NASA_ERAST_Program
Environmental Research Aircraft and Sensor Technology ( ERASTプログラム) は、60，000 フィート (18，000 m) を超える高度で長時間の科学ミッションを実行できる、費用対効果が高く低速飛行の無人航空機(UAV) を開発するためのNASAプログラムでした。このプロジェクトには、NASA と業界の合同 ERAST Alliance によって実施された多くの技術開発プログラムが含まれていました。プロジェクトは 2003 年に正式に終了しました。
ERASTで開発された
NASAのAltus II UAV
コンテンツ
1 プログラム概要
2 歴史
3 プロジェクトのコンポーネントとプログラム
3.1 航空機
3.1.1 アルタス
3.1.2 パスファインダー、センチュリオン、ヘリオス
3.2 センサーと機器
3.2.1 ARTISカメラ
3.2.2 ダシ
3.2.3 DSA
4 こちらもご覧ください
5 参考文献
6 外部リンク
プログラム概要
NASA によると、「ERAST は、超高層大気科学ミッションを目的とした遠隔操縦航空機の新しいファミリーのための航空およびセンサー技術を開発するための複数年にわたる取り組みでした。高度 60，000 ～ 100，000 フィート (18，000 フィート) で低速で長時間巡航するように設計されています。このような航空機は、地球規模の気候変動を評価し、気象の監視と予測を支援するために、環境データを収集、特定、および監視するために使用できます. また、通信衛星と同様の機能をわずかに実行して、空中通信プラットフォームとして機能することもできます.人工衛星を宇宙に打ち上げる費用。」
ERAST プログラムは、NASA 本部の航空宇宙輸送技術局が後援し、NASAドライデン飛行研究センターが管理していました。カリフォルニア州モフェット フィールドにあるNASAエイムズ研究センターは、センサー技術の開発を率いていました。NASAルイス研究センター(オハイオ州クリーブランド)と NASAラングレー研究センター(バージニア州ハンプトン) は、推進、構造、およびシステム分析の分野で専門知識を提供しました。ALTUS の開発者である General Atomics Aeronautical Systems， Inc. を含むいくつかの小規模なハイテク航空開発会社は、プログラムの共通の目標に向けて取り組むために、ERAST アライアンスで NASA とチームを組んだ.”
ERAST アライアンスの業界パートナーには、Aurora Flight Sciences、AeroVironment、General Atomics、Scaled Composites、Thermo-Mechanical Systems、Hyperspectral Sciences、および Longitude 122 West が含まれます。
ERASTプロジェクトは、1992 年から 1994 年の間に NASA 本部によって開始された3つの大規模な航空産業パートナーシップの 1 つでした。米国商務省が半導体業界のために確立した先例、Sematech。 ERAST プロジェクトは革新的な共同スポンサー研究契約 (JSRA) を使用しました。JSRA は、技術の商業化政策の目的を満たすために NASA の職員によって採用され、プログラムの技術的成功の重要な成功要因として ERAST 参加者によって認められました。JSRA は、NASA の Space Act Agreement Authority に基づいており、柔軟なチーム編成、コスト共有、および知的財産の共有を許可して、急速な技術開発の進歩のためのコラボレーションを最大化しました。ERAST への連邦政府の貢献は 4，220 万ドルと報告され、民間部門の貢献は、人員、設備、および背景となる知的財産の現物での貢献とともに 30，000 ドルと報告されました。 ERAST JSRA は、American Technology Alliances (AmTech) によって設計された 3 つの航空パートナーシップ契約の 1 つです。AmTech は、プロジェクト期間中、ERAST ファシリテーターおよびパートナーシップ マネージャーを務めました。
ERAST が準備する科学ミッションの種類には、地球科学研究のためのリモート センシング、農業モニタリングのためのハイパースペクトル イメージング、激しい嵐の追跡、通信中継プラットフォームとしての機能が含まれます。
エイムズが率いる平行した取り組みは、環境研究と地球監視のためにこれらの航空機に搭載できる軽量で超小型化されたセンサーを開発しました。
ERAST アライアンスが検討しているその他の技術には、軽量素材、アビオニクス、空気力学、および極端な高度と持続時間に適したその他の形態の推進力が含まれます。
ERAST アライアンスのメンバーは航空機の開発と運用に責任を負っていましたが、NASA はプログラム全体のリーダーシップ、主要な資金調達、個々のプロジェクト管理、ペイロードの開発と調整に主な責任を負っていました。NASA はまた、連邦航空局と長期的な問題に取り組み、国内空域でのこれらの遠隔操作航空機の運用を実用化するための技術を開発しました。
歴史
1987 年と 1988 年に、NASA は 2 機の操縦された NASA 航空機、改造されたダグラス DC-8ジェット旅客機、およびU-2 偵察機の民間版であるロッキード ER-2を使用して、大気中のオゾン層破壊研究を実施しました。しかし、オゾン層が破壊された南極上空で ER-2 を運用することは危険であると見なされていました。さらに、ER-2 の天井は 20 キロメートル (65，000 フィート) でしたが、オゾンの破壊は 30 キロメートル (100，000 フィート) で起こり、ER-2 は 1 日でオゾンの変化を研究するのに十分な時間、空中にとどまることができませんでした。 -夜のサイクル。
1988 年、NASA は、これらの問題に対処するために「Perseus」という名前の HALE UAV を取得することを決定し、この取り組みを小型高高度科学航空機 (SHASA) プログラムに指定しました。Perseus は、バージニア州マナッサスのAurora Flight Sciencesというスタートアップ企業によって設計されました。ペルセウスの設計作業は、NASA が将来の超音速輸送機の設計を評価するための「高速研究プログラム」を実施していた 1991 年まで、わずかな資金で苦労しました。 . いくつかの航空機を調達するための資金が利用可能になりました。
他の政府機関も HALE UAV に関心を持っていたため、1994 年 9 月に NASA の重要な議題として ERAST の取り組みが開始されました。ERAST は、商用科学アプリケーション、特に高高度大気研究での UAV の使用を促進することを正式に意図していました。ERAST は、UAV および NASA のロッキード ER-2 用の新しい小型センサーおよびアビオニクス システムの開発にも注力しています。
プロジェクトのコンポーネントとプログラム編集
航空機
アルタス
General Atomics ALTUS IIは、科学研究ミッション用に設計されたMQ-1 Predator UAVの民間バージョンです。2 つの ALTUS 航空機のうちの 1 つである ALTUS II は、ERAST プログラムの下で製造され、関連する多くの研究ミッションに参加しています。
ALTUS II は 1996 年 5 月 1 日に初飛行を行いました。最初に単段ターボチャージャーでエンジンを増強した ALTUS II は、1996 年 8 月のドライデンでの最初の一連の開発飛行中に高度 37，000 フィートに達しました。その年の 10 月、ALTUS II は、エネルギー省のサンディア国立研究所がオクラホマで実施した大気放射線測定(ARM-UAV) 研究で飛行しました。これらの飛行の過程で、ALTUS II は 26 時間以上の遠隔操作航空機の 1 回の飛行耐久記録を打ち立てました。1996 年 10 月、ALTUS II は科学ペイロードを搭載した UAV の耐久記録を打ち立てました。車両は、ARM-UAV 中に必要な高度で 24 時間以上過ごしました。
元の単段ユニットの代わりに 2 段ターボチャージャーの設置、より大きな燃料タンク、および追加のインタークーリング容量を含む大幅な変更とアップグレードの後、ALTUS II は 1998 年の夏に飛行状態に戻りました。開発テスト飛行は、主要な ERAST レベル 2 性能マイルストーンの 1 つに到達することであり、ガソリン燃料のピストンエンジンを遠隔操縦する航空機を高度 60，000 フィートまたはその近くで数時間飛行させることでした。1999 年 3 月 5 日、ALTUS II は高度 55，000 フィート以上で 3 時間飛行を維持し、ミッション中に最大密度高度 57，300 フィートに達しました。
パスファインダー、センチュリオン、ヘリオス
飛行中のヘリオス UAV
NASAのPathfinder 、Centurion、およびHelios航空機は、一連の太陽電池および燃料電池 システムを搭載した UAV であり、AeroVironment， Inc.が ERAST プログラムの下で車両を開発しました。
AeroVironmentによって設計および製造されたパスファインダーは、本質的に99 フィート (30 m) スパンの全翼機です。翼の上部に取り付けられた太陽光発電セルは、最大 7，200 ワットを生成し、航空機の 6 つの電動プロペラと一連の科学機器に電力を供給します。バックアップバッテリーは太陽エネルギーを蓄え、夜間に航空機に電力を供給します。
センサーと機器
ARTISカメラ
ERAST プロジェクトの下で HyperSpectral Sciences， Inc. によって開発された小型の Airborne Real-Time Imaging System (ARTIS) カメラは、1999 年の夏にScaled Composites Proteus航空機に搭載されて飛行実演され、そこから可視および近赤外線写真を撮影しました。ウィスコンシン州オシュコシュで開催された実験航空機協会のAirVenture 99 Airshow上空を飛行中のプロテウス。画像は、撮影直後にショーでコンピューターのモニターに表示されました。
ダシ
1997 年の夏、パスファインダーからデジタル アレイ走査型干渉計(DASI) を操作し、ハワイ諸島の画像干渉データを取得しました。ワシントン大学で始まり、エイムズ研究センターと共同開発された DASI は、遠隔操作、非常に軽量、低容量、低電力、帯域幅に関して、パスファインダーの厳しいエンジニアリングおよび操作要件を満たす必要がありました。
DSA
2002 年 3 月、NASA ドライデンは、ニューメキシコ州立大学の技術分析応用センター (TAAC)、FAA およびその他のいくつかの機関と協力して、潜在的なアプリケーションのために、アクティブな検出、参照、および回避 ( DSA ) システムの飛行デモンストレーションを行いました。ニューメキシコ州ラスクルーセスのUAVに。Scaled Composites Proteus航空機は、離陸と着陸、および潜在的な緊急事態を処理するために安全パイロットが搭乗していましたが、地上から遠隔制御される代理 UAV として飛行されました。一般航空機から NASA F/A-18までの 3 機の他の航空機は、動作中のトランスポンダーを備えた「協力的な」標的航空機として機能しました。18 の異なるシナリオのそれぞれで、Proteus のGoodrich Skywatch HP Traffic Advisory System (TAS) は、2 機の航空機が異なる方向から接近するいくつかのシナリオを含む、潜在的な衝突コースで接近する航空交通を検出しました。リモート パイロットは、潜在的な脅威を回避するために、プロテウスに必要に応じて方向転換、上昇、下降を指示しました。
2003 年 4 月、「非協力」航空機 (トランスポンダーを操作していない航空機) に焦点を当てた第 2 の一連の飛行デモが、カリフォルニア州モハーベ近くの制限された空域で実施され、ここでも Proteus が代理 UAV として使用されました。Proteus には小型の Amphitech OASys 35 GHz プライマリ レーダー システムが装備されており、シミュレートされた衝突コースで潜在的な侵入機を検出しました。レーダー データは、プロテウスに設置されたインマルサット衛星システムを介して地上局に直接送信されました。セールプレーンから高速ジェット機まで、7 機の侵入機を組み合わせて、4 日間で 20 のシナリオを一度に 1 機または 2 機ずつ飛行させました。いずれの場合も、レーダーは、侵入者のレーダー シグネチャに応じて、2.5 から 6.5 マイル (4.0 から 10.5 km) の範囲で侵入する航空機を検出しました。地上のプロテウスのリモート パイロットは、必要に応じてプロテウスに回避行動を取るよう指示することができました。
こちらもご覧ください
NASA ミニスニファー
空挺科学プログラム
NASA Earth Science Enterprise (旧 “”Mission to Planet Earth””)
大気衛星
参考文献
には、パブリック ドメインに存在する Greg Goebel による Web 記事「無人航空機」からの資料が含まれています。
^ “”Goebel， Greg， “”The NASA ERAST HALE UAV Program””， Unmanned Aerial Vehicles ， Chapter 15. Exists in the public domain”” . Vectorsite.net。2011 年 6 月 29 日にオリジナルからアーカイブされました。2011年8 月 7 日閲覧。
^
「NASA アルタス II ファクトシート」 . ナサ。2011年8 月 7 日閲覧。
^ NASA 共同出資研究プログラムの実施に関する研究、および NASA 資金提供技術を商業化するためのその他の革新的なメカニズム、NASA-CR-205083 ^ NASA Space Commercialization、Outreach Program Plan、SRI International Project 6569 Report to NASA、1984 年 1 月、28 ページ ^ 1996 年 2 月 18 日、NASA への JSRA 協定概要報告書
^ 「NASA アルタス I ページ」 . ナサ。2011年8 月 7 日閲覧。
^ 「NASA パスファインダー ファクト シート」 . ナサ。2011年8 月 7 日閲覧。
^ 「NASAの太陽光発電航空機がハワイで科学ミッションを開始」 . サイエンスデイリー。1997 年 11 月 4 日。2008年9 月 5 日閲覧。
^ “”””The use of DASI in the ERAST/Pathfinder Science Project”， NASA fact sheet” . Geo.arc.nasa.gov. 1997 年 7 月 5日時点のオリジナルよりアーカイブ . 2011 年8 月 7 日閲覧。
^ 「NASA の DASI パスファインダー ミッションのハイライト、1997 年 10 月、archive.org でアーカイブ」 . 2007 年 3 月 12 日。 2007 年 3月12 日のオリジナルからのアーカイブ。2011年8 月 7 日閲覧。
外部リンク
カッツバーグ、スティーブン J. (1996 年 8月）。「デジタルアレイ走査型干渉計コンセプトの性能評価」。NASA テクニカル ペーパー 3570。CiteSeerX 10.1.1.30.4304 .
Hammer、Philip D、他、「遠隔操縦航空機からの干渉分光スペクトル画像を使用した表面反射率マッピング」
パスファインダーのミッション ページ、NASA での活動は終了、archive.org にアーカイブ
パスファインダー/ヘリオス”