宇宙飛翔体周辺環境の地上シミュレーション法の開発研究と宇宙用材料の劣化試験

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555301
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田原 弘一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20207210)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 節原 裕一 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (80236108) ; 三宅 正司 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029286) ; 大前 伸夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60029345) ; 田川 雅人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10216806) ; 安井 利明 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10263229)
• Keywords: 宇宙環境 / シミュレーション実験 / 帯電 / プラズマ中和器 / イオンシース / 熱制御材料 / カプトン

Research Abstract

本年度の研究により得られた結果を以下にまとめる。
1) プラズマ中和器による宇宙構造物の帯電緩和現象を模擬できる実験装置を試作できた。そして、電子ビーム照射によって負に帯電させた絶縁性高分子フィルムに対して、プラズマ流を照射することによりフィルムに流れる中和電流の時間的変化を調べることができた。
2) 電子サイクロトロン共鳴放電型プラズマ加速器によりアルゴンプラズマ流を生成し、その特性を測定した結果、Particle-In-Cell法による数値解析で予想されたように非定常イオンシースのシミュレーション実験を行うことができることがわかった。生成されるアルゴンプラズマ流を負に帯電されたKaptonとTeflon FEPフィルムに照射することにより、宇宙飛翔体周りの熱制御材料上における帯電緩和(プラズマ中和器による)によって形成される非定常イオンシースを形成させることができた。
3) KaptonとTeflon FEPフィルムに電子ビームを照射した結果、それらの帯電特性・耐圧特性は大きく異なり、その特性は表面電気伝導性に依存していることが推定された。Kaptonの耐圧はTeflon FEPのそれよりの劣っていることが説明できた。
4) プラズマ流による帯電緩和時の中和電流を測定した結果、フィルムに対するプラズマ流の角度によって中和電流の値と波形が大きく変化することがわかった。Ram条件の時、中和は最も早く行われるが、逆にイオン過剰流入による逆帯電が行われていることが推定された。Wake条件の時は帯電緩和は最も遅く、Airplane条件の時はそれらの中間状態であった。

Research Products

• [Publications] Lulu Zhang et al.: "Effects of Ion Bombardment on Polymer Films" Materials Chemistry and Physics. 54. 98-101 (1998)
• [Publications] 田原弘一他: "酸素及び窒素イオン衝突による宇宙用ポリマーフィルムの表面化学構造と分光透過率の変化" 日本航空宇宙学会誌. 46・538. 620-626 (1998)
• [Publications] Lulu Zhang et al.: "Degradation Phenomena of Spacecraft Polymer Materials in Low Earth Orbit" Proc.21th Int.Symp.Space Technol.and Sci.98-b-27. 1-9 (1998)