6月 14, 2024

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この宇宙船は宇宙飛行士と物資を月に定期的に輸送できます。

この宇宙船は宇宙飛行士と物資を月に定期的に輸送できます。

複数の宇宙機関は、人類の永続的な存在を月に確立するという長期目標に向けて、今後数年間で宇宙飛行士、宇宙飛行士、宇宙飛行士を月に送る計画を立てている。 これにはNASAも含まれます アルテミスプログラム、10年代の終わりまでに「持続可能な月探査開発プログラム」を確立することを目指しています。 中国ロシア人の競争相手もいる 国際月研究ステーション (ILRS) は、収益性の高い研究を可能にする一連の施設を「月の表面および/または軌道上」に創設することを目的としています。

政府機関が主導するこれらのプログラム以外にも、「月の観光」や採掘、あるいは「月の建設」を目的とした月への定期的な旅行を希望する多くの企業や非政府組織が存在する。ムーン国際村これは精神的な後継者として機能します 国際宇宙ステーション (ISS)。 これらの計画では、今後 10 年間にわたって地球と月の間で大量の貨物や貨物を移動する必要がありますが、これは簡単な作業ではありません。 これに対処するために、米国と英国の研究者チームが最近発表した 研究論文 地球と月の間の移動に最適な軌道上。

チームは名誉教授で構成されていました。 トーマス・カーター から イースタン コネチカット州立大学 および数理科学の教授 マイヤー・ホーミー から ウースター工科大学。 彼らの研究のために、 プリプレス これらはオンラインで入手できますが、カーターとホーミーは、シャトルがどのように物資を月の前哨基地に運び、地表から採掘された資源を運ぶことができるかを調査しました。 彼らの計算に基づいて、彼らはシャトルを楕円軌道に置き、推力要件を軽減する軌道が最適であると結論付けました。

NASA は、今後のアポロ計画による月への飛行経路と主要なミッション イベントを示すために、1967 年にこのチャートを作成しました。 クレジット: NASA

宇宙開発競争中、NASA とソ連の宇宙計画はどちらも自由帰還軌道を利用して月にミッションを送り込んでいます。 これは、月の重力を利用して 8 の字操縦を実行することで構成され、その結果、宇宙船は最小限の軌道修正 (必要な燃料量の削減) で帰還することができました。 アルテミス計画の軌道は、海への「スプラッシュダウン」で終わる8の字飛行を行うという点で、アポロの前任者計画の軌道と似ている。

つまり、これらのミッションは片道の旅になります。 しかし、宇宙飛行士を月に帰還させ、月面ゲートウェイを組み立て、地表にアルテミスベースキャンプを設置する以外の長期的な目標は、アルテミスのインフラを利用して月面に人類の恒久的な存在を確立することである。 また、コスト効率を高める必要があるため、重いペイロードを地表から月に打ち上げるのは非効率的になります。 共著者のホーミー教授が電子メールで Universe Today に説明したように、彼らの提案は地球と月を周回するシャトルを想定しています。

“の一つ [the ISS’] 「機能」は、地球低軌道に大きなペイロードを送信することを避けることです。 その代わりに、私たちは宇宙飛行士に補給品と代替品を入れた「カプセル」を送ります。 達成するために [lunar settlements] 最も低コストで、地球と月を周回する国際宇宙ステーションに似たものが必要です。 このシャトルは地球にも月にも着陸しません。 地球に近づくと地球からのカプセルがくっつき、同様に月に近づくと月からのカプセルがくっつきます。 これにより、地球や月から大きな荷物を持ち上げる必要がなくなり、多くのお金と資源が節約されます。」

ただし、シャトルは (地球、月、太陽からの) 重力摂動の影響を受けるため、シャトルを軌道上に維持するにはエンジンと推進剤が必要です。 シャトルは地球の重力から解放するために必要な巨大なスラスターや燃料タンクを必要としませんが、エンジンと燃料によりミッションに大量の質量が追加され、コストが上昇します。 これに対処するために、ホーミーとカーターは、シャトルが妥当な時間内に地球と月の系を周回できるようにしながら燃料消費量を削減する操縦を検討した。

「結果を得るために私たちが使用したプロセスは、シャトルの軌道に影響を与える地球と月(そして太陽)の重力に基づいた適切な数学的モデルを開発することでした」とホーミー氏は述べた。 これを念頭に置いて、彼らは地球の近くに近日点を持ち、月の向こうに遠日点をもつ円形の楕円軌道が最適な経路であると決定しました。 軌道修正には最小限の推力のみが必要で、面外の太陽重力の影響が排除され、軌道離心率をゼロ近くに保つことでさらに低減できる可能性がある。

ホーミー氏によれば、このタイプのシャトルと軌道は永続的な人類を確立する計画には必要であるという。
しかし、地球と月の経済の繁栄にもつながる可能性があります。

現在、月面に恒久的な「前哨基地」を設置する計画がある。 この前哨基地が適切に機能するには、地球からの物資(食料、医療用コンピューター、ロボットの部品など)と宇宙飛行士を補充する機構が必要です。 同時に、地球上で非常に不足しており、すべての理論計算によれば、核融合炉の燃料となる元素(ヘリウム 3 など)を地球に戻すことになります。

署名付き 米国の商業宇宙打ち上げ競争力法 2015年と 米国の商業宇宙打ち上げ競争力法 2020年について、米国政府は月面での商業活動に資源採掘が含まれることを明らかにした。 科学者たちは、鉱物資源(エレクトロニクスやデジタル機器に不可欠なレアアース金属など)の確保に加えて、核融合の広範な利用が可能になるため、月のヘリウム3源が役立つ日が来ることを夢見てきた。私たちのエネルギー需要を満たす原子炉。 ホーミー氏とカーター氏は研究結果にさらなるテストと検証が必要であるとの警告を盛り込んだ。 に記載されているように、 結論:

「解析で考慮されていない摂動を補償するために、宇宙船を指定された軌道に戻す制御システムを考案することは可能であるはずです。シャトルの円軌道は推測できると言えるかもしれません。」 「推力の点で最適な軌道を提供します。しかし、この軌道には最大長の軌道があります。したがって、この論文で得られた結果は、『直感的に明らか』であるかもしれませんが、必ずしも自明ではないということになります。」

参考文献: arXiv

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