マステン・スペース・システムズ

マステンのXombie（モデルXA-0.1B）は、2009年10月7日に行われた月着陸機チャレンジのレベル1競技で、平均着陸精度16センチメートル（6.3インチ）で15万米ドルの2位を獲得した。^{[ 5 ]} 

これら2機の機体の主な目的は、マステン社が独自に開発したGN&Cシステムを使用して、安定した制御飛行を実証することであった。XA-0.1Bは当初、推力1,000ポンド（4kN ）のエンジンを4基搭載していたが、2009年春に推力750ポンド（3kN ）のエンジン1基で駆動するように改造された。^{[ 13 ]} 2009年10月までに、再生冷却式イソプロピルアルコールと液体酸素のロケットエンジンは、約900ポンド（ 4kN）の推力で稼働していた。^{[ 14 ]}   

「ゾンビ」という愛称で呼ばれるXA-0.1Bは、2009年9月19日に初めてテザーから解放されて飛行し^{[ 15 ]} 、2009年10月7日に月着陸船チャレンジレベル1の2位賞金15万ドルを獲得した^{[ 16 ]。}

2016年10月、NASAは火星2020ミッションの着陸に向けた自律降下・上昇動力飛行試験台（ADAPT）実験技術の一環として、着陸視覚システム（LVS）の試験にXombieを使用したと報告した。^{[ 17 ]}マステンがXombieの空中再点火と垂直着陸に成功したのを見て、SpaceXはファルコン9ブースターへの使用に向けてこの技術の評価を開始した。^{[ 18 ]}

2017年3月7日現在  Xombieは224回飛行した。^{[ 19 ]}

マステンのXoie（モデルXA-0.1E）は、2009年10月30日に行われた月着陸機チャレンジのレベル2で100万米ドルの賞金を獲得した。往復競技飛行での2回の着陸の平均精度が約7.5インチ（190 mm）で、着陸精度の合計でArmadillo Aerospaceをわずか24インチ（610 mm ）上回った。^{[ 7 ] [ 20 ]}  

Xoieはアルミニウム製のフレームを持ち、Mastenの750ポンド力（3 kN）推力エンジンのバージョンを搭載し、約1,000ポンド力（4 kN）の推力を発生しました。この機体は「Xoie」という愛称で呼ばれ、2009年10月30日に月着陸船チャレンジのレベル2の資格を得ました。^{[ 21 ]}  

Xaero再利用型打ち上げロケットは、垂直離陸・垂直着陸 (VTVL) ^{[ 22 ]}ロケットで、 2010～2011 年に Masten 社によって開発されました。NASA の Flight Opportunities Program (当初は Commercial Reusable Suborbital Research/CRuSR プログラムとして知られていた) の下で研究ペイロードを運搬するための潜在的な準軌道再利用型打ち上げロケット (sRLV) として NASA に提案され、最初の飛行では 5 ～ 6 分間で高度30 キロメートル (19マイル)に到達し、 10 キログラム (22ポンド)の研究ペイロードを運搬しました。^{[ 22 ]}推進力は1,150 ポンド力 (5.1 kN)のCyclops-AL-3ロケットエンジンで、イソプロピルアルコールと液体酸素を燃焼させました。^{[ 23 ] [ 24 ]}   

最初の Xaero テスト機は、111 回目の飛行で破壊されるまでに 110 回のテスト飛行を行いました。2012 年 9 月 11 日に行われた記録的な^{[ 25 ]}飛行中、降下中にエンジンのバルブが開いたままになり、これが制御システムによって感知されました。設計どおり、飛行終了システムが作動し、機体が航続距離の安全上の問題を引き起こす前に破壊されました。^{[ 26 ]}最後のテスト飛行は、より高い風荷重と高度で機体をテストすることを目的としており、高度 1 キロメートルまで飛行し、より高い上昇および降下速度での飛行制御をテストしてから、正確な着陸地点に戻る予定でした。上昇と降下の初期部分は正常でしたが、スロットルバルブが固着したため、計画された精密着陸の前に飛行が終了しました。^{[ 25 ]}

Xaero-BはXaeroの後継機で、エンジンを常時稼働させた状態で高度6キロメートル（3.7マイル）まで到達する能力を持っていた。Xaero-Bの高さは15～16フィートで、Xaeroは12フィートだった。Xaero-Bは燃焼試験と試験飛行を行った。^{[ 27 ] [ 28 ]}当初は高度20キロメートル（12マイル）から30キロメートル（19マイル）までの初期高度まで、研究飛行の大部分に使用される予定だった。^{[ 29 ]}この機体は2017年4月の試験飛行で損傷したため、現在は退役している。飛行回数は75回だった。^{[ 30 ]}   

Xodiacは2016年に導入されたVTVLロケットです。^{[ 27 ] [ 31 ] [ 32 ]}加圧式LOX / IPA推進剤と再生冷却エンジンを搭載しています。飛行では月や火星への着陸をシミュレートできます。^{[ 33 ]} Xodiacが飛行中にタフトストリングの気流テストを実施しているビデオ。^{[ 34 ]} Xodiacは2025年5月28日、飛行中の異常により176回目の飛行中に失われました。 ^{[ 35 ]}

Xogdorは、Mastenが2023年に導入を計画していたVTVL機体である。Mastenで開発された6番目のVTVLテストベッドとして、XogdorはXodiacで行われた作業を改善し、最高時速447マイル（719 km/h）での降下および着陸技術をテストする予定だった。^{[ 36 ]}  

Xeus（ゼウスと発音）は、垂直着陸・垂直離陸式の月着陸船実証機でした。Xeusは、RL10メインエンジンを搭載したセントール上段（ユナイテッド・ローンチ・アライアンス製）に、4基のカタナ垂直スラスタを追加したものでした。量産型Xeusは、使い捨てバージョンを使用した場合、最大14トン（後に10トンに修正）のペイロード、再利用可能なバージョンを使用した場合、最大5トンのペイロードで月面に着陸できると推定されていました。^{[ 37 ]}

実証機Xeusに搭載された損傷したセントールは、地球飛行に限定された。量産型は製造上の欠陥がなく、宇宙運用が認証されている必要があった。有人飛行の認証も必要だったかもしれない。セントールの供給元であるユナイテッド・ローンチ・アライアンスは、XeusをeXperimental Enhanced Upper Stageの略称と呼んだ。提案された設計の詳細は、「Experimental Enhanced Upper Stage (XEUS): An afford large lander system」という論文で説明されている。^{[ 38 ]}

Xeus着陸機に搭載された各カタナエンジンは、水平着陸時に3,500ポンド（16kN ）の推力を発生させると考えられていた。 ^{[ 39 ]} 2012年12月、マステン社は、全アルミニウム製の2,800ポンド（12kN ）の再生冷却エンジン、KA6Aを実証した。^{[ 40 ]}  

このビデオでの講演では、Xeusが発表され、NASAの宇宙探査車ローバーと2人の宇宙飛行士がXEUSのペイロード候補として紹介された。^{[ 37 ]}

2014年4月30日、NASAはMasten Space SystemsがLunar CATALYSTイニシアチブに選ばれた3社のうちの1社であることを発表した。^{[ 10 ]} NASAは2014年9月にMastenと資金提供のない宇宙法協定（SAA）を締結した。SAAは2017年8月まで有効で、22のマイルストーンがあり、「商業用月面着陸機を可能にするハードウェアとソフトウェアのエンドツーエンドの実証」を求めている。^{[ 41 ]}

2015年12月、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）は、XEUSのメインボディをセントール上段から開発中の先進極低温進化ステージ（ACES）にアップグレードし、ペイロードを大幅に増加させる計画を立てていた。 ^{[ 42 ] [ 43 ]}マステン・スペースは、XLファミリーの貨物着陸機の開発経験をXEUSファミリーの着陸機に取り入れるつもりだった。^{[ 44 ]}

2016年8月、ULAの社長兼CEOは、ULAはバルカンとACESの両方を有人試験にかけるつもりだと述べた。 ^{[ 45 ]}

XL -1は、マステンが月面カタリスト計画（SAAM ID 18250）の一環として開発していた小型貨物月着陸船である。 ^{[ 10 ] [ 46 ]} MXP-351で駆動する場合、XL-1は100キログラム（220ポンド）のペイロードを月面に着陸させるように設計されていた。 ^{[ 47 ]} 

2017年8月現在、マステン・スペースはXL-1にXL-1Tで試作中の4基のメインエンジンと約2,400キログラム（5,300ポンド）の湿重量を期待していた。^{[ 48 ] [ 44 ]} 

2016年10月11日、マステン・スペース社は、社内でMXP-351と呼ばれる新型二元燃料エンジンの試験噴射の様子を映した動画をツイートした。この試験では、既存のエンジンに実験的なインジェクター（初代「マチェーテ」）を取り付け、225ポンド（1.00kN ）の推力を発生させた。MXP-351を使用して月面着陸を行う3Dプリント再生月面エンジンの開発は継続された。2017年3月現在  着陸機の地上試験台であるXL-1T用の、推力1,000ポンド（4.4kN ）のMacheteエンジンが製造されていた。 ^{[ 47 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]} 

2017年10月、NASAは月面探査CATALYST協定を2年間延長した。^{[ 52 ]}

2018年11月29日、マステン社がNASAの商業月面ペイロードサービス（CLPS）契約に入札する資格があると発表された。^{[ 11 ]}もしNASAがこの提案を受け入れて製造することになれば、月面着陸は2021年より早くは行われないだろう。^{[ 53 ]}

2020年4月8日、NASAはマステン社を、XL-1着陸機で2022年に月の南極へ8つのペイロード（9つの科学技術機器を含む）を輸送する企業として選定した。マステン社はペイロードの運用も担当し、2024年から始まる有人月面探査の基盤構築に貢献する。ペイロードには、月面の組成評価、精密着陸技術の試験、月面放射線の評価を行う機器が含まれており、NASAのアルテミス計画の一環として、商業月面ペイロードサービス（CLPS）イニシアチブの下で輸送される。7,590万米ドルの契約には、ペイロードの統合、地球からの打ち上げ、月面への着陸、そして少なくとも12日間の運用を含む、機器輸送のエンドツーエンドのサービスが含まれている。ペイロードは主に、最近の 2 つの NASA 提供月面ペイロード (NPLP) および月面機器および技術ペイロード (LSITP) 公募を通じて開発されました。^{[ 54 ]}

2020年8月26日、マステン社は、最初のXL-1ミッションであるマステンミッションワンがスペースX社によって打ち上げられると発表したが、当時、どのスペースX社のロケットで打ち上げられるかは公表されていなかった。^{[ 55 ]}

2021年6月23日、マステン社はCOVID-19パンデミック関連の問題により、マステン・ミッション・ワンの打ち上げが2023年11月に延期されたと発表した。^{[ 1 ]}

XL -1Tは、XL-1とXEUSの地上技術およびプロセス実証機でした。打ち上げ後に月着陸船への車両アクセスがないため、マステンの段階的な設計およびテスト開発手法は困難で非常に高価になるため、地上飛行テストベッドが使用されました。XL-1と同様に、XL-1TはNASA CATALYST（SAAM ID 18250）とのパートナーシップで開発されました。^{[ 48 ]}

XL-1T は、乾燥質量が 588.93  kg、湿潤質量が 1270.68  kg と予想されており、XL-1 より軽量であった。機体には、25% から 100% (4:1) の間でスロットル調整が可能な 4 基の Machete 4400 N メインエンジンが搭載されていた。推進剤は MPX-351 であった。ヨーとピッチは差動スロットルで制御された。ロールを制御するために 4 基の 22 N ACS スラスタが使用された。^{[ 48 ]}

XL-1Tの多くの特徴は、意図的にXL-1と似たように作られました。これには、マルチエンジンアーキテクチャ、アビオニクス、ソフトウェア、燃料、慣性運動、スロッシング管理、ミッション設計ツールなどが含まれます。^{[ 48 ]}

マステンは、実験用宇宙飛行機XS-1の開発のため、DARPAから300万米ドルの契約を獲得した。^{[ 56 ]} DARPAがフェーズ2をボーイングに授与したため、プロジェクトは終了した。^{[ 57 ]}

Broadswordは、Masten Space Systemsが米国政府向けに開発していた、25,000ポンド力（110 kN）のメタン/液体酸素ロケットエンジンでした。高度な製造技術により、このエンジンは、成長を続けるCubeSatおよび小型衛星打ち上げ市場向けに、より低コストの再利用可能な打ち上げサービスを提供するために使用できるとされていました。^{[ 59 ]}プロトタイプエンジンは、アルミニウム製で、1.5か月かけて製造されました。エンジンは、ボルトで固定された3つの部品で構成されていました。^{[ 19 ]}このエンジンは、エキスパンダーサイクルを使用し^{[ 61 ]} 、真空中でベルエクステンションを使用して35,000ポンド力（160 kN）を生成するように計画されていました。^{[ 60 ]}  

技術実証ユニットの開発は2016年9月に完了した。燃焼試験キャンペーンは、6回のエンジン始動成功の実証をもって終了した。

2017年現在改良を加えた第2の開発ユニットは、飛行資格を取得することを目的として、ティッピングポイント計画の下でNASA向けに開発されていた。^{[ 62 ]}

カトラスは、マステン・スペース・システムズが米国政府向けに開発していた、推力25,000ポンド（110kN ）のメタン/液体酸素ロケットエンジンでした。アルミニウム合金を積層造形技術で製造しました。 ^{[ 63 ] [ 65 ]}カトラスは、ガス発生器サイクルを使用する低コストの使い捨て上段エンジンへと発展しました。フェーズ2 SBIR助成金が交付されなかったため、開発は保留されました。^{[ 64 ]} 

カタナ級エンジンは、最大4,000ポンド力（18 kN）の推力を発生させ、再生冷却されるように設計されました。無制限の稼働時間と良好なスロットル応答性を実現するように設計されました。^{[ 66 ]}全アルミニウム製のカタナ KA6A Regen 2800 lbf エンジンの LOX/IPA（イソプロピルアルコール）燃焼によるシェイクダウンテストのビデオ。^{[ 67 ]}  

マチェーテは、マステン・スペース・システムズがXL-1月着陸船の月面着陸を可能にするために開発していた、推力調整可能なロケットエンジンの設計ファミリーの名前である。マチェーテ・ロケットエンジンは、無毒で貯蔵可能な自己着火性推進剤MXP-351を燃焼させた。最初のマチェーテは、2016年にMXP-351の試験に使用された実験的なインジェクター設計を備えており、225 ポンドの推力を発生した。2017年3月現在 マステンは、再生冷却式推力室を備えた積層造形エンジンにするために設計を変更していた。マチェーテエンジンは、 (XL-1T)と呼ばれる地上試験台バージョン向けに1000ポンドの推力を発生させるようにスケールアップされていた。^{[ 47 ]}

MXP-351は、マステン・スペース社が小型月着陸船の燃料として開発した自己着火性二成分推進剤の社内名称です。従来のNTO/MMH二成分推進剤とは異なり、MXP-351の2種類の推進剤化学物質は無毒であるため、取り扱いがより安全です。また、液体酸素や液体水素とは異なり、室温で保管することも可能です。この自己着火性二成分推進剤のISPは322秒です。使用前のMXP-351の保管寿命は長期研究中でしたが、数年と予想されていました。運用上の制約が軽減されたことで、運用コストの削減が可能になった可能性があります。^{[ 50 ] [ 47 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}

マステン・スペース社は、MXP-351の取り扱いにおいて、HTP（高濃度過酸化水素）と同様の予防措置を講じた。これには、飛沫防止服と簡易化学防護具の着用が含まれる。^{[ 68 ] [ 71 ]}同社は、こぼれた場合は水で希釈して洗い流すことで対処できると主張した。^{[ 47 ]}

マステン・スペース・システムズは、2023年11月にスペースXのファルコン9またはファルコンヘビーロケットを使用して、マステン・ミッション・ワン（MM1）と呼ばれる月着陸船ミッションを打ち上げる予定だった。NASA向けのペイロード一式を搭載する予定だった。^{[ 1 ]}