月面レゴリス模擬物
JSC-1A月模擬土1kg瓶
JSC-1A約15g

月面レゴリス模擬物とは、月面レゴリスの化学的、機械的、工学的、鉱物学的、あるいは粒度分布特性を近似するために合成された地球上の物質である。[ 1 ]月面レゴリス模擬物は、月面レゴリスの材料取り扱い、掘削、輸送、および利用に関する研究を行う研究者によって使用されている。実際の月面レゴリスのサンプルは、このような研究にはあまりにも希少かつ小さすぎる上、地球の大気圏への曝露によって汚染されている。

初期の模造品

NASA の研究者が、 NASA ルイス研究センターの 8 フィート x 6 フィートの超音速風洞施設で月塵シミュレータのデモンストレーションを視察しています(1960 年)。

アポロ計画の準備段階では、宇宙飛行士が月面で遭遇するであろう土壌を模擬するために、砕いた地球上の岩石が初めて使用されました。[ 2 ]場合によっては、これらの初期の模擬物質の特性は実際の月の土壌とは大きく異なり、月面に広く存在する細粒の鋭い塵粒子に関連する問題は驚きでした。[ 3 ]

後の模造品

アポロ計画後、特にコンステレーション計画の開発期間中、様々な組織や研究者によって月模擬物が大量に生産された。これらの多くには、区別するために3文字の頭字語（MLS-1、JSC-1など）と、後続のバージョンを示す番号が与えられた。これらの模擬物は、高地土壌と海洋土壌に大別され、通常は類似の地球の岩石（高地の場合は斜長岩、海洋の場合は玄武岩）を粉砕してふるいにかけることで生成された。アポロとルナから持ち帰られたサンプルは、元素化学組成や粒度分布などの特定の特性を調べるための参照材料として使用された。これらの模擬物の多くは、著名な月科学者ラリー・テイラーから品質管理の欠如や、ナノ相鉄など目的が文書化されていない機能への資金の無駄であると批判された。[ 4 ]

JSC-1および-1A

JSC-1（ジョンソン宇宙センター・ナンバー1 ）は、1994年にNASAとジョンソン宇宙センターによって開発された月面レゴリス模擬物質です。開発者は、この模擬物質が月の海の土壌に近似することを目指しました。この模擬物質は、ガラス含有量の高い玄武岩質灰から作られました。[ 1 ]

2005年、NASAはオービタル・テクノロジーズ社（ORBITEC）と契約を結び、3種類のグレードの模擬物質の製造を依頼した。[ 5 ]

  • JSC-1AF、微細、平均粒径27μm
  • JSC-1A、JSC 1の複製、1 mm未満の大きさ
  • JSC-1AC、粗粒、粒径分布 5 mm未満

NASAは2006年にJSC-1Aを14トン、AFとACをそれぞれ1トンずつ受領した。さらに15トンのJSC-1Aと100kgのJSC-1FがORBITECによって商業販売用に製造されたが、ORBITECはもはや模擬物質の販売を行っておらず、シエラネバダ社に買収された。商業用JSC-1Aの8トンの砂箱は、NASA太陽系探査研究仮想研究所（SSERVI）から毎日レンタル可能である。[ 6 ]

JSC-1Aはアルカリ溶液中でジオポリマー化して、硬い岩のような物質を生成することができる。[ 7 ] [ 8 ]試験では、「月面」ジオポリマーの最大圧縮強度と曲げ強度は、従来のセメントに匹敵することが示された。[ 8 ]

バーミンガム大学で生成された月（JSC-1A）と火星（JSC MARS-1A）の塵の模擬物質からのジオポリマー[ 8 ]

JSC-1 および JSC-1A は、NASA センター以外では利用できなくなりました。

NU-LHTとOB-1

月面高地模擬岩として、NU-LHT（月面高地型）シリーズとOB-1（オリビン・バイタウンナイト）の2種類が開発・製造されました。これらの模擬岩はどちらも、主に地球上の希少な斜長岩鉱床から採取されています。NU-LHTの斜長岩はスティルウォーター複合岩体から、OB-1の斜長岩はオンタリオ州のショーミア斜長岩から採取されました。どちらの模擬岩も広く流通することはありませんでした。

最近の模擬物

これまで開発されてきた月面模擬物質のほとんどは、NASA以外では製造・配布されなくなっています。Zybek Advanced Products、ORBITEC、Deep Space Industriesなど、複数の企業が営利目的で月面模擬物質の販売を試みてきましたが、いずれも大きな成果は得られていません。NASAは模擬物質を販売したり、無制限に無償配布したりすることはできませんが、助成金受給者に一定量の模擬物質を提供することは可能です。

最近、いくつかの月面模擬物質が開発され、市販されているか、大型レゴリス容器に収納された状態でレンタルされています。これらには、OPRL2N標準代表月海模擬物質[ 9 ]や標準代表月高地模擬物質[ 10 ]などがあります。Off Planet Research社は、 LCROSSミッションで特定された揮発性物質を含む月極域氷レゴリス模擬物質など、月面の特定の場所向けにカスタマイズされた模擬物質も製造しています。

他の模擬衛星としては、セントラルフロリダ大学が運営する非営利のExolith Labによって製造・配布されているLunar Highlands Simulant（LHS-1）[ 11 ]とLunar Mare Simulant（LMS-1）[ 12 ]がある。[ 13 ]

インド宇宙研究機関は、チャンドラヤーン計画のために、独自の月面高地土壌模擬物LSS-ISAC1を開発した。[ 14 ] [ 15 ]この模擬物の原材料は、タミル・ナードゥ州のシタンプーンディ村とクンナマライ村から調達された。[ 16 ] [ 17 ]

2020年には、タイの独立した研究者チームが国内の資源を使ってタイ月模擬物質バッチ1（TLS-1）[ 18 ]を開発しました。これは、アポロ11号のサンプルの特性に基づいた、タイで初めての模擬物質製造の試みでした。 [ 19 ] [ 20 ]製造された模擬物質を使用して、宇宙工学や材料工学の分野でのさらなる応用も行われました。[ 21 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b McKay, David S.; Carter, James L.; Boles, Walter W.; Allen, Carlton C.; Allton, Judith H. (1994). 「JSC-1: 新たな月面土壌模擬物質」(PDF) . Galloway, Rodney G.; Lokaj, Stanley (編). Engineering, Construction, and Operations in Space IV; Proceedings of the 4th International Conference, Albuquerque, New Mexico, February 26–March 3, 1994. Engineering, Construction, and Operations in Space IV; Albuquerque, New Mexico, February 26–March 3, 1994. Vol. 2. New York: American Society of Civil Engineers . pp.  857– 866. ISBN 0-87262-937-6。
  2. ^ Salisbury, John (1964). 「月面に存在する可能性のある物質の特性に関する研究」空軍ケンブリッジ研究所（米国）特別報告書20ページ.
  3. ^ Gaier, James (2005). 「アポロ計画における月面塵の船外活動システムへの影響」(PDF) . NASA技術報告書( 2005–213610 ).
  4. ^ Taylor, Lawrence; Pieters, Carle; Britt, Daniel (2016). 「月面レゴリス模擬物質の評価」. Planetary and Space Science . 126 : 1– 7. Bibcode : 2016P&SS..126....1T . doi : 10.1016/j.pss.2016.04.005 .
  5. ^ NASA.gov
  6. ^ NASA 太陽系探査研究仮想研究所 (SSERVI)
  7. ^ Montes, Broussard, Gongre, Simicevic, Mejia, Tham, Allouche, Davis; 宇宙探査用途における放射線遮蔽材としての月面レゴリスジオポリマーバインダーの評価、Adv. Space Res. 56:1212–1221 (2015)
  8. ^ a b c Alexiadis, Alessio; Alberini, Federico; Meyer, Marit E. (2017). 「月面および火星の土壌模擬物からのジオポリマー」(PDF) . Advances in Space Research . 59 (1): 490– 495. Bibcode : 2017AdSpR..59..490A . doi : 10.1016/j.asr.2016.10.003 . S2CID 55076745 . 
  9. ^ OPRL2N 規格代表ルナー・メア・シミュレート
  10. ^ OPRH2N 標準代表月高地模擬衛星
  11. ^ルナー・ハイランド・シミュレート (LHS-1)
  12. ^月の海シミュラント（LMS-1）
  13. ^エグゾリス・ラボ
  14. ^アンバザガン、S.ヴェヌゴパル、I.アリヴァザガン、S.チナムトゥ、M.パラマシヴァム、CR;ナゲシュ、G.サウスカロライナ州カンナン。シャマラオ。バブ、V. チャンドラ;アンナドゥライ、M.ムトゥクマラン、カシナタン。ラジェシュ、VJ (2021-09-15)。「インド宇宙研究機関の月探査プログラム用の月の土壌模擬物質 (LSS-ISAC-1)」。イカロス。366 114511。Bibcode : 2021Icar..36614511A。土井：10.1016/j.icarus.2021.114511。ISSN 0019-1035。 
  15. ^ヴェヌゴパル、I.ムトゥクマラン、カシナタン。スリラム、KV;アンバザガン、S.プラブ、T.アリヴァザガン、S.シュクラ、サンジェイ・クマール（2020年12月）。「チャンドラヤーンミッションのためのインドの月の土（月の高地土の模倣物）の発明」。ジオシンセティックスと地盤工学の国際ジャーナル。6 (4): 44。Bibcode : 2020IJGGE...6...44V。土井: 10.1007/s40891-020-00231-0。ISSN 2199-9260。S2CID 225171995。  
  16. ^ Madhumathi, DS (2019年7月12日). 「ISROの月面着陸、タミル・ナードゥ州から採取した土壌で予行演習」 . The Hindu . ISSN 0971-751X . 2023年9月20日閲覧。 
  17. ^ Nath, Akshaya (2023年9月18日). 「タミル・ナードゥ州の村とその貴重な土壌がチャンドラヤーン3号を月面に打ち上げた。今、農民たちは不安に怯えている」 . ThePrint . 2023年9月20日閲覧。
  18. ^ Boonlert, Thana (2021年8月5日). 「タイが惑星データベースに登録」 . Bangkok Post . 2024年12月6日閲覧。
  19. ^ 「タイ初の月面模擬衛星（TLS-01）の開発と機械的特性」（PDF） . sciforum . 2021年7月1日. 2024年11月28日閲覧。
  20. ^ Meesay、ワシン;サンティロンナロン、シラフォブ。サラン、シーハナム。ジトクロンサブ、サリーニャ。トゥクポー、ティラワット。ファンカ、アロンコット。ケットウェツリヤ、チャチャレルム。パイサーンソンバット、サリーニャ。チャンチャロエン、ウェアーズ (2023-01-01)。「代替タイ月模倣衛星（TLS-01A）の開発と特性」。航空宇宙工学ジャーナル。36 (1): 04022112.doi : 10.1061 /(ASCE)AS.1943-5525.0001498。ISSN 1943-5525。 
  21. ^ Liu, Bo; Sun, Peng; Yao, Wei; Li, Tao; Xu, Wei (2024-11-05). 「月面レゴリス模擬物質ベースの複合材料の適応性と月面基地建設方法に関する研究の進展」 .国際鉱業科学技術誌. 34 (10): 1341– 1363. doi : 10.1016/j.ijmst.2024.09.005 . ISSN 2095-2686 . 

さらに読む

  • クーパー、ボニー (2007). 「付録C：月の土壌模擬物」. シュランク、デイビッド・G.、シャープ、バートン・L.、クーパー、ボニー・L.、タンガヴェル、マドゥ（編）. 『月：資源、将来の開発、そして居住』（第2版）. シュプリンガー. pp.  257– 268. ISBN 978-0-387-36055-3。
  • Carpenter, P.; Sibille, L.; Wilson, S.; Meeker, G. (2006). 「標準化された月面レゴリス模擬物質の開発」 . Microscopy and Microanalysis . 12 (Suppl. 02) (S02): 886– 887. Bibcode : 2006MiMic..12..886C . doi : 10.1017/S143192760606301X . hdl : 2060/20060004752 .
  • McKay, DS; Carter, JL; Boles, WW; Allen, CC & Alton, JH (1993). 「JSC-1：新たな月面レゴリス模擬物質」. Lunar and Planetary Science XXIV . Lunar and Planetary Science Conference. pp.  963– 964. Bibcode : 1993LPI....24..963M .
  • Klosky, J. Ledlie; Sture, Stein; Ko, Hon-Yim & Barnes, Frank (1996). 「JSC-1 月面レゴリス模擬物質の機械的特性」. Johnson, Stewart W. (編).宇宙における工学、建設、運用 5: 第 5 回国際宇宙会議 '96 議事録 (1996 年 6 月 1 日～6 日、ニューメキシコ州アルバカーキ) . 第 5 回国際宇宙会議 '96 (1996 年 6 月 1 日～6 日、ニューメキシコ州アルバカーキ) . ニューヨーク:アメリカ土木学会. pp.  680– 688. doi : 10.1061/40177(207)94 . ISBN 0-7844-0177-2。
  • 鄭、永春。王世傑。欧陽、紫源。鄒、永寮。劉建中。リー、チュンライ。リア、シオンヤオ。馮、俊明 (2009-02-02)。 「CAS-1月土模倣体」。宇宙研究の進歩。43 (3): 448–454。書誌コード: 2009AdSpR..43..448Z。土井：10.1016/j.asr.2008.07.006。
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