すべてが計画通りに進めば、2022 年に NASA のスペース ローンチ システム ロケット (SLS) がフロリダ州ケープカナベラルから初飛行する予定です。完全に高さ111.25mの巨大なSLSロケットは、2月までに打ち上げられる予定ですが、おそらく夏までには打ち上げられず、無人カプセルを月の裏側にテストミッションで送り、再び月に戻します。アルテミス 1 として知られるこの月は、人類の月への帰還の始まりを示すものとなるでしょう。
現在 2024 年 5 月に予定されているアルテミス 2 ミッションは、アルテミス 1 を繰り返す予定ですが、今回は宇宙飛行士の乗組員が参加します。月を一周するループの旅で、彼らはこれまでのどの宇宙飛行士よりも遠くまで宇宙に行きます。それから大きなものがあります:Artemis 3, 月に着陸する次の宇宙飛行士を運びます.
これらのビッグイベントの合間には、宇宙飛行士が月周回軌道に到達したときにミッションを完了するために必要なものがすべて揃っていることを確認するために、一連の他の打ち上げが行われます。アルテミス計画の長期的な成功にとって絶対的に重要なのは、ゲートウェイ月面宇宙ステーションです。
ゲートウェイは、月を周回する軌道上のマルチモジュール宇宙ステーションになります。月面への訪問のためのステージングポストとして機能し、月の遠隔観測を行うための軌道プラットフォームを提供し、月の岩石を分析し、他の科学的研究を実施するための研究所を提供します。これは、米国、ヨーロッパ 10 か国、カナダ、日本による国際的な取り組みです。
サイエンス フィクションのように聞こえるかもしれませんが、非常にリアルです。そしてとても、とてもクール…
科学
ゲートウェイは、国際宇宙ステーションが地球低軌道を訪れる宇宙飛行士のために行うのと同じように、月を訪れる宇宙飛行士のための一時的な家とワークスペースとして機能します。月の最初の探査中、宇宙飛行士は最大 3 か月間ゲートウェイに滞在し、時折月面に降りて科学を実施したり、月面に恒久的な基地を設置できるようにする装置をテストしたりします。
Gateway ですでに委託されている 2 つの実験は、欧州宇宙機関 (ESA) から提供された放射線モニターと宇宙天気計器群です。放射線モニターは、宇宙で遭遇する可能性のある不健康なレベルの放射線から宇宙飛行士を安全に保つ方法を決定するのに役立ちます。宇宙天気計器スイートは、コロナ質量放出と呼ばれるバースト中に太陽から放出される粒子の強度を測定するため、これに関連しています。
その場での資源利用技術の開発に大きな焦点が当てられます。これは、月にある資源を使用して、宇宙飛行士が必要とするものを製造することを意味します。たとえば、水、酸素、ロケット燃料、建築材料はすべて、月面またはそのすぐ下にある材料から抽出または製造できます。
モジュール
ゲートウェイは国際宇宙ステーション (ISS) よりも小さいですが、1 つのロケットで打ち上げるには大きすぎます。代わりに、一連の打ち上げで月の周りに配置される多数のモジュールで構成されます。
その中心にあるのは、米国の Maxar Technologies によって開発されたパワーと推進要素です。このモジュールは、ソーラーパネルを使用して発電します。また、「太陽電気推進」ユニット (またはイオン エンジン) を使用してその電力を推進力に変換し、ステーションを別の軌道に移動させることもできます。
Habitation and Logistics Outpost (HALO) モジュールは、Northrop Grumman Innovation Systems から提供されています。これは、宇宙飛行士が住むことができる最初のモジュールになります。宇宙飛行士を運ぶオリオン宇宙船のドッキング ポートが含まれます。
これら 2 つのモジュールを組み合わせて、実行可能な初期ステーションを形成します。当初は別々に打ち上げられてから宇宙にドッキングされる予定でしたが、NASA は 2 つのモジュールを一緒に固定し、2024 年 11 月に SpaceX Falcon Heavy ロケットで予定されている 1 回の打ち上げで飛行させる予定です。
これは、アルテミス 3 号の月面着陸ミッションのゲートウェイの構成になりますが、まもなく ESA から提供されるモジュールが追加される予定です。ヨーロッパは、ゲートウェイとアルテミスのミッションに大きく貢献しています。特にイタリアは、宇宙ステーションの設計と製造において卓越した遺産を持つ重要なパートナーです。 ISS の与圧モジュールの約半分は、トリノのタレス アレニア スペースから供給されました。
タレス アレニア スペースを共同所有するイタリアの会社、レオナルドの宇宙活動コーディネーターであるルイジ パスクアリは、「これは素晴らしい遺産です」と述べています。これにより、会社は Gateway に多数のモジュールを提供する契約を獲得することができました。
1 つ目は、給油、インフラ、通信を提供する欧州システム (ESPRIT) です。これは 2 つの部分で構成され、1 つ目はステーションの月面通信システムです。これは初日から不可欠なコンポーネントであるため、事前に製造されており、2024 年の打ち上げに向けて HALO モジュールに取り付けられます。ESPRIT の 2 番目の部分には、追加の燃料タンク、窓付きの居住通路、ドッキング ポートが含まれます。現在、2027 年の発売が予定されています。
さらに、タレスは、日本が提供する生命維持システムを含む国際居住モジュール (I-HAB) にも貢献します。最後に、カナダは長さ 8.5 m のロボット アームを生産しています。これは、国が ISS とスペース シャトル プログラムに貢献したものと同様のものです。
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ゲートウェイ
宇宙船
もちろん、月を周回する宇宙ステーションを持っていても、宇宙飛行士をそこに連れて行く方法がなければ役に立ちません。そこで、Orion Multi-Purpose Crew Vehicle の出番です。乗組員モジュールは、米国の Lockheed Martin 経由で NASA から供給されており、最大 6 人の宇宙飛行士を収容できますが、宇宙船の心臓部は欧州サービス モジュール (ESM) です。クルーカプセルの後ろに座っています.
ヨーロッパのエアバス社が提供しています。 「ESM は、宇宙飛行士が生活するために必要なものすべてを提供します」と、ESM のエアバス産業マネージャーである Siân Cleaver 氏は言います。
ESM は、やはりエアバスが製造した自動搬送車 (ATV) に基づいています。 ATV は、国際宇宙ステーションに対する欧州宇宙機関の貢献の 1 つです。地球低軌道の施設との間で貨物を運んでいました。ただし、それを ESM に変換して月に到達させるには、非常に明白な違いが 1 つあります。
「底に巨大なメイン エンジンがあります」と Cleaver 氏は言います。
最初の ESM は、2022 年のアルテミス 1 ミッションの準備として、既にスペース ローンチ システム ロケットの上に搭載されています。これは、アルテミス 2 ミッションで宇宙飛行士を運ぶ最初のオリオンになります。クリーバーと同僚は、月面に降下する前に、宇宙飛行士をゲートウェイ ステーションに連れて行く ESM 3 に取り組んでいます。
「間違いなく心当たりがあります。とてもラッキーだと思います。有人宇宙飛行で働くことが私の夢でした」とクリーバーは言います。
Artemis 3 の宇宙飛行士は、SpaceX のスターシップ クラフト内で月面にシャトルします。その後、NASA は、地表とのより定期的な任務のために、より小型の月着陸船の開発を開始しています。
宇宙服
月面を歩くには明らかに宇宙服が必要ですが、これらは単純な衣服ではありません。宇宙服は、宇宙飛行士に必要な保護と使いやすさを提供するために、常に進化してきました。アルテミス月面着陸の場合、これらはまったく新しいレベルに引き上げる必要があります。
宇宙服を衣服ではなく、着る柔軟な宇宙船と考えると、宇宙服を作る際の複雑さに近づくことになります。その上、宇宙飛行士の動きをできるだけ妨げないようにする必要があります。
NASA は、eXploration Extravehicular Mobility Unit (xEMU) を設計しています。宇宙服の可動性に関する大きな問題は、内部の空気の圧力です。宇宙飛行士が手足を曲げると、素材が圧縮されて宇宙服の内部の容積が減少し、宇宙飛行士の動きに抵抗する空気圧が増加します。
圧縮可能な生地ではなく、接合部にベアリングを使用すると、この問題に対処できます。 1969 年にニール アームストロングとバズ オルドリンが月への旅行で着用したアポロの宇宙服は腕にのみベアリングを使用していましたが、xEMU は腕、腰、腰、太もも、足首の関節にベアリングを使用します。宇宙服はまた、宇宙飛行士が気圧を変化させ、ひざまずくために気圧を下げることを可能にします.
全体として、新しい技術革新は、宇宙飛行士により多くの柔軟性を提供し、より快適な作業環境を提供するはずです。月の低重力と宇宙服の柔軟性のなさから、一種のローピング歩行を開発したアポロの宇宙飛行士よりも、普通に歩けるようになるはずです。
場所
ゲートウェイは、月の北極と南極の両方を通過する大きな楕円軌道で月を周回します。軌道を 1 周するのに約 7 日かかります。最も遠いときは、月から 70,000 km 離れ、3,000 km 以内に接近します。
この軌道は、月の極域、特に氷の堆積物が豊富であると考えられている南極の土地へのアクセスを容易にします。また、地球との優れた通信の可能性も提供します。これは、ゲートウェイが地球の視線から遮蔽されるのにほとんど時間を費やさないことを意味するためです。
未来
ゲートウェイが最初に行うことは、月面での恒久的な基地の確立を容易にすることです。 「ゲートウェイは、月面で大きな存在感を発揮できるという点で戦略的な役割を果たしています」と Pasquali 氏は言います。
これは、月面基地を実現するための機器とインフラストラクチャを徐々に開発するための、安定した安全な運用基地を提供するためです。
「確かに、それは本当に安っぽいことですが、月を見るたびに、もうすぐそこに行くという事実についていつも考えています。そして翌日、クリーン ルームで宇宙船を見て、『オーケー、私がやっていることには本当の目的がある』と思います」とクリーバーは言います。
そして、1970 年代に縮小された月探査とは異なり、今回は長期的な目的を念頭に置いて実施されています。 2021 年 11 月、NASA は、アルテミス 3 号の月面着陸を超えて、月面への少なくとも 10 回のさらなる訪問を想定した持続可能なプログラムを開発していることを確認しました。
さらに、火星が手招きします。これが、オリオン宇宙船が多目的乗組員車両と呼ばれる理由の 1 つであり、月との「単なる」移動以外の用途があることを示しています。
また、ゲートウェイは地球の磁場の保護範囲外であるため、宇宙飛行士の健康に対する深宇宙放射線の影響を完全に評価することもできます。これに関する知識は、深宇宙での巡航時間が少なくとも 9 か月かかる火星への旅にとって重要です。
要するに、Gateway は今後のすべての探索に不可欠です。私たちを月に戻すだけでなく、人類が太陽系全体を探査するための入り口として歴史を振り返るかもしれません。
- この記事は、BBC Science Focus Magazine の第 372 号に最初に掲載されました – 購読方法はこちら
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