月面レゴリス模擬物質

月面レゴリス模擬物質は、月面レゴリスの化学的、機械的、工学的、鉱物学的、または粒度分布特性を近似するために合成された地球上の物質です。^{[ 1 ]}月面レゴリス模擬物質は、月面レゴリスの材料の取り扱い、掘削、輸送、および使用を研究したい研究者によって使用されます。実際の月面レゴリスのサンプルは、そのような研究には少なすぎ、小さすぎ、地球の大気にさらされて汚染されています。

アポロ計画の準備段階では、宇宙飛行士が月面で遭遇すると予想される土壌をシミュレートするために、砕いた地球の岩石が最初に使用されました。^{[ 2 ]}場合によっては、これらの初期の模擬物質の特性は実際の月の土壌とは大きく異なり、月面に広く存在する細かい鋭利な塵の粒子に関連する問題は予想外でした。^{[ 3 ]}

アポロ計画後、特にコンステレーション計画の開発期間中に、さまざまな組織や研究者によって製造された月面模擬物質が大量に生産されました。これらの模擬物質の多くは、区別するために3文字の頭字語（例：MLS-1、JSC-1）と、後継バージョンを示す番号が付けられました。これらの模擬物質は、高地土壌と月の海土壌に大別され、通常は類似の地球上の岩石（高地には斜長岩、月の海には玄武岩）を粉砕してふるいにかけることによって製造されました。アポロ計画やルナ計画で持ち帰られたサンプルは、元素化学や粒度分布などの特定の特性を対象とするための参照物質として使用されました。これらの模擬物質の多くは、著名な月科学者ラリー・テイラーによって、品質管理の欠如や、文書化された目的のないナノ相鉄などの機能に無駄な費用を費やしたとして批判されました。^{[ 4 ]}

JSC-1および-1A

JSC-1（ジョンソン宇宙センター第1号）は、1994年にNASAとジョンソン宇宙センターによって開発された月面レゴリス模擬物質である。開発者たちは、これを月の海（マリア）の土壌に近づけることを意図していた。これは、ガラス含有量の高い玄武岩質の火山灰から作られた。^{[ 1 ]}

2005年、NASAはOrbital Technologies Corporation（ORBITEC）と3つのグレードの模擬物質の第2バッチの契約を結んだ。^{[ 5 ]}

• JSC-1AF、微細、 平均サイズ27μm
• JSC-1Aは、JSC 1の複製で、 サイズは1mm未満です。
• JSC-1AC、粗粒、粒径分布<  5mm

NASAは2006年にJSC-1Aを14トン、AFとACをそれぞれ1トンずつ受け取った。さらにJSC-1Aを15トン、 JSC-1Fを100kg、ORBITECが商業販売用に製造したが、ORBITECはもはや模擬物質を販売しておらず、Sierra Nevada Corporationに買収された。NASA太陽系探査研究仮想研究所（SSERVI）では、8トンの市販JSC-1Aの砂箱を日単位でレンタルできる。 ^{[ 6 ]}

JSC-1Aはアルカリ溶液中でジオポリマー化して、岩のように硬い材料を生成する。^{[ 7 ] [ 8 ]}試験では、「月面」ジオポリマーの最大圧縮強度と曲げ強度は、従来のセメントに匹敵することが示されている。^{[ 8 ]}

JSC-1とJSC-1Aは現在、NASAセンター以外では利用できなくなっています。

これまで開発された月面模擬物質のほとんどは、NASA以外ではもはや製造も配布もされていません。Zybek Advanced Products、ORBITEC、Deep Space Industriesなど、複数の企業が営利目的で月面模擬物質の販売を試みましたが、いずれも大きな成功を収めていません。NASAは模擬物質を販売したり、無制限に無償で配布したりすることはできませんが、助成金受賞者に対して一定量の模擬物質を提供することは可能です。

最近、いくつかの月面模擬物質が開発され、市販されているか、大型レゴリス容器に入れてレンタルできるようになっている。これらには、OPRL2N標準代表月海模擬物質^{[ 9 ]}と標準代表月高地模擬物質^{[ 10 ]}が含まれる。オフプラネットリサーチ社は、 LCROSSミッションで特定された揮発性物質を含む月極氷レゴリス模擬物質など、月面の特定の場所向けにカスタマイズされた模擬物質も製造している。

その他の模擬物質としては、セントラルフロリダ大学を拠点とする非営利団体Exolith Labが製造・配布している月面高地模擬物質（LHS-1）^{[ 11 ]}と月面海模擬物質（LMS-1）^{[ 12 ]}がある。^{[ 13 ]}

インド宇宙研究機関は、チャンドラヤーン計画のためにLSS-ISAC1と呼ばれる独自の月面高地土壌模擬物質を開発した。^{[ 14 ] [ 15 ]}この模擬物質の原材料は、タミル・ナードゥ州のシタンプーンディ村とクンナマライ村から調達された。^{[ 16 ] [ 17 ]}

2020年には、タイの独立研究者チームが国内資源を使用してタイ月面模擬物質バッチ1（TLS-1）^{[ 18 ]}を開発しました。これは、アポロ11号のサンプルの特性に基づいた、国内で初めて成功した模擬物質の製造試みです。^{[ 19 ] [ 20 ]}製造された模擬物質を使用して、宇宙工学や材料工学の分野でもさらに応用が行われました。^{[ 21 ]}

• 月の土壌
• 火星のレゴリス模擬物質
• 月の石

• Cooper, Bonnie (2007). "Appendix C: Lunar soil simulants". In Schrunk, David G.; Sharpe, Burton L.; Cooper, Bonnie L.; Thangavelu, Madhu (eds.). The Moon: resources, future development, and settlement (2nd ed.). Springer. pp. 257–268. ISBN 978-0-387-36055-3.
• Carpenter, P.; Sibille, L.; Wilson, S.; Meeker, G. (2006). "Development of Standardized Lunar Regolith Simulant Materials". Microscopy and Microanalysis. 12 (Suppl. 02) (S02): 886–887. Bibcode:2006MiMic..12..886C. doi:10.1017/S143192760606301X. hdl:2060/20060004752.
• McKay, D. S.; Carter, J. L.; Boles, W. W.; Allen, C. C. & Alton, J. H. (1993). "JSC-1: A new lunar regolith simulant". Lunar and Planetary Science XXIV. Lunar and Planetary Science Conference. pp. 963–964. Bibcode:1993LPI....24..963M.
• Klosky, J. Ledlie; Sture, Stein; Ko, Hon-Yim & Barnes, Frank (1996). "Mechanical Properties of JSC-1 Lunar Regolith Simulant". In Johnson, Stewart W. (ed.). Engineering, Construction, and Operations in Space 5: Proceedings of the Fifth International Conference on Space '96 held in Albuquerque, New Mexico, June 1–6, 1996. Fifth International Conference on Space '96 held in Albuquerque, New Mexico, June 1–6, 1996. New York: American Society of Civil Engineers. pp. 680–688. doi:10.1061/40177(207)94. ISBN 0-7844-0177-2.
• Zheng, Yongchun; Wang, Shijie; Ouyang, Ziyuan; Zou, Yongliao; Liu, Jianzhong; Li, Chunlai; Lia, Xiongyao; Feng, Junming (2009-02-02). "CAS-1 lunar soil simulant". Advances in Space Research. 43 (3): 448–454. Bibcode:2009AdSpR..43..448Z. doi:10.1016/j.asr.2008.07.006.