NASA、いくつかの技術的成功を受けて月面懐中電灯の廃止を呼びかけ

この図は、12 月の打ち上げ直後の、4 つの太陽電池アレイが配備された NASA の月面懐中電灯を示しています。その直後、ブリーフケースサイズの CubeSat にスラスターの問題が発生し、ミッションの運用チームによる数か月にわたるトラブルシューティングの取り組みが必要になりました。

CubeSat は、氷を探すために月の南極に到達することはできませんでしたが、人類の利益のために将来のミッションを可能にするいくつかの技術目標を達成しました。

NASAの月懐中電灯は2022年12月11日に打ち上げられ、月の南極の永久に影に覆われたクレーターの表面の氷を探すという最終目標を掲げ、いくつかの新技術を実証した。それ以来、運用チームによる数カ月の努力にもかかわらず、ブリーフケースサイズの衛星の小型推進システム（この種のものとしては史上初の飛行）は、月周回軌道に乗るのに十分な推力を生成できないことが判明した。 CubeSat は地球と月の系に留まるための操作を完了できないため、NASA はミッションの終了を求めました。

NASA は、特定の知識のギャップを埋め、新しいテクノロジーをテストするためにテクノロジーデモンストレーションに依存しています。初めて地球の軌道を越えて使用された月面懐中電灯の推進システムとグリーン燃料は、そのようなデモンストレーションでした。推進システムは、おそらくスラスターの燃料ラインに破片が蓄積したため、所望の推力を生成できませんでしたが、新しく開発された推進システムのコンポーネントは性能の期待を上回りました。

また、期待を上回ったのは、これまで飛行したことのないルナー・フラッシュライトのスフィンクス・フライト・コンピューター（深宇宙の放射線に耐えるために南カリフォルニアにある NASA のジェット推進研究所によって開発された低電力コンピューター）と、宇宙船のアップグレードされたアイリス無線でした。新しい高精度ナビゲーション機能を備えたこの無線機は、将来の小型宇宙船が太陽系天体にランデブーして着陸するために使用することができます。

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ワシントンのNASA本部の宇宙技術ミッション総局で小型宇宙船技術のプログラム責任者を務めるクリストファー・ベイカー氏は、「技術デモンストレーションはその性質上、リスクも高く、見返りも大きい。NASAにとって試験と学習には欠かせないものだ」と述べた。「Lunar Flashlightは、これまで宇宙で飛行したことのない新しいシステムのテストベッドという観点から非常に成功しました。これらのシステムとLunar Flashlightが私たちに教えてくれた教訓は、将来のミッションに使用されるでしょう。」

ミッションの小型4レーザー反射計（これまで飛行したことのない科学機器）もテストに成功し、ミッションの科学チームは月面に氷が存在すればレーザーで氷を検出できたであろうという確信を与えた。

NASAのゴダード宇宙飛行センターでこのミッションの主任研究員を務めるバーバラ・コーエン氏は、「科学チーム、そして月面懐中電灯チーム全体にとって、レーザー反射計を使って月での測定ができなくなるのは残念だ」と語った。メリーランド州グリーンベルトにある。「しかし、他のすべてのシステムと同様に、私たちはこの機器について多くの飛行中のパフォーマンスデータを収集しました。これは、この技術の将来の反復にとって非常に貴重なものとなるでしょう。」

このミッションの技術的勝利にも関わらず、月の懐中電灯の小型推進システムは、月の南極点を探査機に毎週通過させる予定だった計画されたほぼ直線のハロー軌道に向けてキューブサットを軌道に乗せるのに十分な推力を提供するのに苦労した。

研究チームは、破片が燃料ラインを妨害し、推力の低下と不安定を引き起こしたのではないかと考えている。小型化された推進システムには積層造形された燃料供給システムが含まれており、これにより金属粉や削りくずなどの破片が発生し、スラスターへの燃料の流れが妨げられ、スラスターの性能が制限された可能性があります。チームは宇宙船の操縦にスラスターを 1 つだけ使用する創造的な方法を考案しましたが、月面懐中電灯が計画された軌道に到達するには、より安定した推力が必要でした。

運用チームは、探査機の少量の潜在的な残留推力を使用して到達できる新しい軌道を計算しました。この計画では、CubeSat を月ではなく地球の周りの軌道上に配置し、毎月月の南極点を飛行することが求められていました。これはフライバイの数が減ることを意味するが、探査機は地表近くを飛行することになるだろう。

ミッションが必要な軌道に到着するまでの時間がなくなったため、運用チームは、推進システムの設計容量をはるかに超えて燃料圧力を高めることで、燃料ラインから破片を取り除こうとしました。限定的な成功にもかかわらず、必要な軌道修正操作は時間内に完了できませんでした。

「ジョージア工科大学の学生運営チームは、JPLとNASAのマーシャル宇宙飛行センターの支援を受けて、この課題に立ち向かい、月面懐中電灯の推進システムが提供できる微量の推力を利用するための信じられないほどの独創的な技術を考案した」と述べた。 JPL の月面懐中電灯プロジェクトマネージャー、ジョンベイカー氏は次のように述べています。「私たちは多くのことを学び、小型宇宙船を扱うための新しい方法と戦略を磨きました。」

月を通り過ぎた後、月の懐中電灯は現在地球に向かって戻りつつあり、5月17日に約40,000マイル（65,000キロ）の接近で地球を通り過ぎて飛行する予定です。その後、キューブサットは深宇宙へ進み、太陽の周りを周回します。。ミッションオペレーターとの通信は継続しており、NASAは宇宙船の将来の選択肢を検討している。

Lunar Flashlight は、カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の一部門である JPL によって NASA のために管理されています。 CubeSat はジョージア工科大学によって運営されており、大学院生と学部生が参加しています。月面懐中電灯科学チームは NASA ゴダードによって率いられており、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のチームメンバーが含まれています。ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所; そしてコロラド大学。

CubeSat の推進システムは、ジョージア工科大学の開発および統合支援を受けて、アラバマ州ハンツビルの NASA マーシャルによって開発されました。 NASA の中小企業イノベーション研究プログラムは、スラスター開発の Plasma Processes Inc. (Rubicon)、ポンプ開発の Flight Works、および特定の 3D プリントコンポーネントの Beehive Industries (旧 Volunteer Aerospace) などの中小企業からのコンポーネント開発に資金を提供しました。空軍研究所も月面懐中電灯の推進システムの開発に資金面で貢献した。 Lunar Flashlight は、シリコンバレーにある NASA のエイムズ研究センターおよび NASA の宇宙技術ミッション総局内の小型宇宙船技術プログラムによって資金提供されています。

月面懐中電灯ミッションの詳細については、こちらをご覧ください。

https://www.jpl.nasa.gov/missions/lunar-flashlight

サラ・フレイジャー

NASA本部、ワシントン

202-358-1600

[email protected]

イアン・J・オニール

ジェット推進研究所、カリフォルニア州パサデナ

818-354-2649

[email protected]

2023-069

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