風を写真に撮ろうとしていると想像してください。これは、NASA のエンジニアが飛行機、ロケット、その他の種類の航空宇宙機の周りで空気がどのように移動するかを研究するために最近行ったことと似ています。空気は目に見えませんが、より優れた安全な航空機を構築するには、空気の流れを理解することが重要です。
80 年間、研究者たちは「集束強膜イメージング」と呼ばれる技術を使用していました。これは、密度の小さな変化を検出することで空気の動きを「見る」ことができる特別なカメラ システムと考えてください。これは、晴れた日に熱い歩道から熱波が立ち上る様子をより正確に見ることができるのと同じ効果です。
自己整合フォーカシング シュリーレン (SAFS) システムは、革新的なシステムです。これは、従来のフォーカシング スケーラー システムよりも複雑ではなく、コンパクトで低コストの使いやすい視覚化ツールです。
「この画期的な進歩を興味深いものにしているのは、その波及効果です」と、バージニア州ハンプトンにあるNASAのラングレー研究センターで同僚エンジニアのジョシュア・ワイスバーガーとともにSAFSを発明したNASAのブレット・バテル氏は語った。 「研究者がこれまで実現が困難だった方法で空気の動きを観察し理解できるようになれば、航空機の設計が改善され、すべての人にとってより安全な飛行が可能になります。」
風洞やその他の特殊な研究環境における従来のシステムから SAFS に切り替えることで、航空宇宙エンジニアは、設備のダウンタイムを減らし、コストを削減しながら、高速の流れの可視化データをより効率的に収集できるようになります。航空業界にとって、これは新たな発見への扉を開き、民間旅客機から宇宙船に至るまであらゆるものの設計方法に革命をもたらす可能性があります。
SAFS をツールボックスに組み込むことで、NASA は航空と宇宙における効率と安全性に関するミッション目標を達成する上でより有利な立場に立つことができます。研究者は SAFS を使用して、ハイリフト共通研究モデル上の流れ剥離を捕捉しています。これは、新しい航空機の離陸と着陸のパフォーマンスを正確に予測できるようにするためのツールです。そして、それは宇宙発射システムモデルのショックセル構造、つまり排気プルーム内に形成されるダイヤモンドの形状を調査するのにも役立ちます。
NASA のテクノロジーはすでに世界中で使用されており、ノートルダム大学からリバプール大学まで、8 か国以上の 50 以上の機関で採用されています。企業は引き続きこのテクノロジーのライセンスを取得しており、商用バージョンが市場に投入されています。
その効果は非常に大きかったため、NASA の研究者はいくつかの賞を受賞しました。 R&D World は、世界の専門家の委員会によって選ばれた 2025 年の R&D 100 賞の中で SAFS をランク付けしました。
NASA はまた、SAFS を 2025 年の NASA 政府発明オブザイヤーに選出しました。これは、NASA が画期的な技術に与える最高の賞です。
SAFS がなぜ重要なのかを理解するには、研究者たちがそもそも何に取り組んでいたのかを知る必要があります。
以前の集束スクレレン イメージング セットアップでは、研究者はテスト対象の両側にアクセスできる必要がありました。両側に別々の光源グリッドを設置し、それらを互いに完全に位置合わせする必要がありました。これは、2 枚の窓用カーテンを部屋の反対側に配置して、パターンが正確に一致するようにするのと同じです。
これらのシステムの 1 つを設置するには、何週間もかかる骨の折れる調整が必要です。また、誰かが誤ってシステムにぶつけたり、調整が必要になったりした場合はどうすればよいでしょうか?やり直してください。
SAFS システムに入ります。 2020 年、NASA の研究者たちは重要な質問をしました。「光の特性を利用して、その複雑さをすべて解消できたらどうなるでしょうか?」
解決？光の偏光。偏光サングラスは、特定の方向の光をフィルタリングすることで機能します。 SAFS システムは、光の偏光を使用して同様のことを行い、古い、面倒なデュアルグリッド設定と同じ効果を作り出します。 SAFS システムでは、テストするオブジェクトの片側のみにアクセスする必要があります。また、完全に位置合わせする必要がある 2 つの別々のグリッドを必要とする代わりに、2 つの役割を果たす 1 つのグリッドだけを使用します。
以前は数週間かかっていたセットアップが、今ではわずか数分で完了します。調整が必要ですか?問題ない。 SAFS システムは、感度を変更したり、視野を変更したり、その場で焦点を調整したりできます。このシステムはコンパクトで、振動の影響を受けません（さようなら、誰かが行ったので再び始める）。
革命的な進歩は、複雑さを増すことではなく、長年の問題に対する新しい創造的な解決策を見つけることからもたらされることがあります。 SAFS は常に革新の余地があることを証明しており、すでに世界にその名を轟かせています。
SAFS の取り組みは、NASA の航空科学評価および試験能力ポートフォリオ オフィスと、航空機の性能予測に役立つ新しい計算ツールの開発に取り組む変革ツールおよび技術プロジェクトを通じて支援されました。このプロジェクトは、NASA の航空研究ミッション総局の下にある変革的航空コンセプト プログラムの一部です。
