2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Reduction of Reentry Blackout by Surface Catalysis Effect
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17K14871
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高橋 裕介 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40611132)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 惑星大気再突入 / 通信ブラックアウト低減化 / 表面触媒性 / プラズマ中の電磁波伝播 / アーク加熱風洞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気再突入時に高温プラズマに包まれた宇宙機が、地上局やデータ中継衛星との通信途絶現象（通信ブラックアウト）に陥ることは大きな問題である。その一方で、再突入機近傍のプラズマ諸量分布や電磁波挙動の正確な予測が難しく、通信ブラックアウト低減に繋がる知見の探索が困難な状況である。したがって、この問題を回避・緩和するために通信ブラックアウト低減化技術は必要である。いま表面触媒性を用いた宇宙機後流プラズマ密度低下を利用することによる通信ブラックアウト低減が提案されている。本研究では表面効果による通信ブラックアウト低減化メカニズムおよび低減化技術の指針を見出すことを目的とする。
最終年度では、地上において再突入時の空力加熱環境を再現するプラズマ風洞（JAXA 1MWアーク加熱風洞）を用いて表面触媒性による低減化を実証した。表面が高触媒材料（銅）と低触媒材料（アルミナ）となる試験模型を用意した。それぞれの模型は送信器を内蔵しており、外部にある受信機と通信を行う。プラズマ風洞の気流は昨年度までの数値的・実験的研究によって明らかになっている。プラズマ風洞を作り出すプラズマ気流の中に試験模型を投入し再突入プラズマにおける通信環境を再現、２つの試験模型による通信状況を比較することによる触媒性による通信ブラックアウトの改善を調べた。この結果、低触媒材料では通信ブラックアウト（通信途絶）が生じるのに対し、高触媒材料では減衰は生じるものの送受信機の通信は継続しており通信ブラックアウトは生じなかった。これによって表面触媒性による通信ブラックアウトの低減が実証された。
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