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最高のパートナー:火星におけるカストロールの新しい知見

火星表面上のInSight探査機。画像提供:NASA/JPL-CALTECH/LOCKHEED MARTIN
2018年11月26日、NASAの最新ミッションは火星への着陸に成功しました。NASAの精密機械が火星を把握するため調査を実施しています。その高度な技術部品が宇宙でスムースに稼働し続けられるよう、NASAは再びカストロールの潤滑油製品を使用しています。

 

カストロール製品は、何十年もの間、車両やエンジンの潤滑を担ってきました。しかし、カストロールが1960年代からNASAの宇宙プロジェクトの機械装置にグリースを提供してきたという事実はあまり知られていません。NASAは、太陽系の探査に向けたその冒険の旅において、アポロの月へのミッション、ハッブル宇宙望遠鏡、多数の人工衛星、国際宇宙ステーション、前回の火星ローバー(2012年にタッチダウンしたキュリオシティを含む)、そしてほとんどの宇宙飛行士用の宇宙服に、カストロールのBraycote製品群を活用しています。

現在、NASAは再び、最新の火星へのミッションのサポートにカストロールを頼りにしています。火星InSight探査機は2018年5月5日にカリフォルニア州から打ち上げられ、3億100万マイル(4億8500万キロメートル)の宇宙の旅を経て、火星の赤道付近にあるエリシウム平原(Elysium Planitia)と呼ばれる溶岩の平らで滑らかな平原に着陸しました。カストロール製品は、いかなる技術的故障もミッション失敗につながる環境において科学機器をあるべき状態で稼働させ続けています。

カストロールの潤滑油は、1960年代からNASAのプログラムや設備で使用されています。

このミッションでは何が行われるのでしょうか?

インサイトミッションでは、火星にロボットエクスプローラーを送り込み、火星の「大気圏」、すなわち、その地殻、マントル、核を探査します。その内部構造と地形を探査することにより、NASAは私たちの内太陽系にある岩石惑星が40億年以上前にどのように形成されたかという重要な疑問に対する答えを探します。

 

ご存知でしたか?

 

InSight:このミッション名は「Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport」の頭文字を取ったものです。

 

探査機の高度な技術によって、NASAは表面下で何が起こっているのかを探査できるのです。彼らは、いわゆる「地球型惑星」を形作ったプロセスの「指紋」を探します。「地球型惑星」とは、水星、金星、地球、火星のことです。

 

探査機のハイテク機器は、火星内部の大きさ、構造、温度を測定しています。また、火星が現在、構造学的にどの程度活発であるのかについても評価します。探査機は、内部の地震活動のパワーや頻度(別名:Marsquake(火星の地震))と、隕石が火星表面に衝突する頻度を計測しています。

 

宇宙における潤滑油には何が求められるのですか?

重力が弱く温度も極端であることや、人間が故障部品を持って行って簡単に修理することができないという点だけでも、火星における潤滑油の環境は苛酷なものであると言えます。個々のカストロール製品は、アプリケーション、環境、対象となるタスクの期間に適合したものでなければなりません。また、NASAのミッションの場合、カストロール製品には特に強靭性が要求されます。

カストロールのビジネス開発責任者であるキース・キャンベルは、NASAのいくつかのミッションでNASAと連携して取り組んできたことから、宇宙が潤滑剤メーカーに突きつけるいくつかの課題を理解しています。「その設備を持ち込んでメンテナンスすることはできませんから」と、キャンベルは言います。「ですから、NASAは、機能すると分かっている潤滑油を使いたいのです」

 

14年経った現在もなお動き続ける…

 

カストロールは、前回の火星ミッションでも採用されました。実際、あるローバー(火星オポチュニティ)は、14年経った今でも火星で動き続けています。オポチュニティは90日間の長さのミッションのために設計されたローバーですが、地球外の表面上で他のどの人造オブジェクトよりも長い距離を移動しています。

 

金属部品が相互にこすれると摩耗します。その結果、コンポーネントが劣化し、最終的にはまったく機能しなくなる可能性もあります。火星は遠く離れているため、ミッションにおける潤滑油の選定に関して言えば、耐久性が重要になります。

 

また、火星の乱高下する温度によって複雑性が増します。したがって、カストロールの潤滑油も極端な環境で機能する必要があります。重要な点として、潤滑油は温度変化に伴う「脱ガス」、すなわち蒸気の排出を範囲内に収める必要があります。蒸気は、潤滑油に含まれるすべてのオイルの喪失、つまり性能低下を引き起こす可能性がある上、表面近くで結露して高感度機器やその周辺環境のコンタミを引き起こすこともあります。

NASA InSight宇宙探査機を載せたAtlas-Vロケットは、2018年5月4日金曜日、カリフォルニアのヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられました。画像提供:NASA/BILL INGALLS

カリフォルニア初

 

Mars InSightは、カリフォルニアのヴァンデンバーグ空軍基地を飛び立った最初のミッションです。ほとんどの宇宙ミッションはフロリダのNASAケネディ宇宙センターから打ち上げられ、東方向へ飛行します。これは、東方向へ打ち上げると、打ち上げ機自身の推力に地球の東向きの回転による運動量が加わるからです。しかしながら、InSightのロケットはカリフォルニアから南方向へ航行する十分な力を有しており、またヴァンデンバーグ空軍基地はこの年の打ち上げに使える可能性が高かったのです。

キャンベルは「脱ガス」プロセスについて、「ペンキ缶の蓋が正しく閉じられていない場合にペンキ缶が乾くのに少し似ている」と言います。「同じことは、真空の宇宙でも起きかねません」。脱ガスが宇宙で発生すると、潤滑油は乾燥し、効率的に機能しなくなる可能性があります。

 

「私たちは、超低温下でも温暖条件下でも機能する能力、そして、温暖な温度でも脱ガスの発生を最小限に抑えられることを、宇宙に適した潤滑油の定義としています」とキャンベルは語ります。

 

しかしながら、宇宙での稼働がもたらす課題は、温度の不規則な変動の管理にとどまりません。また、彼は潤滑油について、ロケットの推進剤、ガスやその他の化学物質と接触しても、ノンリアクティブ(非反応)でなければならないと語っています。これらの潤滑剤は、宇宙の粗い元素に接しても一切劣化してはなりません。

 

「当社の製品では、低温における性能と脱ガス性の低さの最良の組み合わせが可能です」とキャンベルは語っています。「また、それが私たちに競争上の優位性をもたらしています」

Mars InSight - 仕組み

Mars Insight探査機は、最新鋭の科学設備を装備して探査を実施しています。この探査機には、ベアリング、ライナースライド、ギヤーなどの可動部品を備えた多数の装置が装備されています。カストロール製品は、火星の苛酷な環境の中で、これらの部品の稼働を維持しています。

  • 火星のパルスの測定:地震計

InSightの地震計であるSEIS(Seismic Experiment for Interior Structure)は、火星表面に設置されたキノコ型の装置です。この装置は火星の「パルス」を感知するように設計されており、Marsquake(火星の地震)から隕石の衝突まで地震振動を測定します。その目的は、火星表面下で起きていることについての知見を得ることです。SEISには、風、圧力、温度、磁場を測定するセンサーも装備されています。NASAはSEISから得られた測定結果を活用し、太陽系の岩石惑星を最初に形成した物質について把握したいと考えています。SEISは、火星に液体が存在するか否かを判断することもできるでしょう。

Castrol Braycote潤滑油は、火星で稼働するNASAのInSight探査機のさまざまな部品を維持しています
  • 火星の温度を測定:熱流・物理特性プローブ(Heat Flow and Physical Properties Probe)

熱流・物理特性プローブ(HP3)は、表面から5メートル(16フィート)の深さまでトンネルを掘削する「モール(もぐら)」です。従来のデバイスよりも深く火星に入り込んで、火星の中心部から発生する熱や、その熱流がどの程度外層に流れるかを測定します。この測定結果から、NASAは、火星が地球や月と同じ物質から形成されたか否かを判断し、さらには、火星自体がどのように誕生したかについての知見を得ることができます。

  • 重量物の吊り上げ:ロボットアーム

この探査機には、火星の表面上で設備を持ち上げるクルーが搭乗していません。そのため、InSightは、設備展開アーム(Instrument Deployment Arm)を用いてSEISとモールを降ろすことになります。このアームは、2.4メートル(7.8フィート)の高さにある4つのモーターで、肩部、屈曲部、腕部上の接続部を接合しています。アームに搭載されたカメラによって、NASAの科学者がアームの動作を確認します。また、このアームには、5本の機械的な指が付いた引っ掛け鉤が備わっており、ハードウェアの各部をつかむことができます。