| Project/Area Number |
19H02346
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 久美子 神戸大学, 工学研究科, 助手 (20252794)
岩田 稔 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80396762)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | 地球高層大気 / 大気密度 / 衛星大気抵抗 / 超低高度衛星 / 分子散乱 / 大気抵抗 / 原子状酸素 / 超低地球軌道 / 窒素分子 / 超低軌道 / 宇宙環境 / 宇宙機 / 超低軌道衛星 |
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| Outline of Research at the Start |
本申請では、これまで世界的にもその重要性が十分認識されてこなかった「衛星表面での超熱気体分子の散乱ダイナミクス」を正しく理解するために、本申請者が所有する材料劣化研究用原子状酸素ビーム発生装置を用いた実験によるデータ収集を行う。さらに超熱速度領域の原子状酸素散乱ダイナミクスとDSMC計算と組み合わせることにより、低抵抗衛星設計の基本原理の獲得と、DSMC計算スキームの高度化を行う。これらの一連の研究により世界に先駆けて超低高度地球軌道領域を開拓する基盤技術を獲得することを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this project, angular distribution of scattering atoms on satellite materials was measured in order to reduce atmospheric drag of VLEO satellites. The results showed that the molecular beam scattering from the polyimide surface was dominated by the specular reflection component, while the diffuse reflection component increased for the material irradiated by atomic oxygen. Similar changes were observed for the polyimide exposed to LEO environment on the ISS. The scattering distribution obtained in this experiment was implemented as a scattering model in DSMC calculations to calculate satellite drag. It was shown that the atmospheric drag increased by the exposure to atomic oxygen, and that the drag could be reduced by using a two-dimensional material with a predominant specular reflection component as the surface material.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超低軌道（VLEO）領域では大気密度が大きいため、衛星の低抵抗化が重要な設計ポイントとなる。VLEOでの大気分子流れは分子流領域であることから、超低軌道衛星の低抵抗化には航空機とは全く異なる超熱速度希薄流体力学の適用が必要となるが、実験設備がなかったことから世界的にも未踏の学術領域である。本研究では独自のシステムにより超熱分子速度領域の分子散乱を実験的に計測し、低抵抗衛星設計技術の確立を行った。
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