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バルート（バルーンとパラシュートを組み合わせた造語）は、高高度および超音速での使用に最適化されたパラシュートのようなブレーキ装置です。
オリジナルのバリュート構成は、1958年にグッドイヤー社によって発明されました[1]。この革新はすぐにNASAを含む他の組織の注目を集め、NASAはジェミニ宇宙船の脱出システムにバリュートを組み込みました。その後、ロケットの一部や大気圏探査機など、さまざまなペイロードの降下を遅らせる手段として、航空宇宙分野で広く使用されるようになりました。低質量衛星の軌道離脱/回収や惑星間研究プログラムなど、バリュートに関するさまざまな提案がここ数十年で発表されています。
デザイン
バルートは、抗力を発生させるために使用される膨張式装置である。[2]基本的な構成は円錐形の気球で、最も広い部分の周囲にトロイダル状のバーブルフェンス（流れの分離を確実にするための膨張構造）が取り付けられている。 [3]バーブルフェンスは、通常、より高速（超音速も含む）の流れから亜音速に下降するさまざまな流れの状態を経て減速する際に、バルートを安定させる役割を果たす。[3] [4]バルートの設計、特に滴のような形状は、従来のパラシュートよりも極度の速度で減速するのに適している。[5]
バリュートは、ペイロードを包むコクーンバリュート、ペイロードのベースに直接取り付けられるアタッチドバリュート、ペイロードの後を追うトウバリュートの3つの主要な構成に分類できます。[2]等張性バリュートが標準構成として認識されていますが、他の配置もテストされています。バリュートは、スタックされたトロイダルとテンションコーンの両方のフォームファクタで配置できることが提案されています。[6]一部のバリュート構成は、航空宇宙部門などの特定の目的または業界に特化しています。[7] [8]
爆弾や航空宇宙のペイロードなどの空中投下物体にバリュートを取り付けると、（十分な大きさがあり、正しく展開されていれば）降下速度が制限され、地面に接触した際のペイロードの損傷を最小限に抑えることができます。[3] [9]バリュートは質量に対して比較的大きな抗力を生み出すことができるため、航空宇宙用途に典型的な重量制限のあるシナリオでは魅力的です。[2]
バルルートの膨張は、通常、ガス発生器、またはラムエア入口の配置によって外部の空気を構造内に押し込むことによって行われます。[3]膨張機構の設計は、その適用を成功させる上で特に重要です。入口が小さすぎたり少なすぎたりすると、バルルートはその形状を維持できずに潰れてしまいます。一方、入口の流量が多すぎると、過圧が発生して破裂の危険が高まります。[5]したがって、バルルートは、さらされる環境条件に適合するように正確に設計する必要があります。同様に、展開もタイミングなどに関して同様の注意を払って行う必要があります。不適切な展開は、過度の減速力によって固定点が折れたり生地が裂けたりする危険があるため、故障の原因となる可能性があります。また、絡まりも潜在的なリスクの 1 つです。[5] [10]
アプリケーション
バルートはもともと初期の超音速パラシュートの不安定性に対応するために開発され、魅力的な代替手段であることが証明されました。[2]
バルルートは航空機から投下される自由落下爆弾に使用され、降下を遅らせ安定させるのに役立ってきた。 [2]
バルートは航空宇宙産業で広く使われてきた。[3]この分野での最も初期の使用例の1つは、NASAのジェミニ宇宙船に搭載された宇宙飛行士の打ち上げ脱出装置の要素として使用されたことであった。 [11]また、 1960年代半ばまでには、初期のアメリカのロケットゾンデであるアルカスの降下を遅らせるために使用されていた。 [12] 1960年代、NASAは火星などの他の惑星での空気力学的減速システムとしてのバルートの詳細な研究を行った。[3]
1984年の映画『2010年宇宙の旅』では、レオノフ宇宙船にバリュートが使用され、エアロブレーキング中の熱の影響から宇宙船を保護し、燃料を消費せずに減速し、木星の衛星イオの周りを周回する軌道を確立できるようにしました。[13]
2000年、NASAのジェット推進研究所はバルートを研究し、エアロキャプチャとエアロブレーキの両方の操作に使用できる可能性を強調しました。[2] [14]同じ時期に、欧州宇宙機関も宇宙船の制御された再突入を容易にする手段としてインフレータブルシールドの使用を評価していました。[15]
提案されている様々な惑星間大気圏探査機にはバリュートが組み込まれており、金星への想定されるミッションでは、バリュートは大気圏への突入を制御するだけでなく、センサーペイロードの浮力サポートとしても機能する。[2] [16]火星の着陸機も大気圏への直接突入時にバリュートを使用する可能性があり、繭型のバリュートは地球周回軌道上の軌道移転機にも採用される可能性がある。特に大型のバリュートは、太陽系周辺の様々な惑星で惑星エアロキャプチャの目的で使用される可能性がある。[2]さらに、膨張式張力円錐バリュート技術を使用した拡張設計が、ナノサットの軌道離脱や低地球軌道からの低質量（< 1.5 kgまたは3.3 lb）衛星の回収用に提案されている。[6] [17]
2012年初頭、アルマジロ・エアロスペースはSTIG-Aロケットの試験中にバリュートを使用した。[18] [19] 2015年2月、デンマークの非営利航空宇宙組織コペンハーゲン・サボービタルズは、同社のNexøロケット用のバリュートの試験に取り組んでいた。[20] 2018年4月、イーロン・マスクは、スペースXがロケットの第1段を定期的に着陸させ始めた後、ファルコン9の第2段を「巨大なパーティーバルーン」の助けを借りて回収するとツイートした。 [21]しかし、計画は中止された。2019年8月、ロケットラボの創設者兼CEOのピーター・ベックは、超音速減速用のバリュートを利用してエレクトロンロケットの下段を回収し、ヘリコプターで空中でステージを捕獲できるようにすると発表した。[22]
参考文献
- ^ 「バルーン（バルーンパラシュート）」. Stratocat . Stratopedia . 2023年8月22日閲覧。
- ^ abcdefgh Hall, Jeffery L. (2000 年 5 月 2 日). 「惑星エアロキャプチャのための Ballute 技術のレビュー」(PDF) .ジェット推進研究所.
- ^ abcdef Mayhue, Robert J.; Eckstrom, Clinton V. (1969 年 5 月)。「直径 18 フィート (5.49 メートル) のバリュート減速機の超音速展開による飛行テスト結果」(PDF)。ntrs.nasa.gov。
- ^ Mastromarino III, Anthony R.; Carnasciali, Maria-Isabel (2014). 「計算流体力学を用いたバルルートの空力研究」(PDF) . newhaven.edu.
- ^ abc von Bengtson、クリスチャン (2014 年 1 月 30 日)。 「バルートという名の野郎」。有線.com。
- ^ ab 「NanoSat 軌道離脱および回収システム (DRS) が新たなミッションを可能にする」。会議論文。Small Sat 2011。2011 年。2012 年1 月 22 日閲覧。
- ^ グリーベル、ハンネス (2011). 「バルート宇宙船の構成オプション」。膨張式極超音速ドラッグバルーン (バルート) で火星の高高度に到達。ビューエグ+トイブナー。 33～43ページ。土井：10.1007/978-3-8348-9911-8_4。ISBN 978-3-8348-1425-8。
- ^ イアン・クラークとエリック・ブランドー（2019年6月29日）。「大型超音速バルート：テストと応用」（PDF）。ジェット推進研究所。
- ^ 「超音速バルート製造の最先端」。コペンハーゲン・サブオービタルズ。 2020年6月28日閲覧。
- ^ 「改良されたバルート設計の落下テスト」。コペンハーゲン・サブオービタルズ。 2020年6月28日閲覧。
- ^ 「一連のブレークスルー」 hq.nasa.gov 。 2020年6月28日閲覧。
- ^ JJ Graham, Jr. (1965年12月). 「Arcasロケットゾンデの遅延用Balluteの開発」(PDF)。空軍ケンブリッジ研究所。2020年6月29日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。
- ^ 「映画：2010年。宇宙からの接触（1984年）、ロイ・シャイダー：ヘイウッド・フロイド博士」。IMDb 。 2022年12月31日閲覧。
減速するための燃料が足りないので、エアロブレーキングと呼ばれる技術を使おうとしている。理論上は、盾の代わりに「バリュート」と呼ばれるものを使って木星の大気圏外層に入る。大気圏で減速し、木星の重力でつかまってダークサイドの裏側へ飛ばされる。
- ^ Christensen, Bill (2009 年 4 月 21 日)。「極超音速宇宙船用バルルートの研究」space.com。
- ^ Marraffa, L.; Kassing, D.; Baglioni, P; Wilde, D.; Walther, S.; Pitchkhadze, K.; Finchenko, V. (2000 年 8 月)。「インフレータブル再突入技術: 飛行実証と将来の展望」(PDF)。欧州宇宙機関。
- ^ Medlock, Kristin L. (Gates); Longuski, James M.; Lyons, Daniel T. (2005). 「惑星探査ミッション中の進入および降下用のデュアルユース バルルート」(PDF) . engineering.purdue.edu.
- ^ 「宇宙船の減速用に取り付けられた膨張式バリュート」IEE Xplore、2000 年 2 月。
- ^ 「アルマジロがSTIG-Aロケットを打ち上げ、バルートの素晴らしい画像を撮影」。2012年7月17日閲覧。
- ^ 「再突入システム - CubeSat 回収システム」。アンドリュース スペース。2008 年。2012 年 1 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年12 月 24 日閲覧。
- ^ 「ワープスピード、ズールーさん！」（デンマーク語）Ingeniøren . 2015年2月25日. 2018年4月22日閲覧。
- ^ イーロン・マスク（2018年4月16日）。「SpaceXは巨大なパーティー用風船を使ってロケット上段を軌道速度から戻すことに挑戦する」。Twitter。
- ^ 「ロケットラボは本当にヘリコプターでロケットをキャッチできるのか？！」Everyday Astronaut 2019年8月10日。 2019年10月15日閲覧。
外部リンク
- parachutehistory.com のバルート
- scitechdaily.com の Ballute ニュース