2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Highly Accurate and Reliable Radiation Heating Prediction Method Verified by a Light Gas Gun in the Flight-Equivalent Environments
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20H02361
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
藤田 和央 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, 教授 (90281584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 哲史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (80709361)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 火星探査 / 大気突入システム / 実在気体効果 / 輻射加熱 / 非平衡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度中に製造する計画であった膨張波管出口膨張ダクト計測装置の開発，並びに当該装置を用いて実施する計画であった膨張波管実験が，2020年度のコロナウイルスの流行により実施できないことが判明したため，これを 2021年度へ繰り越しとし，これに代わって，2021 年度に実施予定であった，複雑な熱化学過程を伴う流体現象とCO2およびCOからの輻射モデリングの改善を行った．先行研究においては, 模型背後の膨張流において従来のCO+O再結合速度係数に大きな誤差がある可能性が発見されたものの, その定量化には至っていなかったところ，化学反応のレートを作為的に変化させることによって，当該化学反応の増減によって, 模型背後の輻射強度に支配的な影響が発生することが確認された．
なお，軽ガス銃において，火星大気突入等価環境（圧力 11 kPa，速度 4.2 km/s）が安定的に再現できない課題があったため，軽ガス銃，模型，およびサボに大幅な改良を加えて，試験環境の安定化を図った．具体的には，バレルとサボ間のギャップの厳密な管理，サボの設計変更による剛性向上・分離安定化，及び模型とサボのクリアランス管理等である．合わせて，射出される模型の観測機能向上（トリガーピックアップ機能の強化，高速度カメラの導入，および同期の改善など）を計った．これにより，安定的に火星大気突入等価環境を再現できるようになり，速度決定精度が改善された．輻射分光観測システムとして，まず可視分光システムであって，マルチポイント（多地点）同時観測可能な 7x7 マトリクスの光ファイバーと，イメージング光学系を開発し，これを用いた多地点同時分光システムを開発し，軽ガス銃に観測部に設置して，予備試験を行い，射出されたカプセル模型周りの発光分布取得が可能であることが確認された．
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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
コロナウイルスの流行によってサプライチェーンや製造プロセスに問題が発生し，当初計画していた膨張ダクトの設計・製造および観測システムの開発がすすめられず，これを 2021 年度作業として先送りしたが，代わりに 2021 年度作業予定であった，複雑な熱化学過程を伴う流体現象とCO2およびCOからの輻射モデリングの改善を行ったため，全体計画としては順番を入れ替えただけであり，予定通り進捗していると認められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度中に製造する計画であった膨張波管出口膨張ダクト計測装置の開発，並びに当該装置を用いて実施する計画であった膨張波管実験が，2020年度のコロナウイルスの流行により2021年度へ繰り越しとなったため，2021 年度当初にこれらを実施する．これに伴い，2020 年度経費の一部を繰り越す（1,934,520円）．なお，この変更は 2020 年に実施する計画であった作業を 2021 年度に実施するものであり，代わりに 2021 年度実施予定であった作業を 2020 年度に完了したため，全体計画への影響はない．
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] MACO WG報告：周回・探査技術実証機による火星宇宙天気・気候・水環境探査の科学戦略2021
Author(s)
関華奈子, 山﨑敦, 藤田和央, 臼井寛裕, 寺田直樹, 中川広務, 前澤裕之, 横田勝一郎, 松岡彩子, 笠原慧, 今村剛, 乙部直人, 熊本篤志, 大山聖, MACO WG
Organizer
第21回 宇宙科学シンポジウム
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[Presentation] MACO WG報告：火星探査にむけた搭載機器の惑星保護対応2021
Author(s)
山﨑敦, 藤田和央, 小澤宇志, 中川広務, 前澤裕之, 笠原慧, 横田勝一郎, 松岡彩子, 熊本篤志, 寺田直樹, 臼井寛裕, 関華奈子, MACO WG
Organizer
第21回 宇宙科学シンポジウム
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