インフレータブル宇宙居住施設
宇宙空間で体積を増大させ、生命を支えられる構造
トロイド型インフレータブルステーションのテスト中のコンセプト（NASA 1961年）
膨張式月面居住地提案（NASA 1989）

インフレータブル居住施設または拡張可能居住施設は、宇宙空間での生命維持を可能にする加圧テントのような構造物であり、打ち上げ後に内部容積が増大します。一定の質量に対してより大きな居住空間を提供するために、宇宙用途での使用が頻繁に提案されています。

膨張式宇宙居住施設の最初の正式な設計と製造は1961年にグッドイヤー社によって宇宙ステーションの設計が行われた（ただし、この設計は実際に飛行することはなかった）。[1] 1989年にジョンソン宇宙センターの人間システム部門から発表された提案では、直径16メートル（52フィート）の球形の月面居住基地が月面に部分的に埋まるという構想が示された。

トランスハブ（Transit Habitatの造語）と呼ばれる膨張式モジュールが国際宇宙ステーション用に提案され、[2]後に民間企業のビゲロー・エアロスペースがこの設計を復活させ、いくつかの民間および商業用途に使用しました。[3] [4]

工事

インフレータブル宇宙居住施設の構造は、その設計目的によって決まります。しかしながら、一般的な要素としては、大気を保持するための柔軟なエアブラダーの周囲に、ケブラーやマイラーなどの高耐久性素材を織り合わせた層が挙げられます。モジュールの形状は、内部の大気と外部の真空との圧力差によって維持されます。ビゲロー・エアロスペース社のインフレータブルモジュールには、軌道への打ち上げ時に構造的なサポートを提供する内部コアが搭載されています。

ISSに結合されたトランスハブ膨張モジュールのアーティストによる想像図。
国際宇宙ステーションに取り付けられたビゲロー拡張活動モジュール（BEAM）が、2016年5月28日に膨張している様子。

進行中の研究

現在、主な研究分野はシエラスペースとNASAによって進められています。NASAは現在、惑星表面居住施設とエアロックユニットを備えたインフレータブル月面基地[5]を研究しており、これは初期プロトタイプ段階にあり、地球近傍月周回軌道および惑星間有人探査宇宙船に拡張型宇宙構造物を活用するための概念提案を行っています。[6]

ビゲロー・エアロスペースの開発業務

ビゲロー・エアロスペースは、1998年の設立から2020年の閉鎖まで、NASAと連携してインフレータブル宇宙居住施設に関する先駆的な研究開発を行ってきました。2021年にはシエラ・スペースが設立され、NASAとのパートナーシップの下、インフレータブル宇宙居住施設の開発を継続しました。

Bigelow - 拡張可能なアクティビティモジュール

ビゲロー拡張活動モジュール（BEAM）は、現在は解散したビゲロー・エアロスペース社がNASAとの契約に基づき、 2016年から少なくとも2020年まで国際宇宙ステーション（ISS）の臨時モジュールとして試験するために開発した実験用の拡張型宇宙ステーションモジュールである。2016年4月10日にISSに到着し、 [7] 4月16日にステーションに結合され、2016年5月28日に拡張および加圧された。

ビゲロー - 商業宇宙ステーション

ビゲロー次世代商業宇宙ステーションは、2種類の拡張可能な宇宙居住モジュールで構成され、2010年半ばに発表されました。[8] ステーションの初期構築は2014年から2015年にかけて発表され、2つのサンダンサーモジュールと1つのB330モジュールで構成される予定でした。[9] ビゲローは、最大9つのB330モジュールで構成され、100,000立方フィート（2,800 m 3）の居住空間を備えた宇宙ステーションの設計構成を公表しました。 [10] 2011年にはB330は最終設計段階にあり、建設が開始されていました。ビゲローは、2010年10月から、初期構成（2つのサンダンサーモジュールと1つのB330モジュール）を「スペースコンプレックスアルファ」と 呼び始めました。[11]

2020年3月、ビゲロー社は従業員88名全員を解雇した。2024年1月現在[アップデート]、同社は休眠状態にあり、現在は倒産したとみなされている。[12] [13] 2021年4月、シエラ・スペース社が設立され、前身のビゲロー・エアロスペース社が行っていたインフレータブル宇宙居住施設の開発を継続した。

NASA多目的宇宙探査機

2011年初頭、NASAは長期有人宇宙輸送機の概念提案を発表しました。この提案には、最大6名の乗組員を収容し、最長2年間のミッションにおける乗組員の健康増進を目的とした人工重力 宇宙居住施設が含まれています。マルチミッション宇​​宙探査機（MMSEV）と呼ばれるこの部分重力 トーラスリング 遠心分離機は、標準的な金属フレームとインフレータブル宇宙船構造の両方を活用し、0.11～0.69G（1.1～6.8 m/s 2または3.6～22.3 ft/s 2）の重力加速度を発生させます。[6] [14]

MMSEVに関連するものとして、2011年に提案されたISSセントリフュージ・デモがあります。これは、マルチミッション宇​​宙探査機（MMSEV）用の大型トーラス型遠心分離機宇宙居住施設の最終設計準備のための実証プロジェクトです。この構造は外径30フィート（9.1 m）、リング内径30インチ（760 mm）の断面を持ち、0.08～0.51 G（0.8～5 m/s 2または2.6～16.4 ft/s 2 ）の加速度を発生することが想定されています。この試験・評価用遠心分離機は、ISS乗組員の睡眠モジュールとして利用される可能性があります。[6]

シエラスペース - ライフハビタット

2021年4月19日、宇宙ステーション処理施設の高層ベイ内に設置されたシエラスペースのプロトタイプ大型インフレータブルファブリック環境（LIFE）居住施設

LIFE（Large Integrated Flexible EnvironmentまたはLarge Inflatable Fabric Environment）は、シエラスペース社が現在開発中のインフレータブル宇宙居住施設です。[15] [16]提案されているオービタルリーフ商業宇宙ステーションには、複数のLIFE居住施設が設計に組み込まれています。

月面居住地

月面居住地

月面居住地は、NASAがアルテミス計画のために提案した膨張式居住地です。

ロッキード・マーティンのインフレータブル居住空間

ロッキード・マーティンは膨張式居住施設[17] [18]を開発しており、当初はスターラボ宇宙ステーションのメインモジュールとして利用されることが予定されていました。しかし、このモジュールは中止され、エアバスが開発した硬質モジュールに置き換えられました。

マックススペースのインフレータブル居住空間

スタートアップ企業のマックス・スペースは、インフレータブル居住施設を開発している。[19] [20]

中国語モジュール

中国は膨張式モジュールを開発しており、小型モジュールは2024年9月27日に宇宙船19号に搭載されて打ち上げられた。 [21]

利点

  • 他のすべての要因が同じであれば、大気圏を飛行するあらゆる機体が受ける空力負荷は、その直径の2乗に比例して増大します。したがって、下層大気圏を安全に、かつ燃料効率よく上昇するためには、打ち上げ機の直径を最小限に抑える必要があります。一方、真空中を飛行するように設計された機体は、空力特性を考慮せずに設計できます。居住空間の直径は、打ち上げ機（および必要に応じて再突入機）の直径によって厳密に制限されないため、インフレータブルは、一定の質量に対してより大きな居住空間容積を実現できます。
  • いくつかの設計は、宇宙ゴミに対するより高い耐性を備えています。例えば、B330は、従来のアルミニウム製のシェル設計よりも優れた弾道防御力を備えています。[22]
  • 一部の設計では、より高いレベルの放射線遮蔽が提供されます。例えば、B330は国際宇宙ステーションと同等かそれ以上の放射線防護を提供し、「二次放射線の危険な影響を大幅に軽減します。」[22]

飛行体験

1965 年のボスホート 2 号ミッションでは、史上初のEVAに膨張式エアロックが採用されました。

2019年現在、宇宙を飛行した唯一の設計は、ジェネシスI、ジェネシスII、およびビゲロー・エアロスペース社のビゲロー拡張可能活動モジュールです。

参照

参考文献

  1. ^ “GPN-2003-00106 - インフレータブルステーションコンセプト”. 2012年2月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  2. ^ キム・ディスミュークス（キュレーター）（2003年6月27日）「トランスハブ構想」NASA.gov。2006年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年6月10日閲覧。
  3. ^ 宇宙での休暇が近づいている、ニューサイエンティスト誌の記事（2004年9月4日）
  4. ^ [1]、BBC記事（2010年7月23日）
  5. ^ “NASA - 月面でのキャンプは想像を絶する体験となるだろう”. 2018年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年1月7日閲覧。
  6. ^ abc NAUTILUS - X: Multi-Mission Space Exploration Vehicle Archived 2011-03-04 at the Wayback Machine、Mark L. Holderman、Future in Space Operations (FISO) Colloquium、2011-01-26、2011-01-31にアクセス。
  7. ^ パールマン、ロバート（2016年4月10日）「SpaceX Dragonが宇宙ステーションに到着、インフレータブルルームのプロトタイプを納入」Space.com 2016年4月11日閲覧。
  8. ^ Bigelow Aerospace — 次世代商業宇宙ステーション: 軌道複合施設建設 Archived 2010-07-10 at the Wayback Machine、Bigelow Aerospace、2010-07-15にアクセス。
  9. ^ Bigelow Marketing Inflatable Space Stations [ permanent dead link ]、 Aviation Week、2010年5月6日、2010年10月30日にアクセス。
  10. ^ Bigelow Aerospace Shows Off Bigger, Badder Space Real Estate、Popular Mechanics、2010年10月28日、2010年10月30日にアクセス。
  11. ^ Bigelow still thinks big、The Space Review、2010年11月1日、2010年11月2日にアクセス。
  12. ^ Foust, Jeff (2020年3月23日). 「Bigelow Aerospace、全従業員を解雇」. SpaceNews . 2023年12月2日閲覧。
  13. ^ 大西洋横断共同事業、新たな「国際」宇宙ステーション建設を目指す ARSTechnica. スティーブン・クラーク著. 2023年8月3日. 2024年1月27日アクセス
  14. ^ NASA NAUTILUS-X: 多目的探査機には遠心分離機が搭載され、ISS でテストされる予定 Archived 2011-02-25 at the Wayback Machine、RLV and Space Transport News、2011-01-28、2011-01-31 アクセス。
  15. ^ 「LIFE ハビタット (大規模統合型柔軟環境) | 宇宙ステーション | Sierra Space」.
  16. ^ シエラネバダ、月・火星探査ミッション向けインフレータブル居住施設「LIFE」の開発を進展
  17. ^ Josh Dinner (2023年7月10日). 「ボンッ！テスト中に膨張式宇宙居住施設が爆発する様子をご覧ください（動画）」. Space.com .
  18. ^ ジム・ヴィノスキー（2023年9月22日）「ロッキード・マーティンのインフレータブル宇宙居住施設は月とその先を目指す」フォーブス誌。
  19. ^ Jeff Foust (2024年4月9日). 「Max Space、インフレータブル宇宙ステーションモジュールの計画を発表」. SpaceNews .
  20. ^ Devin Coldewey (2024年7月27日). 「Max Spaceが17世紀のひねりを加えた拡張可能な居住施設を刷新、2026年にローンチ」TechCrunch .
  21. ^ アンドリュー・ジョーンズ（2024年11月22日）「中国、軌道上で初のインフレータブル宇宙モジュールを静かにテスト」SpaceNews。
  22. ^ ab Bigelow Aerospace — Next-Generation Commercial Space Stations: BA 330 Archived 2010-12-13 at the Wayback Machine、Bigelow Aerospace、2010年、2011年1月11日にアクセス。
ウィキメディア コモンズには、インフレータブル宇宙居住施設に関連するメディアがあります。
  • NASAの月面コロニー構想
  • 月面居住地 アーカイブ 2018-12-22 at the Wayback Machine
  • 月面における膨張式居住施設の研究 2016年12月10日アーカイブ - Wayback Machine
  • NASAの膨張式宇宙居住施設に関する歴史
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