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。

　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

掲載日：2015年4月22日
http://www.sorae.jp/030999/5496.html

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Image credit: 理化学研究所
http://www.sorae.jp/newsimg15/0422debris.jpg

　理化学研究所（理研）は4月21日、高強度レーザーを使ってスペース・デブリ(宇宙ゴミ)を除去する技術を考案したと発表した。

　これは理研と、フランスのエコール・ポリテクニーク、原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学、イタリアのトリノ大学、カリフォルニア大学アーバイン校からなる共同研究グループによって考案されたもので、論文は宇宙工学の国際的専門誌である『Acta Astronautica』誌に掲載される予定で、それに先立ち13日にはオンライン版に掲載されたという。

　発表によると、まず高強度レーザーをスペース・デブリに照射することで、その表面からプラズマが噴き出す現象（プラズマ・アブレーション）が起こる。そのプラズマが噴き出す反作用（反力）を使い、デブリの持つ速度を落とし、大気圏に再突入させるという。研究では、平均パワーが500kWのレーザービーム（パルス幅は約1ナノ秒）をスペース・デブリに照射すれば、100km以上離れた場所から10秒程度の照射で、10cmサイズのスペース・デブリを減速して地球大気へ再突入させることができることがわかったという。

　また、検出が難しい10cm以下のスペース・デブリに対しては、EUSO型超広角望遠鏡という望遠鏡を使うことで検出し、その軌道を決定する技術も提案された。EUSO型超広角望遠鏡はプラスマイナス30度の広い視野を持つと同時に、100kmの距離にある0.5cmの大きさのスペースデブリから反射する太陽光を検出するのに十分な感度を持つ。まずEUSO型超広角望遠鏡でスペース・デブリのおおまかな位置と見かけの速度を決め、次にその方向に向かって、レーザー探索ビームを照射し、スペース・デブリの正確な位置と距離を「Lidar」という方法を使って求める。最後に、スペース・デブリに向けて高強度レーザーを照射して、軌道制御を行う。これにより、10cm以下の小さなスペースデブリでも検出し、除去することが可能であるという。

　ただ、理研によれば、実際に運用を行うには、多くの技術的な問題を解決しなければならないという。

続きはソースで

 

高強度レーザーによるスペースデブリ除去技術 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150421_2/

掲載日：2015年1月27日

　グラスゴー大学などの研究者チームが、自由空間（物質が存在しない空間）を移動する光を減速させることに初めて成功した。これまで、真空中の光の速度は、一定不変の物理的尺度とされてきたが、今回の結果は
その前提を覆すものだ。

　研究チームは、光子（フォトン）を液晶マスク（liquid-crystal mask）装置に通して形状を変化させ、形状が変化していない光子と速さを競わせる実験を行った。その結果、形状が変化したほうの光子は、1mの移動距離において最大20波長分の遅れが観測された。これは、光が自由空間において減速しうることを示す初めての実験結果だ。

　自由空間中の光の速度は、秒速2億9,979万2,458mであり、この速度は一定不変とこれまで考えられていた。光は、水やガラスの中を通過する間は減速するが、通過した後は再び光速に戻る。しかし今回の実験では、光子はマスクを通過した後も、やや減速した状態を維持した。

　グラスゴー大学の光学研究グループに属するマイルズ・パジェット教授が指揮し、エディンバラにあるヘリオット・ワット大学と共同で実施された今回の研究は、『Science』誌のオンライン先行掲載版「Science Express」に発表された。

　研究チームは今回の実験について説明するのに、光ビームのふるまいを、自転車レースの集団の走りにたとえている。
光は、「粒子」と「波」の両方の性質を併せもつため、個々の光子の形状を「波」として変化させる一方、ふたつの光子の移動速度を「粒子」として競わせることが可能だ。

　自転車レースの集団は、全体としては一定速度で移動していても、個々の選手は集団内での順位を入れ替えつつ、各自異なるスピードで走っている。同じことが光にも当てはまり、1本の光ビームは複数の異なる速度で構成されている。

続きはソースで

<画像>
image from Shuttersock
http://wired.jp/wp-content/uploads/2015/01/shutterstock_165977129.jpg

<参照>
BBC News - Scientists slow the speed of light
http://www.bbc.com/news/uk-scotland-glasgow-west-30944584

University of Glasgow :: University news
http://www.gla.ac.uk/news/headline_388852_en.html

Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light
http://www.sciencemag.org/content/early/2015/01/21/science.aaa3035

<記事掲載元>
http://wired.jp/2015/01/27/speed-of-light-slowed/

印探査機が火星軌道到達へ　２４日、成功ならアジア初
http://sankei.jp.msn.com/science/news/140920/scn14092017420001-n1.htm
産経新聞　2014.9.20 17:42


　インド宇宙研究機構（ＩＳＲＯ）が昨年１１月に打ち上げた火星探査機「マンガルヤーン」が２４日に、火星の周回軌道へ到達する。火星軌道への投入は日本、中国も過去挑んだものの失敗しており、計画が成功すればアジア初となる。

　独自技術で、宇宙大国入りを目指すインドにとって、重要な一里塚となりそうだ。

　ＩＳＲＯによると、探査機は２４日午前７時（日本時間午前１０時半）ごろから、エンジン噴射による減速など火星の周回軌道に入る動作を開始する。午前８時前には一連の動作を終え地球上へ通信、成否が判明する見通し。軌道到達後、地表などの調査を始める。ＩＳＲＯの広報担当幹部は「現時点で、探査機に異常はない」と成功に自信を示した。（共同）