15年間、1,000 回のテストを経て、Orion の熱シールドは熱に耐える準備ができました

膨張型ヒートシールドが実用化されてないので、進化した耐熱タイルと断熱材が複数回の再突入からオリオン宇宙船を守る。以下、機械翻訳。
15年間、1,000 回のテストを経て、Orion の熱シールドは熱に耐える準備ができました
アルテミス Iが 11月 16日水曜日に打ち上げられたとき、NASA の新しいメガムーンロケットはオリオン宇宙船 (今のところ無人) を初めて軌道に乗せ、月探査の新しい時代が始まりました。NASA と世界にとって大きな瞬間です。それでも、次の重要なステップである Orion を安全に持ち帰る作業がテストされる担当者の 1 人は、まったく緊張していません。
Jeremy Vander Kam は、カリフォルニア州シリコン バレーにある NASA のエイムズ研究センターでオリオン宇宙船の熱保護システム (TPS) の副システム マネージャーを務めています。彼は、宇宙船が帰還中に遭遇する極度の高温からオリオンを保護する熱シールドと熱タイルを開発したチームを率いています。
「オリオンは、溶岩の 2 倍の温度で地球の大気を吹き抜けて燃え上がるでしょう」と Vander Kam 氏は述べています。「しかし、すべてが熱保護システムがうまく機能することを示しており、帰還の成功は、熱シールドが地球に戻る宇宙飛行士を保護する準備ができていることを確認するのに役立ちます。」
それは大きな責任ですが、Vander Kam にとって、この瞬間は神経をすり減らすものではありません。彼は、大事な日がついに来たことに興奮しています。

千のテストは強い


オリオンヒートシールド
オリオンの熱シールドは、地球の大気圏への再突入時に乗組員を保護するために、アブレーション素材のアヴコートのタイルを使用しています。アブレーターは制御された方法で燃焼し、宇宙船から熱を逃がします。オリオンの熱シールドは、帰還中に摂氏約 2,560 度 (太陽の約半分の温度) の温度を経験します。
クレジット: NASA/アイザック・ワトソン
地球から約 380,000 km離れた月を越えて移動した後、カプセルは時速 25,000 マイルの速度で動作します。地球の大気を突き破ると、摩擦によってその速度はわずか数分で時速 300 マイルにまで落ちます。その結果、熱が発生します。

アポロの乗組員モジュールの熱シールドは、熱に打ち勝つためにアヴコートと呼ばれる素材に依存していました。これはアブレーターであり、再突入時に制御された方法で燃焼し、宇宙船から熱を逃がします。厚さわずか 1 ～ 3 インチの Avcoat タイルの新しいシステムを使用して、Orion ヒート シールドの外面を覆います。これが、熱シールドの前面の華氏 5,000 度と背面のわずか 200 度の違いを生むものです。
オリオン座の特定の場所では、2 つ目のアブレーター材料も使用されました。Ames によって発明された、3 次元多機能アブレーション熱保護システム (3DMAT) は、樹脂にクォーツの織り糸でできています。Avcoatよりも強力で、宇宙船に沿った接続ポイントを強化するために含まれていました.
Vander Kam 氏がこのシステムに自信を持っている理由の 1 つは、熱保護材料の広範なテストによるものです。非常に高温で動きの速いガスが大気圏突入の条件を模倣するエイムズのアーク ジェット施設で、TPS チームは 1,000 以上のテストを実施しました。

データが豊富なリターン
12月 11日 日曜日の Orion の再突入は、TPS チームの仕事の究極のテストを提供します。ヴァンダー・カムは、太平洋に着水した宇宙船の回収に参加するために、サンディエゴ沖の米海軍船に乗って待機する予定です。

Artemis I の主な目標は、宇宙飛行士との飛行で使用する Orion 熱シールドを認定することです。その決定に必要なデータの一部は、Avcoat 材料に埋め込まれたセンサーから得られます。エイムズ製の機器は、熱シールドが経験する温度を測定しますが、圧力と放射線のセンサーは、バージニア州ハンプトンにある NASA のラングレー研究センターと、ヒューストンにある NASA のジョンソン宇宙センターから提供されました。
アルテミス I ミッションに続いて、エイムズ チームは、焦げたアヴコート タイルのサンプルを採取して、材料がどのように除去されたかを分析します。
Vander Kam 氏は、Orion の飛行データから多くのことを学び、コンピューター シミュレーションの精度を確認するのにも役立つと期待しています。これらは、カプセルの発射と再突入の条件を予測するために、Ames の同僚によって部分的に作成されました。
これらすべての情報を合わせて、将来のアルテミス ミッションでの熱シールドの設計を確認し、近い将来、アルテミス IIが月に人間を運ぶ「乗組員認定」を宣言するために使用できます。
米海軍のダイバーは、2018 年 11 月 1 日に太平洋の外洋で進行中の回復テスト 7 (URT-7) の一環として、オリオン カプセルのテスト バージョンに「フロント ポーチ」を取り付ける準備をしています。


2018年 11月 1日、太平洋の外洋からオリオン カプセルのテスト バージョンを回収するための NASA との演習に参加する米海軍のダイバー。 P.マーサ。このビューには、2 つの大きなオレンジ色のモックアップ直立バッグがありますが、オリオンが実際に飛び散ると、5 つになります。
クレジット: NASA/トニー・グレイ
将来のアルテミス ミッションで、NASA は月面に最初の女性と有色人種を着陸させます。この目標は、Vander Kam 氏が誇りを持って支持するものです。
「これは人類にとって達成すべき大きなマイルストーンです」と彼は言いました。「より大きな団結を目指すことを私たち全員に思い出させることが重要だと思います。」
着水に向けて、ヴァンダー カムは、オリオンがまだ音速よりも速く移動している間に発生するソニック ブームに耳を傾けることに興奮しています。これは、カプセルの再突入ですべてが順調であることを示す最初の手掛かりです。
その後、パラシュートが出てきて、彼のチームの仕事のおかげで、宇宙船が海面に滑空するのを見るでしょう。
「同じ人たちと何年も過ごしてきたことは本当にクールだ」と彼は言った. 「私のチームでこのような成果を達成できたことは素晴らしいことです。私は感情的になることを期待しています！

彼はきっと一人じゃない。

報道機関向け:　このトピックの報道に関心のあるニュース メディアのメンバーは、NASA エイムズ ニュースルームに連絡してください。

バナー画像:　オリオン宇宙船の熱シールド材料のサンプルは、2021年 4月 19日にカリフォルニア州シリコン バレーにある NASA のエイムズ研究センターにあるレーザー強化アーク ジェット施設でテストを受けます。オリオンの熱保護材料は、1,000回を超えるアーク ジェット テストを受けました。高速で移動するガスが試験材料の上を通過し、宇宙船が大気圏に突入する際に経験する熱を概算します。テスト結果は、アルテミス I ミッションのヒート シールドの認定に役立ちました。 クレジット: NASA/エイムズ研究センター

最終更新日: 2022年 12月 11日
タグ: エイムズ研究センター,アルテミス I オリオン宇宙船