています。

ESAとHPSのパートナーシップをどのように見つけますか？

Tiziana ： 私たちはチームとして素晴らしい協力関係にあります。HPSは柔軟性があり、意欲が高いです。ESAは、予期しない課題の分析、解決策の発見、およびプロジェクトに関連するすべての技術分野にわたるサポートの提供をいつでも支援する準備ができています。
私たちのパートナーシップはすでに非常に成功していることが証明されており、今後の軌道上デモンストレーションでこれを全世界に示します。今後数か月でADEOについて多くのことを聞くので、お楽しみに！