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揮発性リッチボディのサンプルコレクションのための宇宙船の工学
揮発性が豊富なセシシャルボディ - comets、アイコリ月、およびプリミティブアスタロイド - 水氷、冷凍二酸化炭素、メタン、アンモニア、および複雑な有機化合物が含まれています。 これらの材料は、太陽系の形成から原始的な遺物であり、地球上の水と有機化学の起源に関する手掛かりを保持しています。 これらのオブジェクトからのサンプルを集めると、熱管理、低木星の汚染、および星の汚染物質の排出量をプッシュする宇宙船工学が必要です。 [F]
揮発性リッチ環境のユニークな課題
揮発性が豊富な体は、微小重力、厳しい寒さ、激しい大気、または大気、および脆弱、ふわふわ、または昇華氷で覆われる可能性がある表面を一緒に見つかりません。 エンジニアは、生き生き生き生き残るだけでなく、揮発性コンテンツを交換することなく、原始的なサンプルを収集する宇宙船を設計しなければなりません。
低重力操作とアンカー
彗星と小さな氷月は非常に低い表面重力を持っています - 地球の割合がいくつかあります。 より大きな体のために設計された標準的な着陸脚やロボットアームは動作しないかもしれません。 宇宙船は、オフまたは漂流することができます。 ソリューションには、ハーポオンのようなアンカー、アイスネジ、およびアクティブな推力者と軟らかさのあるランダーが接触を維持しています。 ESAのP / Churyumov - ゲルマンは、接触を観察しながら、ギアを交換する[F]と[F]を、ファミリアムと[F]を観察]を、および[F]を観察]を観察する。
温度の極端および熱制御
揮発性が豊富なボディは、影した領域または大半のヘリオセントリック距離の–200°C (73 K)と同じくらい寒くすることができます。同時に、太陽に近づくにつれて、いくつかのコメットが急激に温まる経験があります。 熱制御サブシステムは、保護された敏感な電子機器や機器でなければなりません。また、収集された試料の揮発性含有量を節約する。 多層断熱、放射性ヒーターユニット(RHU)、相変化材料は一般的です。 サンプルコレクションには、熱硬化性または加熱された温度を防止する必要があります。 [F]
汚染と惑星の保護
揮発性試料は、宇宙船の外気、微生物胞、または残留化学物質からの汚染に非常に敏感です。 ストライアント惑星保護プロトコルは、特に過去または現在の生活の兆候を抱える可能性がある体のために、EnceladusやEuropaなどの。 宇宙船はクリーンルームで組み立てられ、炭化水素を削減し、必要に応じて殺菌します。 サンプルコンテナは、地球の汚染を防ぎ、揮発性を防止するために複数の層でシールされ、再発および発射中に揮発性を保たせます。
見本抽出技術:タッチアンドゴーからディープ・ドリルまで
採取方法の選択は、体の表面特性と科学目的に依存します。緩い規制の表面収集は比較的簡単ですが、表面氷または有機性が豊富な材料を必要とするには、より侵襲的なツールが必要です。
表面はスコップおよび腕と見本抽出します
埃や粒状表面のある体にとって、ロボットのスクープとグリッパーは直接材料を集めることができます。スターダストの宇宙船は、6.1 km /秒でフライビーの間にコットコメット粉をトラップするためにエアロゲルのパドルのようなコレクターを使用しました。小さな粒子のために有効ですが、そのような方法は、分解せずに揮発性氷を集めるために適していません。現代のデザインは、]]を組み込む[OSIRIS-REX[FLT-H] - は、植物性液体を吸着するのメカニズムではなく、植物性を吸着する。
サブサーフェイスアクセス用のドリルとコーラー
表面の下には、揮発性が豊富な体は、しばしば空間の耐候および太陽放射から保護されていない材料を保存します。 ドリル、コーラー、または低温学のアグワーダーは、氷の残骸を貫通するために必要です。 [] - フィラメントランサー[[]]は、彗星の表面から最大23センチメートルの深さを抽出するように設計されたドリルを運びましたが、電力の制約のために動作することができませんでした。 サブスクアは、同時に、溶融剤を加熱または溶かすことができます。 [FLTFLT:] と溶かして、溶かして、溶かします。
タッチアンドゴー揮発性サンプリング
揮発性が豊富なボディの有望なアプローチは、タッチアンドゴー(TAG)サンプリングと低温学コレクションを組み合わせたものです。 宇宙船は表面にアプローチし、サンプリングホーンまたはアームを拡張し、投影または空気システムを使用して、わずか数秒しか持続する短い接触で材料をキャプチャします。 これは、熱的障害を最小限に抑え、宇宙船の汚染のリスクを低減します。 JAXAのHayabusa2は、Segetertosを使用するか、Augarsarsarssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss
保存と返品のサンプル
収集したら、揮発性が豊富なサンプルは、地球の研究所に達するまで、寒さと密閉を維持しなければなりません。 宇宙船の暖かさや地球の大気への短い曝露でさえ、昇華、化学的変化、または汚染を引き起こします。
低温容器
特化サンプルリターンキャニスターは、パッシブクリオクーラー、蒸気冷却シールド、または小さなアクティブクリオクーラーを使用して、-180°C以下の温度を維持するために開発されています。 1つのコンセプトは、cryo-vialを、宇宙船から分離し、地球の再エントリーカプセルに入れることができる真空断熱ハウジング内にある。 潜在的なEnceladus Plumuseサンプルリターン容器のようなミッションのために、多段のコンパスを使用することができます - と、多段のコンパスを使用することができます - 。
カプセル内の汚染制御
サンプルカプセルは、ガスや粒子の交換を防ぐために密閉されなければなりません。 カプセルの再エントリーの後、それはすぐに低温学のグローブボックスでクリーンルームに移されます。 [スターダストサンプルリターン]カプセルは、食餌のコレクターが揮発性氷のために設計されていないが、乳房の耐火物に成功したシールを実証しました。 揮発性体のための将来の使命は、金属シールと二重壁は、ガスを燃焼することなく、あらゆる完全性を破壊することができます。
補完としてのイン・シチュ・分析
サンプルリターンは高価で技術的な要求であるため、多くのミッションには、質量分析計、ガスクロマトグラフ、および他の機器がスシチューの揮発性を分析する機能も含まれています。これは、即時のデータを提供し、サンプル収集手順を検証するのに役立ちます。 []]Rosetta Orbiter's[]] ROSINAの機器は、PilaeランダーのPtolemyとCOSAC機器がガス分析を行なった間、直接、コメットの揮発性組成を測定しました。 そのようなデータを収集するのに役立つのは、将来の計画をさらに強化します。
揮発性リッチサンプルコレクションの未来の方向性
今後、エンジニアリングの原則を適用するというミッションがいくつかあります。
彗星のインターセプター
ESAの彗星インターセプター(2029)で標的されたランチは、オワートクラウドから来ている動的に新しい彗星を訪問します。 これは、彗星を飛ばし、衝撃ベースのコレクターを使用して、ほこりやガスのサンプルを収集するために2つのサブスペースクラフトをデプロイします。 それは地球にサンプルを返さないが、将来のサンプルリターンに迅速なフライバックコレクションと保存関連技術をテストします。
エスラダスとユーロパ プルム サンプリング
土星の月Enceladusは、クリオボカニカルプラムを介して水蒸気と有機粒子を排出します。 NASAの]]Enceladus Orbilanderコンセプトは、月を軌道にし、その後、梅状物質を収集するために着陸する提案します。 このような使命は、凍結または昇華せずに揮発性有機物とアミノ酸をキャプチャするために非常に敏感なサンプル処理を必要とする。 電場または粘着剤を使用してアクティブなコレクションは、すぐに、クリザーと一緒に提案されています。
サブアイスオーシャンアクセス
長期コンセプトは、氷の原点を貫くように、ユーロパのキロメートルの刻印で、液体水海に到達する。現在の能力を超えて、ホットチップドリル、原子力発電溶解プローブ、および自動サンプル検索に研究が続けられる。コメタリーサンプルコレクションから学んだ教訓は、これらの野心的な努力を直接通知する。
コンテンツ
揮発性が豊富なボディのサンプルコレクションのための宇宙船工学は、熱科学、機械設計、汚染制御、およびミッションアーキテクチャの複雑な相互作用です。 星屑とロゼッタから未来へのミッションは、コメットインターセプターとEnceladusのサンプルリターンに、可能なものの境界線を突き刺します。 彼らが取得するサンプルは、ロックや氷だけでなく、彼らは太陽系の夜明けから時間のカプセルです。 これらの技術が成熟したように、私たちは地球の生命とエネルギーを収集するすべての人々に、有機性エネルギーを収集するすべての人々に知ってもらうために、基本的な質問に近づくためにインチします。