1: 2015/10/08(木) 12:29:28.12 ID:???.net
推進剤は火星で製造、最新版「火星の帰り方」 | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
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NASAのエンジニアは、映画『オデッセイ』(日本では2016年公開予定)に描かれているような火星の厳しい気候にも耐えうる宇宙船を設計しなければならない。(PHOTOGRAPH TWENTIETH
CENTURY FOX)

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火星大気は、摩擦熱が生じるほどには十分濃いが、パラシュートを使ってMAVとその着陸機のような巨大な物体を減速するには薄すぎる。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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膨張式のシールドのおかげで、MAVは音速の2.5倍から3倍まで減速する。その後、シールドは分離。以後、下降モジュールに搭載したロケットエンジンを使いながら高度を下げる。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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初期ペイロード重量を削減するため、MAVは火星到着後に、火星大気(95%を二酸化炭素が占める)から液体酸素を製造する。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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火星上昇機およびその着陸機が火星大気圏に入ると、膨張式のシールドが展開される。(ILLUSTRATION COURTESY NASA)

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火星表面で宇宙飛行士が着ることになる宇宙服は、軌道への移動時には大きすぎる。その代わり、「船内活動」スーツを着用する。(PHOTOGRAPH BY ROBERT MARKOWITZ,
NASA/JOHNSON SPACE CENTER)

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宇宙飛行士は、加圧されたローバー内で、火星の塵が付着していない宇宙服に着替える(地球に汚染物質を持ち込まないための安全策)。その後、トンネルを通ってMAVに乗り込む。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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クルーは火星表面から打ち上げられ、火星上空のパーキング軌道で待つ地球帰還機とのランデブー飛行を行うまで、最長で43時間MAVに搭乗する。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com


 NASA(米航空宇宙局)のエンジニアにとって、火星は惑星サイズのハエトリグサだ。

 約束された科学的発見を餌に私たちを惹きつけ、そこに降り立った瞬間、過酷な気候と重力が宇宙飛行士をとらえて離さない。

 だが、それはあってはならないことだ。宇宙飛行士をもうひとつの星に置き去りにするためだけに、数十億ドルを投じることを世間は許さないだろう。NASAの火星探査計画において何よりも重要なパートは、間違いなく火星からの帰還である。(参考記事:「火星への有人飛行が意味するもの」、「MAVENに続け、各国の火星探査計画」)

 そのためにNASAが作ろうとしている宇宙船「マーズ・アセント・ビークル」(MAV:火星上昇機)は、手ごわい課題を抱えている。火星表面から上昇するための推進剤をあらかじめ満タンにしておくと、重すぎるために地球から打ち上げて火星に安全に着陸させることができないのだ。

 代案として、MAVを宇宙飛行士が到着する数年前に火星に送っておくという方法がある。一足先に火星に着いたMAVは、その薄い大気から推進剤を作り出す。

 MAVはその後、塵の嵐や過酷な紫外線放射に耐え、運用可能な状態を保たなければならない。そして、ついに離陸を迎えると、数日かけて宇宙飛行士を軌道周回機へと運ぶ。最終的に飛行士らは、軌道上で待つ宇宙船に乗り移り、地球への帰還を果たす。

 つまりMAVのミッションは、地球外の惑星表面から宇宙船を打ち上げて軌道に乗せることだ。

 しかも、チャンスは1度しかない。

はじめての大規模遠征隊 

 火星へのミッションは、人類にとって初の宇宙への大規模遠征隊となる。宇宙飛行士と積荷を火星に運ぶために、5機もの宇宙船が必要になると考えられている。

 一部の積荷は、複数のパーツに分割されており、宇宙飛行士が到着した後に組み立てられる。しかし、MAVはそうはいかない。NASAジョンソン宇宙センターのシステムエンジニア、ミシェル・ラッカー氏は、「塵の舞う火星で、宇宙服を着て、とりわけ手にミトンをはめてエンジンの積載作業をしたい人はいないでしょう」と理由を説明する。

 NASAによると、MAVは同ミッションにおける「分割できない最大のペイロード」であり、重量は18トンになる見込みだ。ちなみに、これまでに人類が火星表面に送った最も重い物体は、1トンの探査車「キュリオシティ」である。

 火星への着陸は、地球のときよりも難しい。特に、何トンもある物体の場合はなおさらだ。その理由は、着陸カプセルが基本的に空気抵抗を利用して減速するからである。

 火星の大気圏の濃さは、地球の100分の1しかない。ラッカー氏に言わせれば、火星への大気圏突入時にカプセルが燃え尽きることはあっても、十分な減速は期待できないのだ。

続きはソースで

ダウンロード (2)


引用元: 【宇宙開発】推進剤は火星で製造、最新版「火星の帰り方」 無事、地球に帰るまでが火星探査。だが、薄い大気がNASAを悩ませる

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4: 2015/10/08(木) 12:30:42.15 ID:???.net
火星の厳しい環境に耐える

 火星への旅が成功したなら、次はその環境に耐え抜く必要がある。

 火星で推進剤を作ることで、NASAは初期ペイロード重量を何トンも削減できる。さらに、ミッション終了後、装置を火星に残しておけば、将来の探査活動時に推進剤だけでなく水や空気を
製造する施設を作るインフラとして再利用できる。

 MAVのエンジンの推進剤は、燃料であるメタンと酸化剤の液体酸素だ。これを作るために必要な全ての原料―炭素、水素、酸素―は、場所さえわかっていれば、火星で見つけられる。

 理論上、95%が二酸化炭素(CO2)である火星の大気からでも、酸素を得るのは可能だ。また、地中に埋まる液体の水および氷(H2O)からも酸素を得られる。残った炭素と水素を使えば、
メタンも作れる。

 しかし、水の掘削は、ただでさえ難しいミッションに不確定要素を増やすだけである。掘削して処理する工程は、単純に大気から抽出するのに比べるとかなり複雑だ。「地下水から推進剤を
生産するには、もう1つ問題があります。それは、水が確実にある場所に着陸しなければならないこと」だとラッカー氏。掘らなければならないのに、「着陸した場所が岩盤の上だったら、すべてが
ムダになってしまいます」

 火星の水から水素を得られないのなら、プランBとしては、地球から水素を運び、メタンの原料とする方法がある。しかし、初回ミッションでは、これも現実的な選択肢ではない。水素は重くないが、
非常に大きなタンクが必要であり、貴重なスペースを消費してしまう。

「着陸機の上部は設計上、平らなデッキとなっていて、現在、デッキスペースの大半を占めています。そのため、水素タンクを置く余地はありません」と、NASAマーシャル宇宙飛行センターの
航空宇宙エンジニア、タラ・ポルスグローブ氏は言う。

 MAVの幅を狭めて背を高くすることで、水素タンクの場所を確保する方法もある。しかし、高くするのはできるだけ避けたほうがいい。なぜなら、あまり高くしすぎると、着陸後に転倒する恐れがある。

 さらに、MAVの背が高いと、宇宙飛行士の身体的な負担になるとラッカー氏。ミッション中に飛行士が動けなくなったりした場合、とてもではないが、高いはしごを登れない。乗り込みやすさは
MAVに欠かせない条件だ。

 以上のような理由から、現在のプランでは、MAVには液体メタンを積載したうえで、火星大気から液体酸素を作る化学プラントを装備して、火星に送ることが想定されている。

 このプロセスには、1年から2年の時間が必要だ。そして、MAVの液体酸素タンクが満タンになったとき、火星に人が送られる。

 しかし、それだけではミッションは完了しない。ラッカー氏によると、「推進剤の低温貯蔵が課題の1つです。火星で推進剤を作ったら、実際に使用するまでの約2年間、沸騰させないように
冷却状態を保つ必要があります」

「推進剤が手に入っても、現時点では漏れのないバルブがないことも考慮しなければなりません。ですから、漏れの少ないバルブの開発についても優先して進めなければならないのです」と、
ポルスグローブ氏。

 さらに大きな懸案事項が、時間だ。MAVは、推進剤を作るのに1、2年を必要とする。その後、クルーが200から350日かけて火星に向かう。クルーの到着後、最長500日にも及ぶ火星探査が
行われる。

 つまり、MAVは最初の火星着陸から4年程度、いつでも離陸できる状態を保たなければならない。「MAVは、火星環境に放置されています。塵や、強力な紫外線放射にさらされているのです。
たとえば4年間、あなたの庭に家具を放置するとどうなりますか? それですら地球の場合であり、火星よりもずっと守られているはずです」とラッカー氏は言う。

8: 2015/10/08(木) 12:36:06.42 ID:Ic0VAOot.net
一番最初に火星に乗り込むのは中国人だろうな。生死を問わず、だが。

9: 2015/10/08(木) 12:38:46.26 ID:WS+NtPtt.net
何という自転車操業

11: 2015/10/08(木) 12:48:27.12 ID:CaAGr+e/.net
火星周辺の小惑星帯から水を調達できるんじゃねーの?

それと小惑星の軌道を変えて火星に落としまくればそのうち地球サイズにできるだろ
何百年かかるか知らんけど・・・。
地球サイズになれば自重でコアが過熱して火山活動ほかで液体の水になる気温まで
暖かくなるはず。

15: 2015/10/08(木) 12:55:08.79 ID:xL6ZGx5j.net
>>11
火星に金星をくっつけても地球サイズには足りない

23: 2015/10/08(木) 13:32:46.06 ID:xL6ZGx5j.net
>>11が気になって計算してみたけど小惑星帯全部の天体とその内側の、地球以外の全ての惑星と衛星足しても地球より小さいわ

思ったよりでかいな、地球

80: 2015/10/08(木) 22:24:28.45 ID:r+cJg4o2.net
>>11
そんな1億年位掛かりそうな計画、1億年前から準備しとけよ

12: 2015/10/08(木) 12:49:43.52 ID:2rp8LaqE.net
今じゃなくても良いじゃん
100年後ならもっと安全に行って帰って来れるよ

13: 2015/10/08(木) 12:50:36.00 ID:ZyrmKd6q.net
全文読んじゃいないけど、先に無人機で資材を送り込んどきゃいいんじゃね?

24: 2015/10/08(木) 13:48:42.91 ID:+brdp/qI.net
>>13

メタンの精製装置は無人で先行投入みたいだな



一回や二回の探査を想定しているから
条件が厳しくなるんだろうな

前に物議になった
片道切符の火星移民の方がまだリアリティがある

14: 2015/10/08(木) 12:53:59.29 ID:xL6ZGx5j.net
揚げ足を取るようだけど
パラシュート切り離したりロケットエンジンで減速したりの時点で充分汚染してるよ

16: 2015/10/08(木) 13:00:22.31 ID:l5I6o5zQ.net
まず植物の種をまく


話はそれから

17: 2015/10/08(木) 13:02:08.66 ID:+1LS4qyN.net
ロボットを送ればいいだろう
資源開発なら

19: 2015/10/08(木) 13:14:56.01 ID:5T6WWoXW.net
まずは無人でしてみろや

次に有人だな

20: 2015/10/08(木) 13:16:20.48 ID:+weYNSde.net
無人で往復するミッションを何回か行なわないと無理ポ

21: 2015/10/08(木) 13:17:16.71 ID:R5WnVmOA.net
読んだけど、やっぱり火星の有人探査は相当厳しいな
まだまだ先だろうな

22: 2015/10/08(木) 13:20:40.73 ID:zhud/Kx1.net
火星に行けたところで立ち上がれんの?
人間がわざわざ行かなくてもいいだろ
行くなら遺伝子組み換えて放射線に耐えられて無重力でも骨や筋肉が減らないようにしてからにしろ
今のままじゃ無駄だし危険だし

25: 2015/10/08(木) 14:20:20.39 ID:3MMpgRBv.net
改良植物をどんどん送って環境を少しでも変えてから行けよ。
もしかして、何かいるのか?

27: 2015/10/08(木) 14:27:13.88 ID:NERv8Llp.net
>>25
植物送っても水がなかったら増殖できないから意味がない

26: 2015/10/08(木) 14:24:35.81 ID:qQZe3oPd.net
そこで核爆弾の出番です

28: 2015/10/08(木) 14:38:11.33 ID:LfPVqt8W.net
帰り方なんて考える必要ない
火星人の宇宙船を奪え

29: 2015/10/08(木) 14:48:26.95 ID:Hza3UsJG.net
静止軌道の宇宙船から紐をたらして火星上の勇者を吊り上げればいい。
人間の重さくらいなら持ち上げられるだろ。

30: 2015/10/08(木) 14:55:01.96 ID:+brdp/qI.net
>>29

強固な建築物は無理でも
ワイヤー程度なら
ワリが合うかもしれない

32: 2015/10/08(木) 14:57:57.87 ID:NERv8Llp.net
>>29
火星に軌道エレベーター作れってか?
むちゃ言うなよw

31: 2015/10/08(木) 14:55:50.65 ID:NPz+JotU.net
アメリカ人って火星が好きだよな
西部開拓の歴史があるからなのかな
アメリカ西部は火星と似てるからな

34: 2015/10/08(木) 15:18:15.07 ID:abI3AAhi.net
恐らく、アメリカは火星に行けなくなるだろう
いまは世界中がきな臭いからね

次に大きな戦争が起こって、終結したそのずっと後にようやく宇宙時代の幕開け

39: 2015/10/08(木) 15:51:08.70 ID:ZCUCb+ua.net
全部無人で出来るだろうし無人で出来ないレベルじゃ
やる必要がない
火星表面からのサンプルリターン出来るだけで偉業だろう

43: 2015/10/08(木) 16:09:54.07 ID:5fvZ7Okj.net
化学ロケットを使ってるうちは無理だろ
反重力でもない限り惑星に人間を送り込むのは費用対効果が悪すぎる
無人探査でいいじゃん
どうしても有人探査をやりたきゃ降りるのは人型ロボットに任せて
人間は軌道上からロボットを操縦すればいい

47: 2015/10/08(木) 17:00:24.61 ID:GOgtLxrD.net
無人でやるか、片道で行かせた連中に地球行きの宇宙船作らせる方が実現性高そう

48: 2015/10/08(木) 17:15:52.93 ID:uh42w1uF.net
「お家に帰るまでが遠足」