NASA、原子力発電ドローンDragonflyの風洞試験動画を公開。2027年にタイタンへ打ち上げ予定

土星の衛星タイタンは、大気が濃密で重力が低いため、飛行するのに最適な場所という。

しかし、NASAのドローンDragonflyがタイタンの空を飛び立つかなり前に、メリーランド州ローレルにあるジョンズ・ホプキンス応用物理研究所（APL）が主導する地球上の研究者たちは、自動車サイズの原子力動力ドローンの設計とモデルを確実に作成している。

Dragonflyは、NASAが他の海洋世界の表面を探査する唯一のミッションで、生命の前駆体である複雑な化学反応を調査するように設計されている。APLが製作・運用するこの探査機には、カメラ、センサー、サンプラーが搭載され、タイタンの複雑な歴史のある時点で、有機物が豊富な氷の表面の下にある液体の水と接触した可能性のある有機物を含むことが知られているタイタンの広範囲を調査する。

これらの科学機器を月全域に運ぶために、Dragonflyの4組の同軸ローター（1つのローターがもう1つのローターの上に積み重なっていることを意味する）は、タイタンの濃密で窒素が豊富な大気を切り裂く必要がある。過去3年間に4回、ミッションチームはバージニア州に向かい、バージニア州ハンプトンにあるNASAラングレー研究センターの唯一無二の施設で飛行システムをテストした。

ミッションエンジニアは、NASAラングレーの14×22フィートの亜音速トンネルで2回、16フィートの遷音速力学トンネル（TDT）で2回のテストキャンペーンを実施した。亜音速トンネルでは、計算流体力学モデルと、Dragonflyが設計した飛行エレクトロニクスを搭載した地上ドローンという統合テストプラットフォームから収集したデータを検証している。

1つはランダーをタイタン地表上空の放出ポイントに運ぶために使用されるエアロシェルの空力安定性試験、もう1つはランダーのローターの空力モデルだ。

APLのドラゴンフライ・ミッション・システム・エンジニア、Ken Hibbard氏は次のようにコメントした。

これらのテストはすべて、Dragonflyのタイタン・シミュレーションと性能予測に反映されます

6月にNASAラングレーを訪れた際、チームは14×22の亜音速トンネルに、8つのローターを備えたハーフスケールのDragonfly着陸船の模型を設置した。APLのテストリード、Bernadine Juliano女史によれば、このキャンペーンでは2つの飛行形態に焦点を当てたという：タイタン到着後のドラゴンフライの降下と動力飛行への移行、そしてタイタン表面上での前進飛行である。

我々は、様々な風速、ローター速度、飛行角度で予想される飛行範囲をテストし、機体の空力性能を評価した。
合計700回以上の飛行を行い、4,000を超える個別のデータを取得しました。すべての試験目的は成功裏に達成され、このデータはタイタンの条件に外挿する前に、地球上でのシミュレーションモデルの信頼性を高めるのに役立ちます。

APLのエンジニアは、セントラルフロリダ大学、ペンシルバニア州立大学、ロッキードマーティン・シコルスキー社、NASAラングレー、カリフォルニア州シリコンバレーにあるNASAエイムズ研究センターのミッションフライトチームのパートナーとともに、14×22のテストデータを分析している。

TDTテストキャンペーンを率いるAPLのDragonfly風洞テストリーダー、Rick Heisler氏は、NASAラングレーに行くたびに、チームは技術的なモデルと設計に磨きをかけ、特にTDTでは、Dragonflyのローターがタイタンのエキゾチックな大気中でどのように機能するかについて、より良いアイデアを得ることができたという。

TDTの重いガス環境は、海面レベルの大気圧と温度で動作しながら、空気の3.5倍の密度を持っています。
これにより、ローターはタイタンに近い条件で動作し、実際の着陸船が経験する揚力と動的負荷をよりよく再現することができます。私たちが取得したデータは、タイタンの過酷な極低温環境における着陸船の空気力学、空気構造性能、ローターの疲労寿命の予測を検証するために使用されます。
Dragonflyによって、我々はSFを探査の事実に変えようとしている。この画期的なロータークラフトをタイタンの空と地表に送り出すための次の一歩一歩に興奮しています。

NASAのニュー・フロンティア・プログラムの一部であるDragonflyは、2027年までに打ち上げられ、2030年代半ばにタイタンに到着する予定だ。この研究には他の研究機関とともにJAXAも参加している。

▶︎NASA