ヒューストンから月へ: ジョンソンの真空真空室が月の太陽電池技術をテスト

月面で最長 10 年間存続し、継続的なエネルギー供給を提供できるテクノロジーを設計するところを想像してみてください。 NASAは、アルテミスミッションのために月の南極に電力源を提供することを目的として、そのようなシステムを開発する3社を選定した。

3社は2022年に、ヒューストンにあるジョンソン宇宙センターの宇宙環境シミュレーション実験室（SESL）、具体的には建物32のチャンバーAで自立型太陽電池アレイをテストする計画の契約を獲得した。これまでにテストされたプロトタイプは、次のような厳格な評価を受けている。この技術が過酷な月環境に耐え、太陽電池アレイを月面に効果的に配置できることを保証します。

2024 年の夏、カリフォルニア州アルタデナの Blue Origin 企業である Honeybee Robotics とペンシルバニア州ピッツバーグの Astrobotic Technology の両社が、チャンバー A で太陽電池アレイのコンセプトをテストしました。

各社は、過酷な月環境や極端な温度変動に耐えられるアレイを設計するための独自のソリューションを開発しました。 SESL で収集されたデータは、月の南極付近に少なくとも 1 つのシステムを配備することを目的とした、将来の技術進歩に向けた要件の改良と設計をサポートします。

この取り組みの契約は、NASAの長期的な月面運用を支援することを目的としたNASAのVSAT（垂直太陽電池アレイ技術）プロジェクトの一環である。 VSAT は、宇宙技術ミッション総局のゲームチェンジング開発プログラムの下にあり、バージニア州ハンプトンのラングレー研究センターが、クリーブランドのグレン研究センターと協力して主導しています。

「私たちは、月面からの打ち上げに必要なエネルギーを活用して、月が衛星とハードウェアの製造の中心地になると予想しています」とVSAT主任システムエンジニアのジム・バージェス氏は語った。 「このビジョンは宇宙探査と宇宙産業に革命をもたらす可能性があります。」

1965 年に建造された SESL は、当初ジェミニ計画とアポロ計画をサポートしていましたが、スペースシャトル計画や火星探査機などの他のミッションのテストを実施したり、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の設計を検証したりするために適応されました。現在も、将来のアルテミス探査をサポートするために進化し続けています。

ジョンソンのフロント ドア イニシアチブは、一般に機会を開放し、新しい目的地を探索するための大胆で革新的なアイデアを結集することで、宇宙探査の課題を解決することを目的としています。

「SESL は、ジョンソン社が持つ何百もの独自の機能の 1 つにすぎません」とジョンソン社のイノベーションおよび戦略スペシャリストのモリー・バノン氏は述べています。 「Front Door は、当社のすべての機能とサービス、パートナーがそれらにアクセスする方法、および当社への連絡方法を明確に理解するのに役立ちます。私たちは、有人宇宙飛行のハブとして全員を団結させれば、宇宙エコシステム全体ですべてのパートナーと協力してさらに前進できることを知っています。」

チャンバー A は、この種の熱真空チャンバーとしては最大の 1 つであり、20 ケルビンまでの極度の深宇宙温度条件を提供する独自の機能を備えています。これにより、エンジニアは、特にシステムが暗闇の中で 96 時間存続する必要がある極寒の月の夜に、月の厳しい条件にテクノロジーがどのように反応するかに関する重要なデータを収集できます。

「これらのプロトタイプをテストすることは、より安全で信頼性の高い宇宙ミッション技術を保証するのに役立ちます」とVSATプロジェクトマネージャーのチャック・テイラー氏は述べています。 「目標は、月探査やその先をサポートできる自立したシステムを構築し、月面での私たちの存在を実現可能であるだけでなく持続可能なものにすることです。」

発電システムは、停電を管理し、月面での存続を確保するために自己認識する必要があります。これらのシステムは、生息地や探査車と通信し、必要に応じて継続的な電力と充電を提供する必要があります。また、曲面上に展開し、日光が届くように高さ 32 フィートまで伸ばし、移動の際には縮める必要があります。

「月での発電には多くの教訓と絶え間ない学習が必要です」とテイラー氏は語った。 「これは技術的な挑戦のように思えるかもしれませんが、既知の技術と革新的なソリューションを組み合わせて、月の状態をナビゲートし、月面にダイナミックで堅牢なエネルギーネットワークを構築するエキサイティングなフロンティアです。」

ジョンソン室 A 施設で実施された熱試験によって可能になった機能と科学的研究については、以下のビデオをご覧ください。