NASA、オリオンの耐熱シールドのひび割れがアルテミス2号の乗組員に危険を及ぼさないことを発見

2年前にアルテミス計画のオリオンモジュールの耐熱シールドで見つかった損傷に関するNASAの調査では、大気圏再突入に使用された技術によってシールドの外側のアブレーション材にガスが閉じ込められ、懸念される亀裂が発生したという結論に至った。

木曜日、国際宇宙ステーション（ISS）は、モジュールの再突入方式を変更しても、宇宙船は再設計なしで有人飛行を安全に行うことができるとの結論に達したと発表した。これを受けて、ISSはアルテミスII有人試験飛行とアルテミスIII有人月面着陸の新たな打ち上げ目標日を発表した。

両日程は、オリオンの環境制御および生命維持システムに対処する時間を確保するため、それぞれ2026年4月と2027年半ばへと約7か月延期された。

熱シールドに関しては、NASA は、熱シールドの Avcoat 素材内で発生したガスが予想どおりに放出および分散できないと判断しました。

「これにより圧力が高まり、ひび割れが発生し、いくつかの場所で焦げた物質が剥がれ落ちた」と同団体は付け加えた。

Avcoatは1960年代に開発され、アポロ計画で宇宙船の大気圏再突入時の保護に使用されました。これは、テキストロン・ディフェンス・システムズ社製のシリカ繊維で強化された樹脂ベースの素材で、宇宙船の外装に取り付けられたハニカム構造に組み込まれています。このハニカム構造が素材を所定の位置に保持し、再突入時の構造的完全性を確保します。

NASAは、このコーティングは再突入時に熱せられて焦げて摩耗するように設計されており、オリオンと将来の乗組員を約5,000°F（2760°C）の再突入時の温度から守ると説明した。

• NASAのオリオン月カプセルは今週日曜日に着水予定
• NASA、アルテミス3号着陸目標リストを9つに絞り込む
• トランプ大統領の二期目は米国の宇宙計画にとって何を意味するだろうか？
• 報告書は、SLS打ち上げを遅らせた粗悪な品質についてボーイングとNASAを非難

NASAは、オリオン初飛行の損傷原因を解明するため、地理的に分散した米国の複数の施設で100回以上の試験を実施しました。シールドの詳細なサンプル採取のため、約200個のオリオン・アボコート・サンプルを提供し、宇宙船のセンサーからの画像とデータを検証し、地上での試験と分析を実施しました。

研究者たちは、カリフォルニア州にあるNASAエイムズ研究センターのアークジェット施設内で、オリオンの大気圏突入がAvcoat素材に及ぼした影響を再現しました。アークジェット施設は、宇宙船が経験する高速摩擦や高熱といった極限状態をシミュレートします。この施設では、電気アークを用いて高温を発生させ、超音速気流を作り出すことができます。

最終的に、閉じ込められたガスの主な原因は、モジュールの大気圏再突入方法、すなわちスキップガイダンスエントリー技術にあることが判明しました。その名の通り、この技術は宇宙船が大気圏の上層を「スキップ」することを可能にし、水面を小石が跳ねるのと似たような技術です。

NASAは、「オリオンは地球の大気圏上層部に突入し、大気抵抗を利用して減速しました。その後、カプセルの揚力を利用して大気圏外に戻り、パラシュートで再突入して着水しました」と説明しています。

この技術は、宇宙船の飛行経路調整能力を拡張し、より正確な着陸を保証する柔軟性を提供します。また、熱を分散させ、過熱のリスクを軽減することで、再突入時の熱負荷管理にも役立ちます。

この出来事のアークジェットシミュレーションにより、大気の減少の間に熱は外部に低下したが、熱エネルギーはアヴコート内に残り、炭化した物質内で逃げ場のないガスが蓄積されることが証明されました。

「アブコートには『浸透性』がなかったため、内部圧力が高まり、ひび割れが生じ、外層が不均一に剥がれ落ちた」と宇宙機関は判定した。

飛行データによると、温度変動による損傷は乗組員には影響がなかったことが示されました。客室温度は華氏70度半ば（約24℃）で安定しており、快適な温度を維持していました。ヒートシールドの熱性能は予想を上回っていたと判断されました。

NASAは、アルテミスIIの耐熱シールドは「オリオンが地球の大気圏に突入する際に軌道が変わっても、計画されたミッションの間、乗組員の安全を守ることができる」と結論付けた。

熱シールドの予期せぬ動作を心配する人もいるかもしれないが、アルテミス1号ミッションは、将来のミッションで人間が危険にさらされる前にシステムをテストするという、まさにその目的を果たした。

「アルテミス計画の初期飛行は試験飛行であり、アルテミス1号の試験飛行は、将来のミッションに乗組員を追加する前に、深宇宙環境で我々のシステムをチェックする機会を与えてくれた」とNASAのアミット・クシャトリヤ次官補は繰り返した。

彼は、熱シールドの調査は、問題の原因と性質、そしてリスクを完全に理解するのに役立つと付け加えた。®