NASAのアルテミス月面ミッション開始、3Dプリント部品を搭載したロケットが打ち上げ

2022年11月16日水曜日早朝、NASAのオリオン宇宙船は、3つのダミー人形を乗せたアルテミス1号ロケットでの試験飛行の後、約63フィートに及ぶ4つの太陽電池パネルを展開し、月に向けて出発した。数年にわたる遅延と数十億ドルの費用超過を経て、フロリダ州ケネディ宇宙センターから打ち上げられるアルテミス1号は、人類による月と火星の探査を可能にする、ますます複雑化する一連のミッションの最初のものとなる。
ロッキード・マーティン社製のスペース・ローンチ・システム（SLS）月ロケットは、数秒で時速160キロメートルに達し、オリオン宇宙船を空に運び、他のどの乗り物よりも多くのペイロードを深宇宙に運ぶことができる世界で最も強力なロケットであることを証明した。 NASA のアルテミス I ミッションは、前例のないパワーと能力を備え、月を越えて約 40,000 マイルを旅し、25 日以内に地球に帰還する予定です。
△2020年、フロリダ州にあるNASAケネディ宇宙センターでオリオン宇宙船アルテミス1号の設置が完了し、太陽電池パネル2枚に保護カバーが設置された。画像提供: NASA/フランク・ミショー
アポロ計画後の月への帰還<br /> 最初のアルテミスミッションは、ロケットのスペースシャトル由来の RS-25 コアステージエンジン 4 基 (エアロジェットロケットダイン社が製造およびアップグレード) が点火し、巨大な SLS ロケットが発射台 39B から打ち上げられたときに始まりました。 4基のRS-25エンジンは、ロケットを地球の重力から解放するのに十分なエネルギーを生成するために大量の推進剤を移動させる際に、最も極端な温度のいくつかに対応できるように設計されており、多くの3Dプリント部品が特徴で、この協力により、性能、信頼性、安全性を維持しながら、エンジンの全体的な製造コストを約35％削減することができました。
エアロジェットは、合計で 39 個の推進要素 (38 個の液体エンジンと 1 個の固体ロケットモーター) と 14 個の高圧タンクをアルテミス I ミッションに提供しました。エアロジェットは、その推進力の大部分に、同社が20年以上にわたって採用してきた技術である金属積層造形法を採用している。さらに、推進システムをさまざまな宇宙船にうまく設計して統合するために、レーザー粉末ベッド融合 (LPBF) などの 3D 印刷プロセスに時間とリソースが投入されています。
△ NASAステニス宇宙センターのA-1試験スタンド内で実施されたRS-25エンジンの高温燃焼試験。画像提供：Aerojet Rocketdyne。
アルテミスとその他の 3D プリント部品<br /> さらに、2基の固体ロケットブースターが飛行の最初の2分間に機体の推力の75パーセント以上を供給しました。 RS-25 エンジンと同様に、ノースロップグラマン社が製造したこのブースターは、スペースシャトルプログラムの従来のコンポーネント設計を改良したもので、積層造形の恩恵を受けており、SLS 軌道車両との互換性を実現しています。
2020年、ノースロップはユタ州プロモントリーからケネディ宇宙センターにロケットエンジンセグメント10個を納入した。これらのエンジンセグメントは、昨日宇宙に打ち上げられた2つの固体ロケットブースターに組み立てられました。ノースロップの北ユタチームによって開発された、720万ポンドの強力な推力でSLS宇宙船を推進する双子の固体ロケットブースターは、業界でますます一般的になりつつある技術である3Dプリントとコンピューターモデリングに依存しています。
△固体ロケットブースターは、SLS ロケットの最初の積み重ねられたコンポーネントであり、残りのロケットコンポーネントとオリオン宇宙船のサポートに役立ちます。画像提供: NASA/キム・シフレット
伝統に基づいて、旅を再開します<br /> コアステージの分離と約40分間の惰力段階の後、エアロジェットロケットダイン社製のRL10B-2エンジンを搭載し、24,750ポンドの推力を発生するSLSの暫定極低温推進ステージ（ICPS）が引き継ぎ、オリオンを地球上の安定した軌道に乗せるための計画された2回の噴射のうち最初の噴射を実行した。
エアロジェットの RL10 は 50 年以上にわたり、アメリカ最高のロケット上段エンジンとして君臨してきました。打ち上げ業界の主力機として知られるこのロケットは、1959年に初めてテストされ、ボイジャー1号やニューホライズンズなど、太陽系のあらゆる惑星に宇宙船を送るのに貢献してきた。ニューホライズンズは、地球を周回する最速の宇宙船である。 RL10B-2 はオリジナルの RL10 から派生したもので、3D プリント技術を使用して生産コストを削減しながら、その技術の性能と設計能力も享受しています。
△ NASAのケネディ宇宙センターでは、NASAチームがNASAのSLSロケットのICPSを巨大なSLSコアステージ上の打ち上げロケットステージアダプタ（LVSA）と統合しています。画像提供: NASA/キム・シフレット
最初の軌道に到達した後、オリオンは太陽電池パネルを展開し、エンジニアたちは宇宙船のシステムの点検を開始した。そして、飛行開始から約1時間半後、ロケットの上段エンジンが約18分間正常に点火し、オリオンを地球の軌道から月へ向かわせるのに必要な強力な推進力を提供した。
その後数時間にわたり、キューブサットの上段と宇宙船をつなぐリングから、一連の10件の小規模な科学調査と技術デモンストレーションが展開された。各キューブサットには、宇宙に関する知識のギャップを埋めたり、月やその他の場所を探査する将来のミッションの設計に役立つ可能性のある技術を実証したりする可能性のあるミッションがあります。
オリオンのサービスモジュールは、打ち上げ後約8時間で、月に向かう進路を維持するために一連の燃焼の最初の燃焼を実行する予定である。このモジュールは11月21日に月を通過し、月から数千マイル離れた非常に安定した遠距離逆行軌道に向かう途中で月面を接近通過すると予想されている。
△2022年11月16日、人々はアルテミス1号の飛行試験のためにオリオン宇宙船を搭載したNASAのスペース・ローンチ・システム・ロケットの打ち上げを見守った。画像提供: NASA/ビル・インガルス
「今回の打ち上げ成功は、NASAと我々のパートナーが人類の利益のために、これまで以上に遠くの宇宙を探査する道を歩んでいることを意味する」とNASA探査システム開発ミッション局の副次官ジム・フリード氏は述べた。
アルテミス計画を通じて、NASAは初の女性および初の有色人種を月面に着陸させ、月面での長期滞在への道を開き、宇宙飛行士が火星へ旅するための足がかりとなる。アルテミスの最初の打ち上げは、この10年間で最も期待されていた宇宙計画の一つの始まりを示すものである。すべてが順調に進めば、次のロケット打ち上げミッション、いわゆる「アルテミス II」は、2024年以降に実施され、4人の宇宙飛行士を月周回に運ぶことになる。アルテミス3号はその後、有人着陸ミッションを実行する予定だ。

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