秒速3〜6kmの中速度で宇宙構造物に衝突するデブリスからの防護構造

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452303
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 澤岡 昭 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (40029468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田邊 靖博 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (70163607)
• Keywords: デブリス / 衝突 / バンパー / 複合バンパー / 窒化アルミニウム / アルミニウム / 2024 Al / 宇宙ステーション

Research Abstract

本研究は宇宙構造物に対する人工破片(デブリス)の衝突からの防護に関するものである。代表的な防護方法はWhippleバンパーと呼ばれる方法であり、構造物本体の前方にアルミニウム合金製のバンパーを置くものである。秒速5km以上の超高速でデブリスがバンパー板に衝突すると、バンパーには孔があき、デブリスとバンパー材からなる2次デブリスが霧状に広がって本体壁に衝突する。衝突速度が2〜4km/sの中速度では、二次デブリスは液化又は気化せず固体破片のまま本体壁に衝突し、深刻な損傷を与える。
本研究においては(1)2〜4km/sの中速度でプロジェクタイルを精度良く発射することができる2段式軽ガス銃の製作を行い、直径1.0mmのマンガンアルミ合金球をバンパーモデルに精度良く衝突させる技術を確立した。(2)現有のプラズマガンを使用して、355〜425μmのパイレックスガラス小球を秒速2.0〜3.4kmでバンパーモデルに衝突させる実験を行った。(3)複合バンパーモデルとして、厚み0.2mmの窒化アルミニウム板と0.2mmの2024アルミ合金板を張り合わせた複合バンパーについての衝突実験を行った。バンパー板を突き抜けた二次デブリスの本体壁への衝突分布状態を観測したところ、バンパーの衝突面を前方層とした場合、前方層/後方層の組合わせが(A)アルミ/アルミ、(B)窒化アルミ/アルミ、(C)アルミ/窒化アルミの組み合わせの中で、(C)の組み合わせが複合バンパーとして有効である事が分かった。

Research Products

• [Publications] H.Tamura: "Higher Acceleration Technique of Microprojectiles in a Magnetoplasmadynamic Accelerator" Rev.Sci.Instruments. 64. 724-727 (1993)
• [Publications] 弘中陽一郎: "超小型二段式軽ガス銃の試作" 平成5年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 247-250 (1994)