2022 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced study on atmospheric reentry blackout mitigation using a large plasma wind tunnel
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17KK0123
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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, 准教授 (40611132)
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2018 – 2022
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| Keywords | 惑星大気再突入 / 通信ブラックアウト低減化 / プラズマ中の電磁波伝播 / 表面触媒効果 / エアフィルム効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気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）に陥ることがある。この低減は着地着水点の高精度予測や大気突入中のデータ送受信の上で重要な課題である。これまで磁場印加や柔軟構造突入機など様々な低減化手法が提案されている。課題実施者は表面触媒性で宇宙機後流プラズマ低減を利用することによる新しい通信ブラックアウト緩和を提案している。その実現可能性や特性を探ることに加えて、更に進んだ低減化技術の提案と実証を行うことが本研究の目的である。
大気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った。宇宙機近傍の電磁波挙動を明らかにした上でこの問題の緩和を図るために、本課題実施者は、プラズマ流解析・電磁波解析ソフトウェアを開発し、大気突入時における宇宙機近傍の電磁波解析を明らかにした。本研究ではそれをコア技術として用い、大型風洞による低減化実証と合わせて研究を推進した。
実施期間において、ドイツ航空宇宙センター（DLR）に滞在し通信ブラックアウト低減化研究を推進した。DLR研究者との議論を通して、機体から冷却ガスを噴出してプラズマに「窓」を開け、電磁波の通り道をつくるエアフィルムによる新しい低減化技術のアイデアを得た。期間中は新型コロナウイルス感染症拡大防止方策に伴う海外移動制限など発生し、必ずしも予定通りの推進とはならなかった。DLR研究者との議論は継続しつつ現所属機関（北海道大学）において遂行可能な低減化研究の実施を行った。ここではJAXA大型プラズマ風洞とスーパーコンピューター富岳等による大規模数値計算による実証である。加えてシュトットガルト大学に滞在し、本研究で重要なツールであるプラズマ・電磁波の効率的連成解析モデル構築の基礎的検討を実施した。
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[Int'l Joint Research] University of Stuttgart(ドイツ)2022
Year and Date
2022-11-30 – 2023-01-21
Country Name
GERMANY
Counterpart Institution
University of Stuttgart
Co-investigator Overseas
Dr. Benjamin Uekermann
Department
並列・分散システム研究所
Job Title
Junior Professor
Change Date
2022年12月13日
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