2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study about IR radiation around Mars entry model
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16K06899
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
高柳 大樹 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 (70513422)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 発光分光計測 / 輻射解析 / 膨張波管 / 熱流束計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国で火星着陸ミッションを実現するためにはロケットの打ち上げ能力及び開発予算の制約から大気突入機を可能な限り軽量化することが求められる．そのため大気突入機前面に比べて熱流束の比較的小さな背面において熱防護材厚さを薄く設計することが検討されている．そこで本研究では調布航空宇宙センターにおいて開発している高速衝撃波管HVSTおよびHVSTの第２隔膜を金属膜からルミラー膜に変更して運用する膨張波管モードHVETを用いて火星大気突入環境を模擬する研究を行った．まず，HVSTを用いて衝撃波速度3から7km/sにおける赤外線発光強度スペクトル計測を実施し，輻射解析コードSPRADIA2の分光データベースの更新を行った．次に，膨張波管二酸化炭素試験気流において，自由流中からの赤外域発光スペクトル計測を行い，CO2分光データベースを更新した輻射解析コードSPRADIAN2の解析結果と比較するスペクトルマッチング法を用いて気流の温度と二酸化炭素分子数密度を推定した．すると，火星大気突入環境に相当する流速5km/s程度においては気流温度が3000℃以上と高くなってしまい，赤外線発光強度が強くなってしまうことが示唆された．この結果，火星大気突入カプセルを模擬した模型を用いてカプセル周りの輻射強度分布を計測すると，可視域では衝撃波背後で発光が強くなることが確認されたが，赤外域では一様に光ってしまい，模型周りの輻射強度分布計測が困難であることがわかった．そこで気流条件を緩和し，気流速度を4km/s程度と抑えることで模型周りの赤外域発光強度分布及び赤外線発光強度スペクトル計測に成功した．
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