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NASAのルナ・トレイルブレイザーが月への周回航海をいかに実現するか

2025-02-23 23:10:34 | 月探査
月面の水と鉱物の在り処の地図を作成するルナ・トレイルブレイザー 地球から月まで低エネルギー転送軌道を使用しているので到着まで最低4か月長いと7か月かかります。主衛星Intuitive Machinesのピギーバックで打ち上げるためファルコン9の全力で月に押してもらうわけに行かない 以下、機械翻訳。
NASAのルナ・トレイルブレイザーが月への周回航海をいかに実現するか
2025年2月13日

月面に到着する前に、この小型衛星ミッションは数か月にわたって太陽、地球、月の重力を利用して、徐々に月周回軌道に捕獲される態勢を整える予定だ。


NASA の Lunar Trailblazer は、今月後半の打ち上げに先立ち、最近フロリダに到着し、SpaceX の Falcon 9 ロケットに搭載された。コロラド州リトルトンの Lockheed Martin Space から出荷されたこの小型衛星は、NASA の CLPS (Commercial Lunar Payload Services) 計画の一環である Intuitive Machines の IM-2 打ち上げに搭載されており、NASA のケネディ宇宙センターの 39A 発射施設から 2月26日木曜日以降に打ち上げられる予定である。

打ち上げから約 48 分後、ルナ トレイルブレイザーはロケットから分離し、月への単独飛行を開始します。この小型衛星は、月の水がどこにあり、どのような形で存在し、時間とともにどのように変化するかを発見し、これまでで最も優れた月面の水の地図を作成します。2年間の主要ミッション中に収集された観測結果は、太陽系全体の空気のない天体における水循環の理解に貢献するとともに、水がどこに存在するかを特定することで、将来の月への有人およびロボット ミッションにも役立ちます。

これらの目標を達成するための鍵となるのは、宇宙船に搭載された最先端の科学機器 2 台、高解像度の月面揮発性物質および鉱物マッパー ( HVM 3 ) 赤外線分光計と月面温度マッパー ( LTM ) 赤外線マルチスペクトル画像装置です。HVM 3機器は南カリフォルニアにある NASA ジェット推進研究所から提供され、LTM はオックスフォード大学で構築され、英国宇宙庁の資金提供を受けました。


ルナ トレイルブレイザーの月への旅は、打ち上げ日によって 4 ~ 7 か月かかります。この軌道図は、NASA のミッションが打ち上げ期間の最も早い日である 2 月 26 日に打ち上げられた場合の低エネルギー転送軌道を示しています。
NASA/JPL-カリフォルニア工科大学
「小規模なチームですが、国際的な視野を持っています。これは、より大規模なプロジェクトではよくあることです」と、JPL の Lunar Trailblazer プロジェクト システム エンジニアである Andy Klesh 氏は語ります。「また、非常に焦点を絞った単一の目的のみを持つ小規模ミッションの標準とは異なり、Lunar Trailblazer には 2 つの高忠実度機器が搭載されています。私たちは、まさに実力以上の成果を上げています。」

複雑なナビゲーション
これらの機器を使用して科学データを収集する前に、ルナ トレイルブレイザーは数か月間にわたって一連の月面フライバイ、スラスター バースト、およびループ軌道を実行します。これらの高度に調整された操作により、最終的には宇宙船の位置が決まり、表面の詳細な地図を作成できるようになります。

ルナ トレイルブレイザーは、太陽電池パネルを完全に展開した状態では、重さがわずか 200kg 、幅が 3.5m で、食器洗い機ほどの大きさで、比較的小型のエンジンを搭載しています。月への 4 ~ 7 か月の旅 (打ち上げ日による) をできるだけ効率的にするために、ミッションの設計およびナビゲーション チームは、太陽、地球、月の重力を利用して宇宙船を誘導する軌道を計画しました。これは、低エネルギー転送と呼ばれる技術です。

「ロケットによる最初の推進力で宇宙船は月を越えて深宇宙に飛び立ち、その後、数回の月接近通過と地球周回を経て、その軌道は重力によって自然に再形成されます。これにより、最小限の推進力で月周回軌道に捕捉されることになります」と、JPL の Lunar Trailblazer ミッション設計およびナビゲーション リーダーであるグレゴリー ラントワン氏は語ります。「これは、目的地に到達する最も燃料効率の良い方法です。」

宇宙船は月を数回通過しながら、小さなスラスタバースト(軌道修正操作とも呼ばれる)を使用して、軌道を楕円形から円形にゆっくりと変更し、衛星を月面から約100kmの高度まで降下させる。

月に到着
科学軌道に入ると、ルナ トレイルブレイザーは月面上を滑空し、1 日に 12 周回して、ミッション期間中、さまざまな時間帯に月面を観測します。衛星はまた、月の南極にある永久影のクレーターを覗くのに最適な位置に配置されます。これらのクレーターには、直射日光が当たらない冷たい場所があります。ルナ トレイルブレイザーがクレーターの底に大量の氷を発見した場合、それらの場所は将来の月探査者にとっての資源として特定される可能性があります。

このミッションで収集されるデータは、NASA のディープ スペース ネットワークに送信され、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IPACにある Lunar Trailblazer の新しい運用センターに届けられます。このミッションの経験豊富なチームと共に作業するのは、カリフォルニア工科大学と近隣のパサデナ シティ カレッジの学生たちです。彼らは、運用や通信からソフトウェアの開発まで、ミッションのあらゆる側面に携わっています。

Lunar Trailblazer は、NASA の SIMPLEx (惑星探査のための革新的小規模ミッション) の 1 つに選ばれました。SIMPLEx は、低コストの科学宇宙船が、選ばれた主要ミッションに相乗りする機会を提供します。SIMPLEx ミッションは、全体的なコストを低く抑えるために、リスク姿勢が高く、監視と管理の要件が緩やかになっています。この高いリスク許容度により、NASA は先駆的な技術をテストすることができ、これらのミッションの成功の定義には、より多くの実験的な取り組みから得られる教訓が含まれます。

「私たちは画期的な科学目標を掲げる小規模なミッションなので、組織に備わった柔軟性を活用することで成功するでしょう」と、IPAC の Lunar Trailblazer 運用責任者、リー・ベネット氏は語ります。「私たちの国際チームは、熟練したエンジニア、複数の機関から集まった科学チームのメンバー、そして初めて NASA のミッションに参加する機会を与えられた地元の学生で構成されています。」

Lunar Trailblazerについて
Lunar Trailblazer は、カリフォルニア州パサデナのカリフォルニア工科大学の主任研究員 Bethany Ehlmann 氏が率いています。カリフォルニア工科大学は、このミッションの科学調査とミッション運用も主導しています。これには、通常ミッション中のすべての科学、機器、宇宙船活動の計画、スケジュール、順序付けが含まれます。科学データの処理は、カリフォルニア工科大学のブルース・マレー惑星可視化研究所で行われます。南カリフォルニアにある NASA のジェット推進研究所が Lunar Trailblazer を管理し、システム エンジニアリング、ミッション保証、HVM3 機器、ミッション設計とナビゲーションを提供します。ロッキード マーティン スペースは、カリフォルニア工科大学との契約に基づき、宇宙船を提供し、飛行システムを統合し、運用をサポートします。オックスフォード大学は、LTM 機器を開発し、提供しました。このミッションは、NASA の月探査プログラムの一部であり、ワシントンにある NASA の科学ミッション局に代わって、アラバマ州ハンツビルのマーシャル宇宙飛行センターにある NASA の惑星ミッション プログラム オフィスによって管理されています。

Lunar Trailblazer の詳細については、以下をご覧ください。

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


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