2019 年の最も印象的な航空宇宙イノベーション

2019 年のベスト 新機能 100 のイノベーションはすべてここにあります。

昨年の航空宇宙分野での最も素晴らしいイノベーションは、猛スピードで空中や宇宙を巡航するために設計されたクールな装置だけではありません。これらは、将来主流になるかもしれないもののヒントです。静かな超音速飛行の新しい時代を先導する可能性のある実験機から、火星を飛行するドローンまで、これらの機械は私たちのエンジニアリングの限界を押し広げるために作られています。これらの驚異的な乗り物は、翼、回転翼、エンジン、そして人類を新たな高みへと導いています。

ライトセイル2号は、高さ31インチの衛星に幅18フィートの帆を取り付けたもので、今世紀半ばまでに宇宙飛行がどのようなものになるかを示している。6月から時速約16,765マイルで地球を周回しているこの宇宙船は、太陽光線からの光子のみで動いている。粒子は超反射性の極薄マイラー（スペースブランケットに使われている素材の改良版）に跳ね返って勢いをつける。仮想ミッションコントロールでは、来年までライトセイルの軌道を追跡できる。来年にはライトセイルは軌道を外れ、大気圏で燃え尽きる。2000年代初頭にこの技術を開発した惑星協会は、他の人がこのコンセプトを改良し、いつか低コストで汚染の少ないプロペラとして、月に近い場所からアルファケンタウリまで到達できるようになることを期待している。

ここに大胆なアイデアがある。小型衛星を軌道に乗せるのに、従来のロケットではなく飛行機を使うというものだ。この新旧融合の方法を試すため、ヴァージン・オービットは、同社の主力ロケットであるランチャーワン・ロケットを改造したボーイング747の左翼に取り付けた。高度3万5000フィートで、全長約70フィートのロケットは飛行機から切り離され、エンジンを点火してペイロードを宇宙に運ぶ。その間にジェット機は滑走路に戻り、また次の日に飛行する。1200万ドルのコストは、燃料を大量に消費する垂直飛行（例えば、スペースXのファルコン9の打ち上げには約5700万ドルかかる）よりも大幅に安い。ランチャーワンは今年か来年初めに最初の正式なテスト飛行を行う予定で、すでに火星へのミッションを含むいくつかの商業ミッションの契約を結んでいる。

ナビゲーション アプリは寄せ集めの衛星を使っており、最も古いものは 1993 年まで遡る。ロッキード マーティンが開発した GPS Block III が空を占拠すれば、状況は一変する。少なくとも 12 基の最新の衛星からなるこの衛星群は、前身の衛星と比べて民間ユーザーにとっては 3 倍の精度を誇り、軍用にはより強力な信号と 8 倍の妨害電波防止機能を提供する。衛星の耐用年数も 15 年と、現在地球を周回している衛星よりも 25 パーセント長い。最初の衛星は 2018 年 12 月にフロリダ州ケープ カナベラルから打ち上げられ、2 基目は今年 8 月に打ち上げられた。3 基目は来年初めに打ち上げられる。

20年にわたる微調整を経て、深宇宙原子時計は8月に時を刻み始め、1年にわたる地球周回軌道に乗り始めた。これまでの原子時計と同様、この時計は安定した正確な光の周波数（この場合は水銀分子から放射される）を測定することで機能する。このコンパクトな37ポンドの装置は、現在の原子時計の50倍の安定性があり、1000万年に1秒しか遅れない。このような精度は宇宙の研究に役立ち（信号が太陽系間を移動する時間を測定することで太陽系間の距離を計算できる）、宇宙旅行にも不可欠である（小さな誤差が1つあるだけで、探査機や人類のコロニーが目的地を何千マイルも逃してしまう可能性がある）。

中国国家航天局にとって、2019年は派手なスタートというよりは、ひっそりとしたスタートだった。1月、同局の嫦娥4号月面探査車は、宇宙船としては初めて月の裏側に軟着陸した（NASAは1962年と2013年に2度、衝突事故を起こしている）。そして、宇宙船はその後も止まることなく、着陸からわずか数日後には、嫦娥の玉兔2号探査車が約390フィートを移動し、月がどのように進化したかをより深く理解するのに役立つ地質学的資料を分析した。さらに最近では、最も奇妙なペイロードを展開した。小さな生物圏で綿の種子を発芽させた月の微小生態系である。この実験は地球上で丸々9日間続いた。

超音速民間航空機の陸上飛行は、その特徴的な爆音を理由に連邦航空局（FAA）によって禁止されてからほぼ半世紀が経つ。NASAとロッキード・マーティンは、現在カリフォルニアで建造中のX-59 QueSST航空機でこの状況を覆したいと考えている。全長97フィートのこの実験機は音速を超える速度で飛行するが、設計者は可能な限り静かに飛行するように設計した。一般的な超音速航空機は、機首と尾部からの衝撃波が合流するときにソニックブーム（衝撃波爆発音）を生み出すが、X-59は独特の形状のため、この2つの波紋が合流することはなく、結果として生じる音は遠くで聞こえる雷鳴や鈍いドスンという音に似ている。2021年に予定されている初飛行がうまくいけば、このジェット機は飛行時間を半分に短縮する航空機への道を開く可能性がある。

空軍パイロットは、F-35のような高価な最前線の戦闘機に搭乗する前に、重力を克服するスキルを習得しなければならない。この重要な訓練は、教官と生徒が一緒に飛行するタンデム2人乗りの最新鋭ジェット練習機で行われる。ボーイングとサーブは、いくつかの待望のアップグレードを施した最新バージョンを設計・製造した。通常教官が座る前方と後方のコックピットのパイロットは、多くの最新ジェット機と同じように、ナビゲーションおよび通信システム、または機体の状態に関する情報にアクセスするためのタッチスクリーンを使用できる。後部のステーションは前方のステーションよりも高く設置されているため、教官は生徒の上から見渡すことができる。また、この飛行機はさまざまな体格のパイロットに対応できるため、どんな訓練生にも受け入れやすいツールとなっている。

高さ 6 フィート、時速 120 マイルの Bell の怪物は、一般的なドローンとは動作の仕方が異なります。通常どおり、APT 70 は 4 つのプロペラを使用して空中に上昇しますが、水平飛行の準備ができると、機体全体が 90 度回転して、2 つの長い側面が翼となり、地面とほぼ平行になり、揚力を生み出します。この追加の空気力学的ブーストにより、約 35 マイルの航続距離が実現します。これは、15 マイルの旅を目標とする Amazon の機体など、より小型の配達機の到達距離をはるかに超えています。また、最大 70 ポンドの積載量を持つ APT 70 は、庭に小さな荷物を配達するのではなく、工業用部品や医療用品などの大型品を輸送するのに十分な重量があります。

これまで、他の惑星で飛行機を飛ばした人は誰もいない。しかし、NASA はミニ火星ヘリコプターで、まったく未知の空域に新たな道を切り開こうとしている。ジェット推進研究所のエンジニアは、地球の成層圏と同じくらい薄い大気圏でホバリングできるよう、重さ 4 ポンドのヘリコプターの逆回転する二重ブレードを設計した。2 年後に配備されると、NASA はこれを使って、赤い惑星でより自律的な飛行機械を開発するための教訓を得ることになる。携帯電話レベルのカラー カメラは、キュリオシティ探査機のグレースケール写真よりも鮮やかな写真を送り返すかもしれない。

シコルスキーとボーイングの SB>1 ディファイアント ヘリコプターは、通常のテールローターで回転しないようにするのではなく、互いに反対方向に回転する 56 フィートの硬質カーボンファイバー製ローター 2 つで安定を保つ。シコルスキーの長年にわたる「X2」プログラムから生まれたこのヘリコプターは、後部にプッシャープロペラと呼ばれるものを備えており、これにより最高速度 288 mph 以上に達することができる。通常 150 mph 程度で巡航するヘリコプターとしては、これは驚異的な速度だ。いつの日か、このような機体が、戦闘に最大 12 人の兵士を運ぶ低速の旧式のブラックホークに取って代わるかもしれない。