NASA、アルテミスII号の熱シールド性能を綿密な解析で確認

NASAは、アルテミス2で月周回を終えて地球に帰還したオリオン宇宙船の耐熱シールドを詳細に解析し、飛行中の性能が事前予測どおりだったと確認した。4人の宇宙飛行士が初めてオリオンに搭乗した今回の飛行では、再突入時に乗員と機器を守るという熱防護システムの役割が果たされた。最高速度は音速の39倍に達し、機体外部の温度はピーク時に摂氏2,200度を超えた。一方で乗員の居住区は華氏70度台半ばに保たれていた。

この結果の背景には、前回のアルテミス1で見つかった耐熱シールドの問題がある。アルテミス1では亀裂や炭化層の欠落が見られ、NASAはカリフォルニア州のエイムズ研究センターで行ったアーク加熱による材料試験などを基に原因を分析した。その結果、アルテミス2では大気圏再突入時に宇宙船が進める最大の航程距離（ダウンレンジ）を短くするよう軌道を変更した。事前の解析では、この措置によって耐熱シールドが問題の現象を起こす温度域にとどまる時間を抑えられると示されていた。突入精度も高く、目標の突入点からの誤差は約59メートル、着水地点は予測地点から約0.95キロメートルだった。事後の点検では、亀裂と炭化層の欠落がアルテミス1に比べて10分の1に抑えられ、炭化層の欠落箇所も103か所から9か所に減ったと報告されている。

この結果が持つ意味は二つあると考えられる。一つは、軌道という運用面の工夫によって、耐熱材の設計を変えずに既存機の問題を抑えられたことを実証した点である。もう一つは、アルテミス1と2で耐熱シールドの設計が一貫しており、Avcoatブロック同士の継ぎ目や分離ボルト周りの処理も期待どおりに機能したことが確認された点だ。有人の月飛行に向けた熱防護の信頼性が裏付けられたことで、NASAは次の段階へ進む準備を整えつつある。アルテミス3に向けては、Avcoatブロックの均一性と透過性をそろえる改良が加えられた。月面着陸は2028年のアルテミス4から始まる予定である。

製造業の視点で見ると、記事から読み取れる重要な論点は、耐熱材ブロックの品質ばらつきをいかに抑えるかである。透過性の均一化、ブロック接合部の管理、セラミックタイルで覆われた背面外殻の検査、レーザースキャンによる表面の後退量の計測、X線による内部観察など、部材の寸法と内部品質を測る工程が成否を左右している。耐熱材の成形、精密加工、非破壊検査、計測機器に関わる部品・素材メーカーには、今後の有人月探査の品質要求に応える形で関わる余地があると考えられる。ただし記事は調達先や具体的な発注の枠組みに触れていないため、参入の機会は別途確認する必要がある。

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