蘭月

蘭月
揽月

2023年に計画されている蘭越月着陸船の模型（推進段階に取り付けられている）
メーカー	キャスト
原産国	中国
オペレーター	CMSA
アプリケーション	中国の月探査計画の一環としての有人月面着陸
仕様
宇宙船の種類	有人
打ち上げ質量	約26,000 kg (57,000 lb) (推進段を含む) [1]
乗員定員	2 [1]
力	太陽
装置	有人月面探査車[2]
政権	低地球軌道、月トランスファー軌道、月軌道、月面
生産
状態	開発中

蘭月（中国語：揽月、ピンイン：lǎn yuè、直訳すると「月を抱く」）着陸機は、以前は中国有人月面着陸機（中国载人月面着陆器）または単に月面着陸機（月面着陆器）として知られており、中国宇宙科学院が開発中の宇宙船です。着陸機の目的は、2人の宇宙飛行士を月面に運び、一定期間後に月周回軌道に戻すことです。[2] 着陸機の最初の月面着陸^の試みは、2030年までに行われると想定されています。^[1]

有人月面着陸船と次世代有人宇宙船「梦舟」の正式名称が、中国有人宇宙機関（CMSA）によって2024年2月24日に発表された。 ^{[3] [4]} 「蘭越」の英語訳としては「Embracing the Moon（月を抱く） 」があり、 「梦舟」の英語訳としては「Vessel of Dreams（夢の船）」や「Dream Vessel（夢の船）」がある。^[4]

少なくとも2021年8月以降、西側諸国の報道機関は、中国の主要な宇宙船請負業者が月面ミッション用の有人着陸システムの開発に取り組んでいると報じている。^{[5] 2023年7月12日、湖北省}武漢市で開催された第9回中国（国際）商業航空フォーラムで、CMSAの副主任設計者である張海蓮氏は、2030年までに2人の宇宙飛行士を月に着陸させる予備計画を公表した。この計画では、宇宙飛行士は月面着陸時に月の岩石やレゴリスのサンプルの収集を含む科学的作業を行う。月面に短期間滞在した後、収集したサンプルを宇宙船で月周回軌道に戻し、その後地球に持ち帰る予定である。^[1]

予備計画では、開発中の長征10号ロケットによって、推進段階に接続された新しい月面着陸船で構成される「着陸セグメント」が説明されています。これらは一緒に、開発中の長征10号ロケットによって、月周回軌道（TLI）に自律的に打ち上げられる予定です。着陸船と推進段階の配置は、2020年の嫦娥5号と2024年の嫦娥6号ロボット月サンプルリターンミッションの着陸船と周回船の構造に多少似ていますが、ロボットミッションの周回船とは異なり、有人着陸船の推進段階は月軌道にとどまるのではなく、着陸船と一緒に月軌道から下降します。^[1]（推進段階は、下降の最終段階で有人着陸船から分離した後、制御された衝突着陸を行い、着陸船自体は動力による軟着陸を試みます）。

2024年4月24日、中国有人宇宙機関（CMSA）の林希強副局長は、蘭越着陸機を含む中国の月探査ミッション用のさまざまな製品の初期開発が完了したと述べた。林によると、着陸機と他のミッションセグメントの機械部品と熱部品が製造され、必要なロケットエンジンが高温燃焼試験を受けている。林はさらに、プロトタイプの製造とテストが本格化しており、有人月探査発射場が現在、海南省の既存の沿岸文昌宇宙港の近くに建設中であると詳しく説明した。 ^[6] 2024年10月29日、CMSAは着陸システムの2つのモジュール（おそらく着陸機とその推進段階）の分離テストが実施されたと発表した。^[7]

開発中の月面着陸船の模型が、2023年2月24日に北京の中国国家博物館で開催された中国の有人宇宙飛行計画30周年を記念する展示会で公開された。 ^[2]

開発中の着陸船の物理モデルを、2023年7月12日の張海蓮のプレゼンテーションと併せて考えると、将来の宇宙船には以下のコンポーネントが含まれることが示唆されている：4基の7500ニュートンのメインエンジン、精密な操縦のための多数の姿勢制御スラスタ、2人の宇宙飛行士を運ぶことができる格納式月面車、ドッキング機構（孟舟宇宙船とのドッキング用）、乗組員ハッチ（船外活動用）、着陸脚の1つに取り付けられたはしご、2つの太陽電池アレイ、さまざまなアンテナとセンサー。^{[1] [2]}

燃料満載の着陸セグメント（月着陸船と推進ステージ）の推定質量は26,000kg（57,000ポンド）である。^[8]

有人着陸船の模型には、着陸船の外壁に収納された四輪ローバーが含まれています。CMSAは以前、民間、公共、教育機関に将来の月面ローバーの開発計画を提出するための公募を行いました。CMSAによると、公募に応じて14のグループが提案を提出し、14の提案のうち11が専門家のレビュー段階に進みました。2023年10月24日、CMSAは、提出された残りの11の提案のうち2つが詳細設計段階に進み、他の6つのグループは提案の革新的な側面の研究を継続できるように継続的なサポートを受けることを発表しました。^[9] 2024年10月29日、CMSAは2つのチーム（1つのチームは中国宇宙技術研究院、もう1つのチームは上海宇宙飛行技術研究院）に月面ローバーのプロトタイプを開発するための契約を授与し、生産作業が進行中です。提案されたローバーの名前の公募が予定されています。^[10]

雑誌の文献を調査すると、計画中の月面探査車には、高速移動時の滑り止めと操縦安定性を高めるために、「差動ブレーキ」と「オフグラウンド検出」技術が組み込まれる可能性があることが明らかになった。設計検証の目的でエンジニアリングプロトタイプが構築されている。^[11]

この探査車の計画質量は約200キログラムで、2人の宇宙飛行士を運ぶことができ、約10キロメートルの移動距離が予定されている。^{[1] [8]}

CMSAの有人月面着陸計画では、着陸セグメントは最初に長征10号ロケットによって地球・月間のトランスファー軌道に投入され、その後自力で月周回軌道を獲得する。その後、別途打ち上げられた孟舟宇宙船（以前は次世代有人宇宙船と呼ばれ、アポロ計画のアポロ司令・機械船に類似したもの）との月周回軌道でのランデブーとドッキングを待ち、その後2人の宇宙飛行士が着陸船に乗り換え、孟舟から切り離され、着陸セグメントを操縦して月面着陸を試みる。^[1]

着陸セグメントの動力降下フェーズでは、「段階的降下」コンセプトを採用します。このコンセプトでは、着陸機と推進ステージを組み合わせたものが月周回軌道から降下を開始し、推進ステージが必要な減速を提供します。スタックが表面に近づくと、着陸機は推進ステージから分離し、着陸機自身の力で動力降下と軟着陸を完了します（その間、廃棄された推進ステージは着陸機から安全な距離離れた月面に衝突します）。ミッションの表面部分の終了時には、完全な月着陸機が宇宙飛行士が月周回軌道に戻るための上昇車両として機能します。^[2]新華社通信の報道によると、着陸機は自律飛行操作も可能になります。^[8]

2022年時点で、着陸システムは2人の宇宙飛行士による月面での6時間の滞在を可能にすると想定されている。^[12]引用されている「月面での6時間の滞在」が着陸船の月面での合計時間を指すのか、宇宙飛行士の表面での船外活動時間を指すのかは情報源からは不明である。後者の場合、提案されている表面ミッションの期間は、米国のアポロ11号とアポロ12号のミッションで実行されたものに匹敵することになる。前述の武漢での2023年航空宇宙フォーラムで、張海蓮氏は、8時間以上の耐久期間を持つ月面船外活動宇宙服が現在開発中であると述べた。^[1]

2024年9月28日、CMSAは、宇宙飛行士が月の低重力環境で船外活動を行うことを可能にするために設計された宇宙服を発表しました。このEVAスーツは、中国の現在の飛天軌道クラスのEVA宇宙服と比較して軽量に設計されています。新しい宇宙服は、月面環境で遭遇する放射線、温度変化、ほこりから宇宙飛行士を保護します。また、この宇宙服は、宇宙飛行士がしゃがんだり、かがんだりするなどの動作を実行できるようにし、複雑な月の地形での作業を容易にします。現在、新しい宇宙服に名前を付けるための公募が進行中です。^[13]

中国科学院のメンバーは、予定されている有人月探査計画のための場所選定研究（「提案」）を開始した。30の主要着陸地点が特定された（予備リスト106と暫定リスト50から絞り込まれた）。30地点は、月の北極と南極の両方と、月の表側と裏側に位置する。乗組員の安全と工学的実現可能性を考慮しながら、ミッションの科学的価値を最大化することを目的とした多数の基準がチームによって検討された。30の主要地点の例には、次のものがある：月の表側の伊那クレーター/窪地、ライナー・ガンマ、リマエ・ボーデ、月の裏側のアポロ盆地、エイトケン・クレーター、モスクワの海、月の南極地域のシャクルトン・クレーター、月の北極地域のエルミート・クレーター。^[14]

南京航空航天大学と中国宇宙飛行士研究訓練センターのチームも、特定の着陸地点と着陸期間に基づいた予備的な軌道設計を行っている。特に、チームは、2027年から2037年までの期間をカバーする、リマエ・ボーデ、ボーデクレーターの西にある一連の月の小溝、モスクワ海を含む7つの潜在的な着陸地点に基づいて、地球-月間の可能な遷移軌道を分析した。 ^[15]この分析では、ミッション効率要因とエンジニアリング制約を定量化する動的重み付け法と、軌道設計と着陸地点/時間選択の計算効率を最適化するための擬似状態軌道モデルの適用を採用した。^[15]

擬似状態モデルは、1969年にJSウィルソン^[16]によって地球-月間宇宙船の移行軌道を研究するために初めて提案されました。地球-月-宇宙船の3体系の文脈では、擬似状態法は通常、軌道設計の従来のパッチ円錐法よりも計算効率が優れています。 ^[17]

パッチ円錐法は、本質的には、さまざまな物理的制約を考慮しながら、月の重力の影響圏によって定義される交差点で2つの（ケプラーの）2体楕円（円錐）を「パッチ」でつなぎ合わせようとするものである。この方法では大きな誤差が生じる可能性があるが、これは不安定で時間のかかる反復計算プロセスによって制御できる可能性がある。^{[17]擬似状態モデルは、}擬似状態変換球（PTS）を定義することで円錐パッチ法を修正し、宇宙船の軌道が制限された3体問題の近似解として計算される領域である。この方法は、まず、地球-宇宙船間の最初の単純な2体楕円を計算し、それを使って宇宙船の位置を月のPTS（宇宙船の擬似状態）内の点に伝播させ、次に近似的な制限付き3体解を適用して擬似状態をラプラス球の表面上の点に逆伝播させ、これが月の重力影響圏の始まりを定義します。最後に、月-宇宙船間の2体円錐を計算し、宇宙船の位置をラプラス球の表面から任意の近月点に順伝播させます。^[17] 2つのモデルで使用されるラプラス球と重力影響圏の概念は、ほぼ円軌道を持つ地球-月系に適用すると、次のように表されます。

$${\displaystyle R_{\text{ラプラス}}\;=\;D\;\left({\frac {m}{M}}\right)^{2/5},}$$

ここで、はラプラス球の半径、は地球と月の平均距離、は月の質量、は地球の質量です。厳密に言えば、ラプラス球は球ではなく、重力質量の経路の各点で定義される変化する超曲面です。月のラプラス球を計算するための基準は、地球の重力を摂動力として扱いながら、月の重力を対象領域に作用する主要な力として分析することです。^{[18] [19]}ラプラス球はヒル球とは異なり、ヒル球の計算には安定した軌道の存在が必要ですが、ヒル球では必要ではありません。^[18]${\displaystyle R_{\text{ラプラス}}}$${\displaystyle D}$${\displaystyle m}$${\displaystyle M}$

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