月面熱環境の特異性発現メカニズムの理解が拓く月面長期滞在法

Research Project

Project/Area Number	23H00211
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	長野方星名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10435810)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	秋月祐樹国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00887573) 小川博之国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60311172) 坂谷尚哉国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特任助教 (70795187)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥46,930,000 (Direct Cost: ¥36,100,000、Indirect Cost: ¥10,830,000) Fiscal Year 2024: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000) Fiscal Year 2023: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Keywords	熱物性 / 月面長期滞在 / 宇宙機熱制御 / レゴリス / ロックインサーモグラフィ
Outline of Research at the Start	本研究では，これまで有効な手段がなかった「月面長期間滞在方法」に対して，月表面を覆う堆積層（レゴリス）の特異な熱特性を活用した新しい月面長期滞在方法を提案する。そのためレゴリスの超断熱性・蓄熱性発現メカニズムの解明，詳細月面熱環境モデルの確立，熱流体スイッチによる越夜方法の検証を行い，従来の熱制御の延長上にはない新たな周囲環境共生型熱制御法を確立し，宇宙熱制御工学分野の新たな学理創出を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	月の砂（レゴリス）の熱物性（熱拡散率，比熱）を明らかにするため，単粒子ミクロ測定およびレゴリス層マクロ計測が可能な装置構築を行った。また温度依存性も測定できるように装置改良を行った。まず月の模擬砂（レゴリスシミュラント）を入手し，単粒子の熱物性の計測ができるよう加熱方法の検討，レーザースポットの最適化，解析条件の検討を行い，有効な測定ができることを確認した。次に本物のレゴリスを入手し，本測定を適用した。その結果，熱拡散率に真空度依存性があることを確認した。これは，レゴリスに多数のクラックがあり，空気の有無により熱拡散率の値が確認されるためであると考えられる。また，加熱周波数依存性もあることが確認された。これはバルク材には見られない傾向であることから，レゴリスの内部のボイドやクラックの影響が熱拡散率測定に影響を及ぼしていることが考えられる。また，月面模擬環境での実験を行うための月面シミュレーターの設計検討を行った。チャンバー内に設置されるレゴリス層の幅，高さをパラメータとし，外部熱環境の影響を受けない加熱周波数を明らかにし，サイズの決定を行った。さらに，熱制御方法として検討しているマルチエバポレータ型ループヒートパイプの設計，製作を行い，熱負荷条件に伴う流動変化，スイッチ性を確認することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究分担者との研究交流も活発であり，順調であると判断できるため。
Strategy for Future Research Activity	構築した熱物性測定法を用いて，種々の条件におけるレゴリス単粒子，バルク層の熱物性を明らかにする。また設計結果に基づく月面模擬装置の構築を行う。さらにループヒートパイプについては，宇宙環境での実利用を想定したデバイスの試作を行う。