金星大気圏機動プラットフォーム
金星の大気を調査するためのロボット半浮力全翼航空機の提案

金星大気圏機動プラットフォーム（VAMP ）は、航空宇宙企業ノースロップ・グラマンとLGardeによるミッションコンセプトで、動力付き、長時間滞空、半浮力のインフレータブル航空機を構想しています。この航空機は、金星の上層大気における生命痕跡[1] [2]の探査と大気測定を行うことを目的としています。このインフレータブル航空機は、デルタ翼または全翼機と呼ばれる台形の形状をしており、大気圏突入時には格納される2基の電動プロペラを備えています。

この航空機は、おそらく2029年にロシアのベネラDに搭載される金星探査機の副次的ペイロードとして打ち上げられることが提案されている。日中はVAMPが継続的に科学測定を行う一方、夜間は高度50kmまで降下し、そこで完全に浮上した状態で低出力状態を維持し、浮遊高度で適度な科学測定を行う。高度47.5kmから50.5kmの間に位置する金星の下層雲は酸性だが、適度な温度と圧力（約60℃、1気圧）など、微生物の生存に好ましい条件を備えているため、一部の宇宙生物学者は探査対象として検討している。[3]

概要

科学ドライバー

パイオニア・ビーナス・オービターによる紫外線観測によって明らかになった、1979年の金星大気の雲構造。暗い領域には紫外線を吸収する未確認の成分が含まれている。

金星の雲の居住可能性は、科学者ハロルド・モロウィッツとカール・セーガンが1967年に推測して以来、議論の的となっている。[3]それ以降の研究では、硫黄化合物、二酸化炭素（CO2）、水、そして適度な気温（0～60℃）と気圧（約0.4～2気圧）といった好ましい化学的・物理的条件により、金星の雲層に微生物が生息できる可能性があることが強調されてきた。しかしながら、金星の表面温度は450℃（860℉）を超え、生命にとって過酷な環境であることが知られている。[4]

金星の紫外線（UV）画像では、雲の高度に局所的な領域があり、330～500nmの波長で吸収が生じていることが明らかになった。金星のUVコントラストは、1928年に地球からの写真で初めて観測され、その後、1974年に地上からの偏光測定、1978年に分光法、そして2008年からは探査機によって測定されている。[3]金星探査機「ビーナス・エクスプレス」 、「あかつき」 、 「メッセンジャー」、そして金星に突入した探査機「ベネラ」（ベネラ計画）による軌道上からの探査にもかかわらず、分光観測では暗い部分が濃硫酸やその他の未知の光吸収粒子で構成されていることが示されたが、これらのコントラストの化学的・物理的特性は依然として不明である。[3] [4]

いくつかのモデルでは、金星はかつて20億年もの間、表面に液体の水があり居住可能な気候であったと示唆しているため、一部の科学者は、これらの吸収特性は下層雲に浮遊する大量の微生物によって引き起こされた可能性があり、[3] [4] [5] [6]鉄と硫黄を中心とした代謝によって繁栄している可能性があると推測しています。[3]地球上では、一部の極限環境細菌が非常に酸性の条件で繁栄し、二酸化炭素を餌として硫酸を排出することができます。[4]

航空機

予備
パラメータ		 ユニット[7] [8]
翼幅
55メートル
長さ
20メートル
質量
900キロ
ペイロード質量
≈50 kg
ペイロードボリューム
≈30 m 3
太陽光発電
≥ 8kW
浮力ガス
水素
最高速度
30メートル/秒（110キロメートル/時）
推進
電動プロペラ2個、
直径：各2.93m（96インチ）、
ブレード2枚、
推力：90～100lbf
肌 入口暖房：ネクステルファブリックとパイロゲルラミネート
硫酸と太陽熱：テフロンPFA-AI-ベクトラン

金星大気圏機動プラットフォーム（VAMP）の構想は、航空宇宙企業のノースロップ・グラマンとLGardeの協力により2012年に開始され、金星の大気の現地測定を行うことができる科学ペイロードを搭載した膨張式半浮遊式航空機で構成されています。 [9] この航空機はスケーラブルで、小型版は翼幅6メートル、機器を含む質量は90kgです。[10]中型版は翼幅30メートル、質量450kg、実物大版は翼幅55メートル、質量900kgです。[10]

VAMPは軌道上の母船によって宇宙空間に展開され、膨張してエアロシェルなしで金星の大気圏に突入する。[11] [12]この航空機は10%の浮力を持ち、推進力を使用すると時速110kmで巡航でき、90%の揚力を提供する。[13]電源は太陽電池とバッテリーである。[12] [13]

推進力がない場合は、航空機は地上約 55 km の高度まで沈み、そこで 100% の浮力に達する。[13] [9]受動的に浮遊する車両は、夜間の操作や、回復のためのセーフ モードの手順も簡素化する。[13]航空機は数ヶ月から 1 年にわたって運用可能であり[14] 、インタラクティブな (ただしリアルタイムではない) 制御のために、周回通信中継衛星によってサポートされる必要がある。[13] VAMP は高度 50 km から 65 km を飛行し[14]、広範囲の緯度とすべての経度をカバーする。[13]航空機の形状、展開、およびさまざまなエンベロープ膜の金星の化学的 (酸) および熱的環境への耐性に関する研究が進行中である。[13] [15] [16]チームは、梱包、展開シーケンス、構造質量が大幅に簡素化されるレンズ状の使用も評価しているが、それほど効率的な巡航は行えないだろう。[13]

この車両のコンセプトは、大気を持つ太陽系の他の惑星や衛星の探査の概念実証として、2017年5月にも発表されました。[12] [17]

科学ペイロード

2013年の予備概念図では、NASAが「金星フラッグシップ設計基準ミッション」と呼ぶ気球用の機器群が想定されている。その質量は20kgと推定され、運用には50Wの電力が必要となる。[13]想定される機器は以下の通りである。[7]

  • カメラ
  • 希ガス分析計
  • UV分光計
  • 気象観測所
  • 減衰全反射
  • ガスクロマトグラフ/質量分析計（GC/MS）
  • 偏光比濁計
  • 3D超音波風速計
  • 電界センサー
  • 光学顕微鏡

潜在的なミッション

ベネラD

2020年代後半に予定されているロシアのベネラDミッションへのNASAの参加の可能性について、現在議論が続いています。2014年、ロシアの科学者たちはNASAに対し、このミッションへの機器提供の協力に興味があるかどうか尋ねました。 [18] [19]この協力の下、ベネラDには、気球、小型衛星、長寿命（24時間）の地上ステーション、または機動性のある航空プラットフォームなど、米国のコンポーネントが組み込まれる可能性があります。[4] [18] [20]潜在的な協力の可能性については、現在も議論が続いています。[4] [18] [19]

VAMPコンセプトに取り組んでいるエンジニアたちは、この機体は拡張可能であり、「中型」バージョンがベネラDミッションに搭載される可能性があると述べています。このバージョンは、翼幅30メートル、機器を含めた質量450キログラムになります。[10]

ニューフロンティアプログラム

ノースロップ・グラマンもNASAのニューフロンティア計画への参加を計画している。[21]選定されれば、設計成熟、開発、打ち上げ、運用のために最大10億ドルの予算が与えられる可能性がある。[15]しかし、専門家は、提案されているVAMPでは、NASAが認可した金星探査分析グループ（VEXAG）の2014年科学ロードマップで求められるすべての主要な質問に答えることができず、地表の測定や地表と大気の相互作用の測定が不足すると指摘している。[15]

参照

参考文献

  1. ^ 天文学者、金星の雲に漂う生命の可能性を考察。デボラ・バード、Earth & Sky。2018年3月31日。
  2. ^ 科学者たちは金星の雲の中に隠された生命の可能性を探る。クリティン・ムーア、The Inquisitr。2018年4月1日。
  3. ^ abcdef Sanjay S. Limaye, Rakesh Mogul, David J. Smith, Arif H. Ansari, Grzegorz P. Słowik, Parag Vaishampayan. 金星のスペクトルシグネチャーと雲中生命の可能性. Astrobiology , 2018; doi :10.1089/ast.2017.1783
  4. ^ abcdef Devitt, Terry (2018年3月30日). 「金星の雲に漂う生命は存在するのか？」Science Daily .
  5. ^ 「金星は生命の安息の地となる可能性がある」ABCニュース、2002年9月28日。2009年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  6. ^ クラーク、スチュアート (2002年9月26日). 「金星の酸性雲に生命が存在する可能性」.ニューサイエンティスト.
  7. ^ ab VAMP' Key Vehicle Parameters Archived 2018-04-02 at the Wayback Machine - as of March 2015. Northrop Grumman. (PDF)
  8. ^ VAMP航空機の特徴と利点（2015年3月時点、 Wayback Machineで2018年4月2日にアーカイブ）。ノースロップ・グラマン。（PDF）
  9. ^ ab Wall, Mike (2014年3月3日). 「驚異の技術：インフレータブル航空機が金星上空を巡航」Space.com .
  10. ^ abc 金星大気圏機動プラットフォーム（VAMP）– ミッションに向けた今後の作業とスケールアップ（PDF）。S. ワーウィック、F. ロス、D. ソコル。第15回金星探査分析グループ（VEXAG）2017年会議。
  11. ^ 金星大気研究への独自のアプローチ：金星大気操縦プラットフォーム（VAMP）の技術開発。サミュエル・ロッコ、リー・グレッグ、ソコル・ダニエル、ポリダン・ロン、グリフィン・クリステン、ボリサイ・リンデン、ミチ・ユキ、バーンズ・ネイサン。ノースロップ・グラマン社。アメリカ天文学会DPS会議#46、id.416.03、2014年11月。
  12. ^ abc VAMP Photo Release Archived 2018-07-04 at the Wayback Machine . Northrop Grumman. 2015年5月15日.
  13. ^ abcdefghi 金星大気圏機動プラットフォーム（VAMP） - 金星における長期飛行船のコンセプト。2016年10月20日アーカイブ、Wayback Machine (PDF). Kristen Griffin, Ron Polidan, Daniel Sokol, Dean Dailey, Greg Lee, Steve Warwick, Nathan Barnes, Linden Bolisay, Billy Derbes, Yuki Michii, Art Palisoc. Northrop Grumman Corporation and LGarde . 2013.
  14. ^ ab 金星大気圏機動プラットフォーム科学ミッション。ノースロップ・グラマン社。アメリカ天文学会DPS会議#47、id.217.03、2015年11月。
  15. ^ abc Leone, Dan (2015年5月11日). 「NASA​​の次期Next Frontiersミッションに金星探査機が採用へ」. Space News .
  16. ^ Clapaud, Alain (2016年2月18日). 「ノースロップ・グラマン、金星ドローンVAMPの試験を開始」. 2018年8月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  17. ^ 金星大気圏機動プラットフォーム（VAMP）- パスファインダー構想。Lee, G.; Warwick, S.; Ross, F.; Sokol, D. 金星モデリングワークショップ、2017年5月9～11日、オハイオ州クリーブランドにて開催。LPI寄稿第2022号、id.8006、2017年5月。
  18. ^ abc Wall, Mike (2017年1月17日). 「ロシアと米国、金星への共同ミッションを検討」. Space . 2017年10月29日閲覧。
  19. ^ ab “NASA、ロシア宇宙研究所と金星の科学目標の共有を検討”. NASA. 2017年3月10日. 2021年3月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年11月25日閲覧。
  20. ^ Senske, D.; Zasova, L. (2017年1月31日). 「Venera-D：金星の包括的探査を通じて地球型惑星の気候と地質学の地平線を拡大する」（PDF）NASA . 2017年4月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  21. ^ シャーキー、ジム（2015年5月18日）「インフレータブル金星探査機、NASAニューフロンティア計画の次期ミッションに選定か」Spaceflight Insider。
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