Development of independent mass determination method for interplanetary dust detector with piezoelectric PVDF film
| Project/Area Number |
20K14493
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平井 隆之 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (30737888)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 圧電性PVDFフィルム / 固体微粒子 / 宇宙塵 / 超高速衝突 / 自由落下衝突 / 表面波 / 惑星間ダスト / 圧電素子 / 微粒子衝突センサ / 太陽系探査 / 小天体 |
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| Outline of Research at the Start |
太陽系内には彗星や小惑星から放出された固体微粒子（惑星間ダスト）が広く分布している。本研究では惑星間ダストの分布計測に用いられる圧電性PVDFフィルムセンサについて、ダスト質量の独立推定を可能にする新しい信号処理方法の確立を目指す。具体的には、惑星間ダストを模擬した微粒子の衝突実験を実施し、先行研究から示唆されているダスト質量（直径）にのみ依存する信号周波数成分の発生メカニズムを明らかにする。さらに得られた知見を実際の搭載機会を視野に入れた信号処理回路開発に適用し、試作機の完成までを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はCOVID-19の直接的影響（実験の中止など）は受けずに実験を実施することができた。ただし、実験施設側のマンパワーリソースの減少やそれによる加速微粒子の速度出しノウハウの喪失、衛星プロジェクト搭載観測装置の較正実験を優先した実験装置利用など、様々な間接的制約・影響があった。
国内実験においては、2022年11月16日に無事打ち上げられたNASAの新型ロケット「SLS」に搭載されたダスト検出器「CLOTH」の較正実験において、これまで困難であった10ミクロンオーダーの微粒子を単発でダスト検出器に衝突させる方法を確立することができた。昨年度の報告のとおり、単発衝突手法の鍵となる技術そのものは確立できていたが、散弾で撃ち出した微粒子群がストッパー板に衝突する際に発生する振動ノイズが測定信号に混入していることが発覚し、本年度はその除去方法の検討に時間を費やした。結果的にダスト検出器をチェンバー上部から吊るし、ストッパーとの距離も従来よりも大きくするなどして、振動ノイズを十分に低減することができた。その結果、従来想定していたよりも検出感度が高いことがわかり、より多くダストを検出できうることが示唆された。
米国MITでの実験では、昨年度の実験体制再構築を進め、安定的にデータ取得できる状況までたどり着いた。しかし、COVID-19以前の超高速度を達成できない状況が続いている。これはレーザーの出力や集光レンズの設置距離といったノウハウが、先方のスタッフや学生の異動により失われてしまったことが大きく影響していると考えられる。
成果発表としては上述のダスト検出器の較正実験結果等で4件の国内発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究課題とは別に参画している衛星プロジェクトのエフォート率が継続的に大きいことが、研究の遅れの大きな理由である。また、MITでの実験に2年 のブランクが空いてしまったこと、それにより先方のマンパワーリソースが減少したことも影響している。
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| Strategy for Future Research Activity |
他プロジェクトのエフォートの軽減が見込めないことから、比較的簡便に実験室で実施可能な自由落下衝突実験を主体とする方策を検討している。それにより衝突速度域はメートル毎秒オーダー以下に限定されるが、月面有人探査などで懸念されているダストの舞い上がりと同じ速度域であるため、そのような分野での貢献が可能と期待している。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
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[Presentation] 超小型探査機EQUULEUS搭載宇宙塵検出器「CLOTH」の初期運用と観測計画2023
Author(s)
矢野 創, 平井 隆之, 岩田 翔也, 中澤 淳一郎, 藤井 雅之, 新井 和吉, 藤原 正寛, 布施 綾太, 五十里 哲, 石川 晃寛, 川端 洋輔, 近藤 宙貴, 三好 航太, 中島 晋太郎, 船瀬 龍
Organizer
第23回宇宙科学シンポジウム
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