NASA エンジニアが火星着陸船の足をテストする様子をご覧ください

エンジニアのアベル・ディゾンは、火星サンプルリターンキャンペーンのために NASA のジェット推進研究所が設計しているプロトタイプ着陸船の落下試験がどのように行われるかを説明します。

もう一人のJPLエンジニアであるモーガン・モンタルボ氏は、着陸船が火星に着陸する際に岩に「つま先をぶつける」というシナリオのテストで、試作機の下の床にガードレールを設置した。

火星に着陸した史上最も重い宇宙船の衝撃を吸収するには、頑丈な脚が必要です。

NASA の探査車「パーサヴィアランス」は、計画されている火星サンプルリターンキャンペーンに向けて、岩石コアサンプルが詰まったチューブの積み上げを続けています。 NASAとESA（欧州宇宙機関）による共同の取り組みは、科学的に選ばれたサンプルを火星から持ち帰って、火星に持ち込むよりもはるかに複雑な実験装置を使って地球上で研究することを目指している。 エンジニアたちは、これらのサンプルを地球に運ぶのに役立つサンプル回収着陸船の設計に忙しい。 その取り組みの一環として、彼らは南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所で着陸船の脚とフットパッドのプロトタイプをテストしてきた。

火星サンプルリターンキャンペーン用の着陸船である、これまでに火星に着陸した中で最も重い宇宙船の設計をエンジニアがどのようにテストしているかをご覧ください。

NASAは、数十年にわたる火星着陸の成功を通じて学んだことをサンプル回収着陸船のコンセプトに応用している。この着陸船は、これまでに火星に着陸した宇宙船としては最大で、重量は5,016ポンド（2,275キログラム）にもなる。 火星への宇宙船の降下を遅らせるために次世代のパラシュートと 12 基のロケット エンジンに依存することに加えて、着陸船はタッチダウンの衝撃を吸収するために脚を必要とします。

この宇宙船には、パーサヴィアランスが慎重に梱包したサンプルを待ち受ける周回衛星まで打ち上げるロケットが搭載される予定だ。 ESA が提供する長さ 8 フィート (2.5 メートル) のロボット アームが、これらのサンプル チューブをロケットに積み込むことになります。 着陸船には、サンプル保管庫に置かれたチューブを回収するためのバックアップとして機能するミニヘリコプターを最大 2 機搭載することができた。 そのため、着陸船は大きくなければなりません。

着陸時にエネルギーがどのように吸収されるかを理解するために、JPL のエンジニアは今年初めに落下試験を実施し、それが設計とその後の試験に反映されました。 1 つの一連のテストでは、8 分の 3 スケールの初期コンセプトの着陸船モデルを硬い床に落とすことが含まれ、もう 1 つのテストでは、実物大のフットパッドを模擬火星の土壌に叩きつけることが中心でした。 チームは、テスト中に観察した内容を適用して設計を改良できます。

このセットアップは、将来の火星着陸船用の直径 16 インチ (直径 40 センチメートル) のフットパッドをテストするために JPL で使用されています。 フットパッドは、どのくらい深く沈むかを確認するために、10,000 ポンド (4,536 キログラム) の火星の模擬土壌で満たされたテストベッドに突っ込まれました。

JPL エンジニアのパトリック・デグロース氏は、同僚のエンジニアのグループとともに、フルサイズの着陸船フットパッドの落下テストから得られたデータをレビューしています。

「この着陸船と私たちが当初設計したものとの間には、すでに昼夜の違いがあります」と、テストに携わるJPLエンジニアのモーガン・モンタルボ氏は語った。

チームは、宇宙船が斜めに着陸し、岩に「つま先をぶつけた」場合に何が起こるかなど、考えられるあらゆる着陸シナリオを考慮する必要があります。 一連のテスト中にそのような課題を作り出すために、彼らはプロトタイプを振り子からぶら下げ、ミニ着陸船を斜めに地面に送りました。 三脚に取り付けたカメラが着陸面、床に置かれた大きな黒い金属板を監視していました。 低いガードレールが岩を兼ねていた。

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モンタルボが3-2-1のカウントダウンを叫ぶと、着陸船はドーンと音を立てて急降下し、ガードレールに激突した。 後でチームが高速ビデオを調べたところ、脚の主要な支柱の 1 つに目に見えるぐらつきがあることに気づき、驚きました。 着陸船のサイズを大きくすると、このぐらつきはさらに顕著になるでしょう。 それに応じて、これらの力に対処できるように、より強力なフライトストラットが設計される予定です。

チームはまた、着陸船の「ロードリミッター」（シャーシと脚を接続する鋼棒）のテストも行った。 接地中に脚が動くと、ロッドは強制的に曲がり、衝撃をある程度吸収します。 リミッターはインサイトなどの過去の着陸船でも使用されていましたが、このプロトタイプではより大きくなり、最終設計ではさらに大きくなる予定です。