2020 Fiscal Year Research-status Report
Single Microparticle Impact Facilities at Low, Fast and Hypervelocity Regimes: Innovation from Biomedical and Material Sciences to Space Exploration
| Project/Area Number |
18KK0128
|
|---|
| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
|---|
Principal Investigator |
矢野 創 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (00321571)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 和吉 法政大学, 理工学部, 教授 (10202706)
平井 隆之 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (30737888)
佐藤 崇行 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主任研究開発員 (00842296) [Withdrawn]
佐野 琢己 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主任研究開発員 (90870767)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
|
| Keywords | 固体微粒子 / 超高速衝突 / 低速衝突 / レーザー加速 / 二段式軽ガス銃 / 自由落下塔 / 宇宙探査 / 国際宇宙ステーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、将来の深宇宙探査で求められる1~1000ミクロンオーダーの固体微粒子を1~1000m/sオーダーの速度で、真空中にて単発ずつ加速し、衝突現象をリアルタイムで観察できる実験機構群を、世界に先駆けて構築することが目的である。そのために、低速・高速・超高速の速度領域ごとに専用の固体微粒子加速機構を、日米に現存する実験装置を改良して構築することを目指している。
第二年度末までに、日米双方での実験機構群の基本的構築は完了し、それぞれの質量・速度範囲での微粒子加速性能の検証実験、およびそれらを使った宇宙実証機会の運用と成果創出を、第三年度である2020年度に行う予定であった。しかし2020年初頭より現在まで、新型コロナのパンデミック流行により、日米両国間の相互訪問を前提とした、各実験機構群を用いた実験は全て延期を余儀なくされた。そこで、医療分野のコア技術を宇宙探査に世界で初めて応用する実績をつくり、本研究の当初目的を完遂させるためにも、本研究の最終年度を2021年度に延長する申請を行い、日本学術振興会より認めて頂いた。ゆえに2020年度には、共同研究者への予算配算は行ったものの、各研究機関の予算の大半は2021年度にコロナ禍が収まって実験出張できるようになるまで使用せず、保存して頂いた。
一方、エアロゲルとカーボンナノチューブの宇宙実証機会である「たんぽぽ２」実験は、2019年夏から2020年秋まで国際宇宙ステーション上で一年間の宇宙曝露を行ったのち、2021年2月に申請者の研究室へサンプルリターンすることができた。これらは2021年度のコロナ禍下でも、国内で試料分析を行って、今回開発した実験機構群を使った校正実験による検証に備えることができる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、三か年度で以下の三本柱を実施することを目指してきた。（１）低速・高速・超高速専用の真空中での固体微粒子加速機構を、日米に現存する実験装置を改良することで構築する、（２）全機構に共通する検証用標的を日米それぞれに開発し、地上での校正実験を行う、（３）本期間中に打上げ予定の宇宙実験・探査計画に同じ標的を搭載
し、宇宙での検証実験を行う。
（１）と（２）のうち機器開発については、2019年度末までに当初予定を前倒して、おおむね実現できた。あとは各実験機構に関する性能評価・校正のための衝突実験を完遂すべきだが、2020年初頭より現在まで、新型コロナの世界的流行によって日米両国間の往来ができなくなり、全ての衝突実験が延期されたままである。
（３）については、超高速度用捕集材「エアロゲル」と低中速度用捕集材「カーボンナノチューブ（CNT)」の宇宙実証試験を、2019年夏から2020年秋まで国際宇宙ステーションを使った「たんぽぽ２」プロジェクトとして実施したが、NASAによるカプセル回収の遅れにより、2021年2月に地球帰還した曝露試料が実験室に戻ってきた。それらの検証に関わる分析研究は2021年度に繰り越された。超高速衝突検出新素材「圧電繊維布材（Skin)」の宇宙実証試験は、2020年10月より国際宇宙ステーション上で開始できた。地球回収後の検証分析は2021年度後半以降になる。また超高速度用検出センサ「PVDF（CLOTH)」を搭載したエクレウス探査機のNASAによる打ち上げ予定は2021年度後半まで遅れたため、宇宙実証の実施はそれ以降となる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終年度を2021年度に延長することが承認されたので、2021年度中に新型コロナのパンデミックが収束して、日米両国の相互訪問が再開した場合には、過去1年半程度延期されてきた各実験機構に関する性能評価・校正衝突実験を、集中的に実施する。
また、たんぽぽ２、SpaceSkin、エクレウスによって宇宙実証機会を得た各機器の検証および学術的成果創出も、2021年度に集中的に実施する。
なおコロナ禍下でも、これまで通り日米チーム間では、隔週の定期連絡会議を継続的に開催し、交流再開後の校正実験の準備、過去の実証実験結果に基づく成果創出を、可能な限り行う。これらを通じて、医療分野のコア技術を宇宙探査に世界で初めて応用する実績をつくり、本研究の当初目的を2021年度中に完遂させることを目指す。
ただし、コロナ禍下の状況により、2021年度中に延期されている実験等の作業を完遂することが難しくなる場合は、日米の共同研究者と諮り、できる限りの次善策を講じることとする。
|
| Causes of Carryover |
2020年度はコロナ禍下のため、日米間の相互訪問による実験が全く実施できなかった。そこで当初予定された旅費等予算をほぼ全て温存し、2021年度に繰り延べた。共同研究者への予算配分は2020年度に行ったが、それらは2021年度の活動のために充てることとした。以上から、上記のような次年度使用額が生じた。
2021年度にコロナ禍が解決し、日米相互訪問が可能になった段階で、2020年冬期から延期されている全ての実験を集中的に実施する。具体的には、日本側がMITへ赴いて行う実験は過去3回（約4週分のマシンタイム）、米国側がISAS等に赴いて行う実験は過去１回（約2週分のマシンタイム）を2021年度に補い、本研究を完遂する。
|
-
-
-
[Journal Article] Definition and use of functional analogues in planetary exploration2021
Author(s)
Foucher F.、Hickman-Lewis K.、Hutzler A.、Joy K.H.、Folco L.、Bridges J.C.、Wozniakiewicz P.、Mart?nez-Fr?as J.、Debaille V.、Zolensky M.、Yano H.、Bost N.、Ferri?re L.、Lee M.、Michalski J.、Schroeven-Deceuninck H.、Kminek G.、Viso M.、Russell S.、Smith C.、Zipfel J.、Westall F.
-
Journal Title
Planetary and Space Science
Volume: 197
Pages: 105162～105162
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Journal Article] Mercury Dust Monitor (MDM) Onboard the Mio Orbiter of the BepiColombo Mission2020
Author(s)
Kobayashi Masanori、Shibata Hiromi、Nogami Ken’ichi、Fujii Masayuki、Hasegawa Sunao、Hirabayashi Masatoshi、Hirai Takayuki、Iwai Takeo、Kimura Hiroshi、Miyachi Takashi、Nakamura Maki、Ohashi Hideo、Sasaki Sho、Takechi Seiji、Yano Hajime、Kr?ger Harald、Lohse Ann-Kathrin、Srama Ralf、Strub Peter、Gr?n Eberhard
-
Journal Title
Space Science Reviews
Volume: 216
Pages: 1~2
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] THE FLIGHT MODEL DESIGN AND ITS CALIBRATION EVALUATION OF THE CIS-LUNAR OBJECT DETECTOR WITHIN THERMAL INSULATION (CLOTH) ONBOARD THE INTERPLANETARY CUBESAT EQUULEUS2021
Author(s)
Takayuki Hirai , Hajime Yano , Masayuki Fujii , Haruki Nakano , Kosuke Kando , Kazuyoshi Arai , Sun Yuchen , David Veysset , Steven E. Kooi , Keith A. Nelson , EQUULEUS-CLOTH team
Organizer
COSPAR 2021 General Assembly
Int'l Joint Research
-
[Presentation] たんぽぽシリーズからゲートウェイへ： 宇宙塵計測・捕集分析を通じた アストロバイオロジー研究の展開2021
Author(s)
矢野創 , 平井隆之 , 藤井雅之 , 新井和吉 , 藤島皓介 , 今井栄一 , 癸生川陽子 , 小林憲正 , 三田肇 , ネルソン キース , パライソ ジョー , 野口高明 , 奥平恭子 , ピノー ルイス , 左近樹 , 佐々木聰 , 田端誠 , 冨田勝 , 山岸明彦 , 稲富裕光
Organizer
第35回 宇宙環境利用シンポジウム
Invited
-
[Presentation] たんぽぽ２～ダストから生命へ： 2019-2020年の宇宙曝露運用と地球帰還後の科学分析計画2021
Author(s)
矢野創 , 三田肇 , 左近樹 , 小林憲正 , 癸生川陽子 , 横谷香織 , 阿部智子 , 新井和吉 , 遠藤いずみ , 藤島皓介 , 今井栄一 , 加藤浩 , 木村駿太 , 中川和道 , 奥平恭子 , オン碧 , 佐々木聰 , 田端誠 , 冨田勝 , 山岸明彦 , たんぽぽ , プロジェクトチーム
Organizer
第２１回宇宙科学シンポジウム
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] DESTINY+搭載用ダストアナライザの開発と地上較正計画 20202020
Author(s)
平井隆之 , 小林正規 , 荒井朋子 , 木村宏 , 薮田ひかる , 天野翠 , 小林幸雄 , 伊藤元雄 , 佐々木晶 , 矢野創 , TRIELOFF Mario , HILLIER Jon , KHAWAJA Nozair , ECKART Lisa , SIMOLKA Jonas , KRUEGER Harald , SRAMA Ralf
Organizer
日本惑星科学会秋季講演会
-
-
[Presentation] はやぶさ2搭載衝突装置(SCI)前方破片のサイズ分布推定2020
Author(s)
嶌生有理 , 荒川政彦 , 佐伯孝尚 , 門野敏彦 , 高木靖彦 , 和田浩二 , 飯島祐一 , 今村裕志 , 岡本千里 , 白井慶 , 中澤暁 , 早川雅彦 , 平田成 , 矢野創
Organizer
衝撃波シンポジウム
-
