NASA Demonstrates Next-Generation Heat Shield Technologies

NASAは、月や火星から帰還する宇宙飛行士を守る次世代の耐熱シールド材を、貨物補給機の運用最後の段階を利用して試験している。ノースロップ・グラマンの第24次補給ミッションで、サイグナスXL補給船が国際宇宙ステーションを離れる際に、試験用の小型カプセル12基を搭載していた。

この実験はケンタッキー再突入プローブ実験（KREPE-3）と呼ばれ、低コストで大きな成果を狙うシリーズの第3弾にあたる。ケンタッキー大学や同州、NASAの競争的研究支援プログラム（EPSCoR）、複数のNASAセンターなどが連携している。補給船は宇宙ステーションを離れる前にごみを積み込み、そこに収めた12基のカプセルを起動させる。カプセルは大学の学生が設計したもので、再突入中の温度、圧力、運動、磁場、光を計測するセンサーを備える。機体が大気圏で計画どおり分解すると、カプセルが放出されて各種耐熱材の性能データを集め、衛星経由で研究者へ送られる仕組みだ。

試験される材料は多様である。宇宙往還機で使われたセラミックタイルのような実績ある素材に加え、NASAジョンソン宇宙センターとオークリッジ国立研究所が開発した3Dプリント製の耐熱シールドや、エイムズ研究センターのMERINOも含まれる。MERINOは炭素とフェノール樹脂の繊維をフェルトのように縫い合わせて層状にした材料で、従来品より柔軟で製造が速く、安価だとされる。火星は大気が薄いため着陸時の熱負荷が小さく、軽い防護で済む可能性があることから、有望な候補と位置づけられている。

形状の面でも複数の試験が組まれている。ドラゴンフライの空力殻に似た形のカプセルは、土星の衛星タイタンへの降下時の動的安定性を確かめる。傘のように広がる展開型の耐熱シールド「ADEPT」は表面積を広げて減速させる方式で、折りたためるため打ち上げロケットの寸法より大きな荷物の投入に適するとされる。こうしたデータが蓄積されれば、計算モデルの検証やセンサー設計の改善につながると考えられる。

製造業にとっての関心は、耐熱材の素材や積層・成形の工程、3Dプリント部品、小型センサー、そして飛行後の材料評価にあると考えられる。MERINOのように繊維を縫い合わせて積層する素材は、炭素繊維や樹脂の加工技術を持つ企業が関われる領域の可能性がある。ただし本記事は試験計画の紹介であり、調達や参画の枠組みは示されていない。国内のサプライヤーは、NASAや大学との連携の動きを注視し、材料仕様に対応できる体制を早めに検討する価値がある。

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