(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動探索車（３）を搬送する下降モジュールを含む宇宙探査機（１）であって、前記下降モジュールは前記可動探索車が内部に連結される着陸モジュール（２）であり、前記着陸モジュールは前記可動探索車の下位レベルの下で展開するように構成された着陸脚部（４）を備えるとともに、前記可動探索車は前記着陸モジュールの下部において当該着陸モジュールから外され得るようにそのモジュールの下側にある支持盤（２３）の下に取り付けられ、さらに、前記着陸モジュールは、
第１の直径を有する全体的環状形の上側フレーム（１０）と、
前記第１の直径より大きな第２の直径を有する全体的環状形の下側フレーム（９）と、
前記上側フレームを前記下側フレームに接続して前記可動探索車（３）を囲む骨組みを形成する格子状組織を形成する周縁縦材（１１）と
を備え、太陽光が前記格子状組織を通過して前記可動探索車のソーラーパネルを照射することを許容して該可動探索車を動作可能にするとともに動力を得られるようにして該可動探索車が前記着陸モジュールの下部から離れることを可能にする
ことを特徴とする宇宙探査機。
【請求項２】
前記着陸脚部が、前記着陸モジュールの着陸の衝撃を緩和するように構成された緩衝手段（５）を備えた入れ子脚部であることを特徴とする請求項１に記載の宇宙探査機。
【請求項３】
前記着陸モジュール（２）が、下部遮蔽（６）を搬送及び外すように構成された構造を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の宇宙探査機。
【請求項４】
前記着陸モジュールが、後部覆い（７）を搬送するように構成された構造を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の宇宙探査機。
【請求項５】
前記着陸モジュール（２）が、可動探索車を取り囲む骨組みの形状に製作される請求項１から４のいずれかに記載の宇宙探査機。
【請求項６】
前記骨組みが、前記後部覆い（７）を搬送する請求項５に記載の宇宙探査機。
【請求項７】
前記着陸モジュールが、制動ノズル（８）を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の宇宙探査機。
【請求項８】
少なくとも幾つかの前記制動ノズルが、前記着陸モジュールの下部フレーム（９）の周縁に配置されることを特徴とする請求項７に記載の宇宙探査機。
【請求項９】
前記着陸脚部（４）が、格納位置に応じて、幾つかの前記周縁縦材（１１）に平行に配置される管（１２）内に収納されることを特徴とする請求項１に記載の宇宙探査機。
【請求項１０】
可動探索車（３）を搬送する下降及び着陸モジュール（２）を含む宇宙探査機（１）の展開方法であって、前記可動探索車が前記下降及び着陸モジュールの下に連結され、前記下降及び着陸モジュールは、
第１の直径を有する全体的環状形の上側フレーム（１０）と、
前記第１の直径より大きな第２の直径を有する全体的環状形の下側フレーム（９）と、
前記上側フレームを前記下側フレームに接続して前記可動探索車（３）を囲む骨組みを形成する格子状組織を形成する周縁縦材（１１）と
を備え、太陽光が前記格子状組織を通過して前記可動探索車のソーラーパネルを照射することを許容して該稼働探索車を動作可能にするとともに動力を得られるようにして該稼働探索車が前記下降及び着陸モジュールの下部から離れることを可能にするものであり、さらに、前記展開方法が、
− 推進ガスの噴出ノズル（８）による推進力によって導かれる前記下降及び着陸モジュールを制動する段階と、
− 前記下降及び着陸モジュール（２）の着陸装置脚部（４）を展開するステップと、
− 前記可動探索車（３）を持つ前記下降及び着陸モジュールを着陸させるステップと、
− 前記可動探索車を前記下降及び着陸モジュールの下部から外し、地面に置かれた下降及び着陸モジュール（２）の前記着陸装置脚部（４）の間に前記可動探索車（３）を取り外すステップとから成る前記探査機の展開方法。
【請求項１１】
前記下降及び着陸モジュールを制動する段階の前に、
− 下降及び着陸モジュールが後部覆い（７）及び遮蔽（６）で被覆される、惑星の大気中に探査機が突入する段階と、
− 主パラシュートの下に後部覆い（７）と、遮蔽（６）とを備える、前記下降及び着陸モジュールを減速する少なくとも１つの段階と、
− 前記遮蔽（６）を解くステップと、
− 前記後部覆い（７）及び前記主パラシュートを解くステップとを含み、前記下降及び着陸モジュール（２）が次にノズル（８）による操縦飛行に移行する、下降シーケンスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の宇宙探査機の展開方法。
【請求項１２】
下降及び着陸モジュール（２）が地面に置かれると、前記可動探索車（３）が、前記下降及び着陸モジュールの前記着陸装置脚部（４）間の前記探索車の移動により前記下降及び着陸モジュールの下部から解放されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の宇宙探査機の展開方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙探査機の着陸装置及びかかる装置を備えた探査機の着陸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙探査機を天体物体に着陸させるための、幾つもの装置及び方法が知られている。
【０００３】
月ミッションの場合に、月面車を搬送する月着陸船の月面着陸は、例えば逆推進ロケットを用いて行われ、月着陸船は、再離陸するように構成される。
【０００４】
大気を持つ惑星に対するミッションの場合に、探査機を減速させるために、例えばパラシュートが使用され、探査機は、地面への衝突を緩和する気球を備えた支持モジュールによって搬送される。
【０００５】
今日製作される全探査機は、搬送構造と、ペイロードとを含むことが確認され、ペイロードは、例えば搬送構造に係留された「ローバー」タイプの移動式モジュールである。
【０００６】
搬送構造は、着陸の衝撃を緩和するように構成され、かつ着陸後にペイロードの下にある。
【０００７】
ペイロードが、移動式モジュールのような、移動できるモジュールである場合、このペイロードは、実用に供し得るために、着陸後に搬送構造から降りねばならない。
【０００８】
従って荷降ろしシステム、傾斜路、クレーン等を備えねばならず、このシステムは、全体の質量を増大させる。
【０００９】
更に、探査機が気球又はパラシュートを用いて着陸する時、ペイロードは、綱又は収縮した布のような下降システムの残骸が存在するゾーンを通り抜けねばならず、ペイロードの車輪がこの残骸内でもつれる危険が存在する。
【００１０】
かかる場合に、傾斜面又は傾斜路が、ＥＳＡのＥｘｏＭａｒｓ計画において特に備えられるように、収縮した気球が存在するゾーンを覆うために備えられ得る。
【００１１】
これらの問題を緩和するために、ＮＡＳＡの「Ｍａｒｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ」と呼ばれる探査機が、減速パラシュート装置を含む搬送構造に基づく他の概念を使用するために備えられ、クレーン又はケーブルによって火星モジュールを地面まで降ろすために、火星地面の上で推進される準定常飛行を実行する輸送モジュールを次に外す。
【００１２】
かかる定常飛行は、複雑であり、かつ推進剤に関して高価な解決策であり、それに反してこの解決法は、モジュールの着陸地が、下降システムの残骸で塞がれないようにし、かつ明瞭に画定されたゾーンにモジュールを置くことを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、使用が簡素化され、かつ移動式モジュールのような宇宙探査機を地面に導くこと及びその展開を容易にすることに適した宇宙探査機の着陸装置を製作することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのために、本発明は、可動探索車を搬送する下降モジュールを含む宇宙探査機であって、下降モジュールは、可動探索車が内部に連結される着陸モジュールであり、着陸モジュールは、可動探索車の下位レベルの下で展開するように構成された着陸脚部を備える宇宙探査機を提案する。
【００１５】
本発明は、可動探索車を搬送する下降及び着陸モジュールを含む宇宙探査機の展開方法であって、可動探索車が下降モジュールの下に連結され、
−  推進ガスの噴出ノズルによる推進力によって導かれる下降及び着陸モジュールを制動する段階と、
−  下降及び着陸モジュールの着陸装置脚部を展開するステップと、
−  可動探索車を持つ下降及び着陸モジュールを着陸させるステップと、
−  地面に置かれた下降及び着陸モジュールの着陸装置脚部の間に可動探索車を取り外すステップとを含む探査機の着陸シーケンスを含む方法を更に提案する。
【００１６】
本発明のその他の特徴及び利点は、図面を参照して、以下に続く本発明の非限定的な実施例の記載を読めばより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】透明な後部覆いと、熱遮蔽とを備えた本発明の探査機の斜視図である。
【図２】遮蔽のない図１の探査機の斜視図である。
【図３】後部覆い及び遮蔽のない、下降モジュールが操縦飛行形態の側面図１の探査機である。
【図４】下降モジュールが着陸形態の図１の探査機である。
【図５】着陸後の、かつ探索車が地面に置かれた図１の探索機である。
【図６】下降及び着陸モジュールの実施例の底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に完全に示した本発明の宇宙探査機１は、惑星の探索車を取り外すための探査機であり、かつ特に火星探査機に応用される。
【００１９】
宇宙探査機は、可動探索車３を搬送する下降モジュール２を含む。
【００２０】
図１に示した探査機は、惑星の大気に突入する際に探査機を保護するために、熱遮蔽６と、後部覆い７とを備える。
【００２１】
後部覆い７は、同心収納部１３及び１４を含み、中央収納部は、臼砲（ｍｏｒｔｉｅｒ）によって推進される極超音速パラシュートを収納し、かつ周縁収納部は、亜音速主パラシュートを収納する。
【００２２】
下降モジュール２は、下部遮蔽６を搬送及び外すように構成された構造を含み、かつ遮蔽がはぎ取られた探査機の下部の一部を示す図である図２に、下降モジュールの下部構造に遮蔽を連結できるようにする金具１５が示される。
【００２３】
同様に、下降モジュールは、後部覆い７を搬送するように構成された構造を含み、かつ図３は、後部覆い７を下降モジュールの構造に対して固定できるようにする下部１６及び上部１７連結接触片を見られるようにする。
【００２４】
本発明によれば、下降モジュールは、例えば図２及び３に示すように、可動探索車が内部に連結される着陸モジュール２である。
【００２５】
特には、可動探索車は、可動探索車がモジュール２の下部によりモジュール２から外され得るように、例えば特には図６に示した支持盤２３の下で、着陸モジュールの下部において連結される。
【００２６】
着陸モジュールは、可動探索車３の下位レベルの下で展開するように構成された、特に図４に示す着陸脚部４を備える。
【００２７】
着陸脚部は、着陸モジュールの着陸の衝撃を緩和するように構成された緩衝手段５を備えた入れ子脚部である。
【００２８】
図３によれば、着陸脚部４は、格納位置に応じて、着陸モジュール２の周縁に配置される管１２内に収納される。
【００２９】
脚部のこの格納位置は、モジュールの下降及び飛行形態に対応する。
【００３０】
本発明の好適な実施態様によれば、着陸モジュール２は、可動探索車を取り囲む骨組みの形状で製作される。
【００３１】
この骨組みは、後部覆い７を搬送し、かつ覆いに剛性を与えることに寄与し、覆いは、着陸モジュール及び探索車を保護するために抵抗せねばならない熱応力のみを考慮してこのように製作できる。
【００３２】
特に図５に示すような着陸モジュールは、第１直径の全体的環状形の上部フレーム１０と、第１直径よりも大きい第２直径の全体的環状形の下部フレーム９と、上部フレームを下部フレームに結合する周縁縦材１１とを含む。
【００３３】
上部１０及び下部９フレームは、縦材１１も受けるＴ字形結合部材１８によって結合されるバー２２によって製作される。
【００３４】
探索車の周囲で外部骨組みを形成するこの格子状組織は、軽量かつ剛体である。更に、後部覆い及び遮蔽が解かれ、かつ一旦、探索車が置かれると、この透かしの付いた構造は、探索車のソーラパネル１９まで太陽光線を通し、このことにより探索車を実用に供し得るようにでき、かつ探索車が着陸モジュールを下部から出し得るためにエンジンに補給できるようにする。
【００３５】
最終下降及び着陸段階における操縦のために、着陸モジュールは、制動ノズル８を含む。
【００３６】
これらのノズル８は、図５に印を付した連接棒２１によってモジュールの構造に対して固定されたタンク２０から補給回路によって補給される。
【００３７】
図において、タンクは、スケーリングされず、連接棒の位置は、正確に示されていない。
【００３８】
示した実施例によれば、少なくとも幾つかの制動ノズルが、着陸モジュール２の下部フレーム９の周縁に配置される。例えば図６のように、示した実施例によれば、ノズルは、配分され、かつ下部フレームのバー２２に対して固定され、各バーは、２つのノズルを受け、ノズルは、バーの端部の近傍に配置される。
【００３９】
以上に見られるように、本発明の下降及び着陸モジュールは、着陸脚部を含む。飛行段階のモジュール寸法を減少させるために、着陸脚部４は、格納式であり、かつ格納位置に応じて、幾つかの周縁縦材１１に平行に配置された管１２内に収納される。
【００４０】
本発明の宇宙探査機は、探索車の簡易かつ確実な展開を可能にし、着陸モジュールの下降を制御しながら、探索車の取り外しに好都合な着陸地を選択することを更に可能にし、かつ最後に、探査機の着陸に必要な燃料の量を限定することを可能にする。
【００４１】
可動探索車３を搬送する下降及び着陸モジュール２を含む宇宙探査機１の展開方法であって、可動探索車が下降モジュールの下に連結される方法は、
−  ５００〜１０００メートルの高度から、モジュールが適切な着陸地を選択するために操縦でき、モジュールがその場合図３の形態にある、推進ガスの噴出ノズル８による推進力によって導かれる下降及び着陸モジュールを制動する段階と、
−  モジュールを図４、展開脚部の形態に移行させ、下降終了時かつ着陸前に、下降及び着陸モジュール２の着陸装置脚部４を展開するステップと、
−  脚部のダンパ５が着陸の衝撃に耐える、可動探索車３を持つ下降及び着陸モジュールを着陸させるステップと、
−  地面に置かれた下降及び着陸モジュール２の着陸装置脚部４の間に可動探索車３を取り外すステップとを含む探査機の着陸シーケンスをこのようにして含む。
【００４２】
図６の実施例によれば、着陸モジュールは、接触片２４により着陸モジュールの支持盤２３の下に固定され、かつ最終ステップに関して、可動車が接触片２４から単に外され、かつ足部４の高さから落ちるか、車が接触片から外され、かつ制動ケーブルによって落下中に減速される。
【００４３】
着陸シーケンスの前に、探査機の展開方法は、
−  下降及び着陸モジュールが後部覆い７及び遮蔽６で被覆され、遮蔽が第１段階で、大気中への突入から約マッハ２の速度まで、制動装置の役目を果たし、探査機が図１の形態にあり、制動が次に、マッハ１未満の速度まで図１に示す収納部１３から臼砲によって排出される極超音速パラシュートによって行われる、惑星の大気中に探査機が突入する段階と、
−  主パラシュートの下に後部覆い７と、遮蔽６とを備え、臼砲及び極超音速パラシュートが解かれた後に、主パラシュートが収納部１４から展開される、下降及び着陸モジュールを減速する少なくとも１つの段階と、
−  主パラシュート下の遮蔽６及び探査機の弾道係数の差により、遮蔽が探査機から急速に遠ざかることが可能になり、探査機がその場合図２の形態にある、遮蔽６を解くステップとを含む下降シーケンスを含む。
【００４４】
一旦高度が約５００〜１０００メートルになると、方法は、後部覆い７及び主パラシュートを解くステップを含み、下降及び着陸モジュール２は、図３の形態のように下降を終え、かつ減速を終了するために、次にノズル８による操縦飛行に移行する。
【００４５】
下降終了時かつ着陸前に、下降モジュールは、脚部を添加し、かつ最後に、一旦下降及び着陸モジュール２が地面に置かれると、本発明の探査機の展開方法は、可動探索車３が、下降及び着陸モジュールの着陸装置脚部４間の移動により下降及び着陸モジュールの下部から解放されることを予定する。
【００４６】
この移動は、車のエンジンに補給をするために、車のソーラパネル１９の少なくとも部分的な開放後に実行されても良い。
【００４７】
本発明の探査機は、下降及び着陸モジュールを構成する要素の寸法決定、後部覆いの寸法決定、及び最終下降段階に必要な燃料の量を限定するために、比較的低い高度まで主パラシュートのもとで下降モジュールを維持することによって、質量が最適化される。
【００４８】
本発明は、記載された実施例に限定されず、請求項によってカバーされる応用例を包含し、特に示した実施例は、４つの脚部を含むが、５又は６の脚部のような他の形態が検討可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  宇宙探査機、２  下降及び着陸モジュール、３  可動探索車、４  着陸脚部、５  緩衝手段、６  遮蔽、７  後部覆い、８  ノズル、９  下部フレーム、１０  上部フレーム、１１  周縁縦材、１２  管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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