2019 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of Magnetohydrodynamic Aerobraking from Super High Altitude by Ionization Ignition Method
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19K22018
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
葛山 浩 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80435809)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 惑星大気突入 / 電磁力エアロブレーキング / 電磁流体力学 / MHD / 膨張波管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電磁力エアロブレーキングとは、惑星突入機周りの高温流れを電磁力により能動的に制御し、安全な惑星突入を可能にする新しい技術である。本研究では、数値解析により予想された臨界高度のメカニズムを膨張波管により実証し、さらに臨界高度以上でも大電磁力を発生できる電離イグニッション方式を開発し、高々度からパラシュートのようにゆっくり再突入を行うことで、突入機の加熱を抜本的に減らすシステムの構築を目指している。本年度は、膨張波管試験の準備として、アルカリ炭酸塩を搭載した試験模型を製作し、JAXA大型アーク風洞を用いて電離イグニッション方式の試験を実施した。アルカリ炭酸塩には、炭酸ナトリウムペレット、珪酸ナトリウム、および炭酸ナトリウム粉末をエポキシ樹脂で固形化したものを試した。その結果、気化の容易さから、炭酸ナトリウムペレットが最も有望であることがわかった。また、衝撃層からの発光を分光計測したところ、ナトリウム原子の強い輝線が見られ、ナトリウム原子が衝撃層によく混ざっている事がわかった。しかし、ナトリウムイオン輝線は観測できず、電離促進には至っていない可能性が高いことがわかった。このため、イオン化までの反応距離を稼ぐため別の添加方式か、もっと電離エネルギーの低い化合物を試す必要があることがわかった。また、並行して、レーザートムソン散乱法による電子密度・温度計測を小型アーク風洞にて実施した。計測結果は、数値解析結果と良好に一致し、膨張波管での電子物理量計測の準備が完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
膨張波管試験に向け、必要な準備を滞りなく行えており、研究は、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
JAXA膨張波管での電磁力模型試験を実施し、気流条件を変化させ、臨界高度の存在を実証する。その際、発光分光法およびレーザートムソン散乱法により電子物理量の高精度計測を行い、数値解析とも照らし合わせ、臨界高度の存在機構を完全に解明する。さらに、炭酸ナトリウムを搭載した試験模型を使用し、電離イグニッションによる電磁力強制発動のテストを実施する。
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| Causes of Carryover |
電離促進剤の確認用に小型窒素アーク電源の購入を予定していたが、JAXA大型アーク風洞にて、電離促進剤（アルカリ炭酸塩）を用いた添加法の妥当性が十分に検証できたため、窒素アーク電源の購入は見送った。その代わりに、膨張波管で確実かつ広範囲に発光分光計測を実施するために、ICCDカメラのコントローラを購入した。その差額分として100万円の次年度使用額が発生しているが、この差額を用いて、本年度は、発光分光用の分光器の回折格子の追加を行い、カメラのコントローラと組み合わせることで、詳細かつ広範囲の分光データを膨張波管試験で一挙に取得でき、研究成果の加速が期待できる。
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