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小惑星リダイレクトミッション（ARM ）は、小惑星回収・利用（ARU）ミッションや小惑星イニシアチブとも呼ばれ、 2013年にNASAが提案した宇宙ミッションであったが、後にキャンセルされた。小惑星回収ロボットミッション（ARRM）宇宙船は、地球近傍の大型小惑星とランデブーし、アンカーグリッパーを備えたロボットアームを使用して、小惑星から4メートルの岩を回収する。
宇宙船は小惑星の特性を調べ、少なくとも1つの惑星防衛技術を実証した後、小惑星を安定した月軌道に運び、そこでロボット探査機と将来の有人ミッションである小惑星リダイレクト有人ミッション（ARCM）の両方でさらに分析する予定だ。[1] 資金が調達されていれば、このミッションは2021年12月に打ち上げられ、[2]高度なイオンスラスタを含む将来の有人深宇宙探査に必要ないくつかの新しい機能をテストするという追加の目的もあった。[3]
2018年のNASA予算案では、このミッションの中止が提案され、[4] 2017年4月にこのミッションへの資金提供打ち切りが通知され、[5] NASAは2017年6月13日に「終了」を発表しました。[5] ARM用に開発されていた主要技術、特にロボットミッションで飛行する予定だった イオンスラスタ推進システムは継続されています。
目的
小惑星リダイレクトミッションの主な目的は、NASAの火星への旅の柔軟な経路に従って、火星や他の太陽系の目的地への有人ミッションの準備に必要な深宇宙探査能力を開発することであった。[ 6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]
火星の前身
火星での緊急性のない物流を乗組員から分離するスペースタグミッションは、コストを最大60％削減することができ（先進的な太陽電気推進（イオンエンジン）[13]を使用する場合）、乗組員が出発する前に重要なシステムを現地でチェックアウトできるようにすることで、全体的なミッションリスクを軽減します。[6] [11] [8] [14] [15] [16]
太陽電気推進（SEP）の技術と設計は将来のミッションに適用されるだけでなく、ARRM宇宙船は再利用のために安定した軌道上に残される。[6] [8] [11]このプロジェクトは、複数の燃料補給能力のいずれかをベースラインとしている。小惑星固有のペイロードはバス の一方の端にあり、将来のサービスによって取り外して交換することが可能である。または、分離可能な宇宙船として、認定された宇宙タグを地球近傍空間に残すこともできる。[7] [9] [17] [18] [19]
拡大され持続可能な深宇宙活動
無人および有人ミッションは、地球軌道を越える能力を実証するが、帰還には数日かかる可能性がある。[20]地球-月L1およびL2を含む 月の遠方逆行軌道（DRO）は、本質的には地球システムからの脱出と捕捉の拠点である。 [11] [21] [22] [23] 探査増強モジュール（EAM）が、おそらくARRMのようなSEPモジュールによって持ち込まれ、人間の長期滞在のために持ち込まれる場合は、さらにそうである。[6] [8] [11] 火星からの帰還行程で、有人ミッションはDROに捕捉され、地球への帰還と再突入のために駐機中のオリオンに乗り換えることで、何トンもの質量を節約できる可能性がある。[12]
追加の目的
第二の目的は、地球近傍小惑星を月周回軌道に乗せるために必要な技術を開発することだった。「小惑星はボーナスだった」[12] 。そこで、2026年にオリオンEM-5またはEM-6 ARCMミッションの乗組員が分析する可能性がある。[2] [24] [25]
追加のミッションの目的には、将来地球を守ることができる惑星防衛技術の実証が含まれていました。たとえば、ロボット宇宙船を使用して潜在的に危険な小惑星を逸らすなどです。 [24] [26]小惑星を逸らすために検討されているのは、小惑星をつかんで直接動かす方法と、小惑星の表面から岩石を収集して質量を増やした後に重力トラクター技術を使用する方法です（「強化重力トラクター」）。[27]
このミッションでは、先進的な太陽電気推進（イオンエンジン）[13]と宇宙での広帯域レーザー通信[28]の性能もテストされます。これらの新技術は、火星[31]やフォボス[43]への有人ミッションに先立ち、大量の貨物、居住施設、推進剤を火星に送るのに役立ちます。
宇宙船の概要
車両は大きな小惑星に着陸し、ロボットアームの先端のグリッパーが大きな小惑星の表面から岩をつかんで固定します。グリッパーは岩に食い込み、強力なグリップを生み出します。統合されたドリルは、岩を捕獲機構に最終的に固定するために使用されます。[46]岩が固定されると、脚が押し出され、スラスターを使用せずに最初の上昇を行います。[24] [27]
推進
宇宙船は先進的な太陽電気推進（SEP）（おそらくホール効果スラスタ、イオンスラスタを参照）によって推進される。電力は高効率のUltraFlex型太陽電池パネル（50kW）によって供給される。 [13] [47]
先進イオンエンジンは、同等の化学ロケットに必要な推進剤の10%しか使用せず、以前の設計の3倍の電力を処理でき、効率を50%向上させることができる。[48]ホール効果を利用し、低加速だが何年も連続的に噴射して大きな質量を高速に推し進めることができる。[13]ホール効果スラスタは、電子を磁場に閉じ込め、それを使って搭載されているキセノンガス推進剤をイオン化する。磁場はまた、荷電イオンを加速する電界を生成し、宇宙船を前進させるプラズマの排気煙を作り出す。 [48]宇宙船のコンセプトは乾燥質量5.5トンで、最大13トンのキセノン推進剤を貯蔵することができる。[49]
各スラスタの出力レベルは30～50キロワットで、[50]複数のスラスタを組み合わせてSEP宇宙船の出力を高めることができる。300キロワット以上に拡張可能なこのエンジンは、ノースロップ・グラマン社がサンディア国立研究所およびミシガン大学と共同で研究開発している。[51] NASAグレン研究センターがこのプロジェクトを管理している。[51]
目的地に到着した場合でも、SEPシステムは、乗組員が到着する前にシステムを維持したり、推進剤の沸騰を防いだりするための電力を供給するように構成できます。[6] [52] しかし、既存の飛行可能な太陽電気推進は1〜5kWのレベルです。火星貨物ミッションには約100kW、有人飛行には約150〜300kWが必要です。[6] [11]
提案されたタイムライン
当初は2017年に計画され、その後2020年、[26] [46]、そして2021年12月に予定された。 [2]このミッションは2017年4月に資金打ち切りの通知を受けた。[5]打ち上げロケットはデルタIVヘビー、SLS、またはファルコンヘビーのいずれかになる予定だった。[53]岩は2025年後半までに月周回軌道に到着する予定だった。[46]
ターゲット小惑星
2017年10月29日現在[アップデート]、16,950個の地球近傍小惑星が知られており、[54]様々な探索チームによって発見され、潜在的に危険な物体としてカタログ化されています。2017年初頭までにNASAはまだARMのターゲットを選択していませんでしたが、計画とシミュレーションの目的で、地球近傍小惑星（341843）2008 EV 5が、探査機がそこから4メートル（13フィート）の岩石を1つ拾うための例として使用されました。[24]他の候補の親小惑星は、イトカワ、ベンヌ、リュウグウでした。[53]
このミッションで捕獲されるはずだった炭素質の岩（最大直径6メートル、20トン） [45]は、大気圏で燃え尽きてしまうため、地球に危害を加えるには小さすぎる。小惑星の質量を月の周りの遠い逆行軌道に向け直すことで、地球に衝突することがなくなり、将来の研究のために安定した軌道に残すことができる。[29]
歴史
NASA長官ロバート・フロッシュは1980年7月に議会で「小惑星の地球への回収」について証言した。しかし、彼は当時それは実現不可能だと述べた。[55] [56]
ARUミッションは、それが可能にする可能性のある小惑星への有人ミッションを除いたもので、2012年にケック宇宙研究所によって実現可能性調査の対象となった。[49]ミッションの費用はグレン研究センターによって約26億ドルと見積もられ、[57]そのうち1億500万ドルは2014年にコンセプトを成熟させるために資金提供された。[28] [58] NASAの当局者は、ARMは火星への有人ミッション の長期計画の1つのステップとして意図されていることを強調した。[46]
小型小惑星を回収するために検討された2つの選択肢は、オプションAとオプションBであった。オプションAは、直径最大8メートル（26フィート）の小型小惑星[13]と最大500トンの質量を保持できる、直径15メートル（50フィート）の大型捕獲バッグを展開する。[28] 2015年3月に選択されたオプションBは、車両が大型小惑星に着陸し、ロボットアームを展開して直径最大4メートル（13フィート）の岩石を表面から持ち上げ、輸送して月軌道に配置する。[24] [29]このオプションは、将来のランデブー、自律ドッキング、着陸機、サンプラー、惑星防衛、採鉱、宇宙船整備技術 との関連性が高いと判断された。 [59] [60]
月軌道から小惑星のサンプルを回収する有人部分（オリオンEM-3）は、何千もの隕石がすでに分析されていることや[61]、一つの岩石を回収するために使用された技術が火星への有人ミッションの開発に役立たないことなどの主張により、ミッションの不必要な部分であると批判されました。[46] NASA諮問委員会は2015年4月10日に、NASAはARMの計画を実行せず、代わりに太陽電気推進を開発し、火星への往復飛行で宇宙船の動力として使用すべきであると提案したにもかかわらず、計画は変更されませんでした。[62]
2016年1月、NASAジェット推進研究所（JPL）は、太陽電気推進ベースの宇宙船の設計研究の契約を締結した。ロボットARRMミッションはARMの第一段階となるはずだった。契約を獲得したのは、コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・スペース・システムズ、カリフォルニア州ハンティントンビーチのボーイング・ファントム・ワークス、バージニア州ダレスのオービタルATK、カリフォルニア州パロアルトのスペース・システムズ/ロラールである。 [63]
2016年5月、ASI（イタリア宇宙機関）は共同研究とイタリアの参加の可能性に同意した。[64]
トランプ政権が2017年3月に提案した2018年のNASA予算では、このミッションはキャンセルされた。[4] 2017年6月13日、NASAは資金打ち切り後の「終了フェーズ」を発表した。[5] NASAは、ARM用に開発中の主要技術、特にロボットミッションで飛行する予定だった太陽電気推進システムは、月面ゲートウェイの電力および推進要素として使用される予定であることを強調している。[5] [65]
参照
- 小惑星捕獲 – より大きな惑星の周りを小惑星が周回する軌道投入
- 小惑星衝突回避 – 破壊的な小惑星衝突を防ぐ方法
- 地球近傍天体#地球近傍小惑星 – 地球に接近する軌道を持つ太陽系の小天体
- 潜在的に危険な物体 – 危険な地球近傍小惑星または彗星
- 二重小惑星リダイレクトテスト – 2021 NASA 惑星防衛ミッション
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、小惑星リダイレクトミッションに関連するメディアがあります。
- NASA の小惑星イニシアチブ プログラム
- YouTube動画
- ビデオ: 小惑星リダイレクトミッション、「オプション A」、自由飛行する 8 メートルの小惑星の捕獲。
- ビデオ: 小惑星リダイレクトミッション、「オプション B」、大型小惑星からのボルダー収集。
- ビデオ: 小惑星リダイレクトミッション: 有人オリオン宇宙船が月周回軌道上で ARM とランデブー
- ビデオ: 小惑星リダイレクトミッション: ロボットセグメント NASA