2021 Fiscal Year Research-status Report
Electrodynamic Sampling of Water Ice on the Moon
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20K04927
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川本 広行 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (50318763)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 宇宙探査 / 月面探査 / 静電搬送 / 振動搬送 / サンプリング / レゴリス / 個別要素法 / 月面ローバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、大規模な有人月探査計画が各国で進められている。米国では、月面基地建設を目標とするアルテミス計画が始動しており、わが国もこの計画に参画することが決まっている。また、中国も独自の大規模な月探査を計画している。月面には各種の金属だけでなく、大量の水(氷)の存在が確認されており、とくに水は、宇宙飛行士の生命維持だけでなく、電気分解して酸素と水素を抽出すれば、燃料電池やロケットの燃料と酸化剤としても利用可能である。しかしながら、現状では、どの場所に、どのような形態で、どの程度の量の水が存在するのかは不明であり、まず、これを月面で直接探査する必要がある。このため各国では、無人ローバーを月面に送り、これに取り付けたスクリューを月面下に挿入して、ロボットハンドのような機械的な方式によって取り出したレゴリスを分析することを計画している。これに対して本研究は、ほかに例のない独自の採取技術を確立することを目的とする。提案する採取方法は、ロボットアームに比べて信頼性、重量、必要電力などの点で格段に優れていると思われる静電式と振動式である。
まず、静電式に関しては、パイプにリング状の電極を巻き付け、これに進行波電界を印加することによって、氷粒子を上方に搬送するものであり、電極形状や進行波などの条件を適正化することによって、1 m程度まで、レゴリスや氷粒子を搬送することができることを実証した。また、振動式は、中空パイプを上下振動することによって粒子を上方に搬送するというユニークなものであり、この方式についても、条件の適正化によって1 m程度まで、粒子を搬送することができることを実証した。研究成果は英文誌に投稿し、受理・掲載された。また、適宜JAXAや京都大学と交流して研究を進めている。
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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
本年度もコロナ禍により活動が制約された。とくに学会発表がすべてリモートとなり、国内外の関連研究者との対面による議論が制約されたことは残念である。しかし、在宅で実施できるシミュレーションや論文執筆を中心に、以下の研究を実施した。
まず、静電式の採取方式に関しては、進行波電界によって、氷粒子を上方に搬送するものであり、1 m程度まで、レゴリスや氷粒子を搬送することができることを実験や計算により実証した。基本的な性能は昨年度に確認済みであり、今年度はパラメータの最適化に注力した。研究成果は、国内外学会で発表したほか、英文誌に投稿し、掲載された。
また、振動式は、中空パイプを上下振動することによって粒子を上方に搬送するというユニークなものであり、この方式についても、条件の適正化によって1 m程度まで、粒子を搬送することができることを実証した。この研究についても、今年度はパラメータの最適化に注力し、研究成果は、国内外学会で発表したほか、英文誌に投稿し、掲載された。
本研究に関連する活動として、1.発表論文Improved Electrostatic Precipitation in the Martian Environment, J. Aerosp. Eng. 33 (2020) が、Editor’s Choice Collectionに選定された。2.本研究の派生技術である太陽電池パネルの静電クリーニングに関し、Qatar UniversityのQU High-Potential ProjectsのReviewerに就任した。3.川本のアドバイスをもとに、Colorado School of MinesとLockheed Martinが公募したDusty Moon Challenge に、Aachen Universityの学生が応募した研究が採用された。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度も、コロナ禍により活動が制約されると思われるが、在宅で実施可能なシミュレーションや論文執筆、ウエブでの研究発表、関連先との連携などを中心に研究を進め、コロナ禍がある程度終息すれば、これまでの研究で十分でなかった実験研究を進める。研究対象である搬送装置そのものだけでなく、駆動電源やアクチュエーターの合理化なども主要な研究課題である。適宜JAXAや京都大学の関連研究者と交流して研究を進める。なお、来年度は本研究の最終年度であるので、研究成果を内外に広く公表し、実用化に努める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、学会発表がリモートとなり、出張旅費の費消がなかったため、また一部の実験に支障があった。
来年度は、各種の規制解除が期待されるため、面談での学会発表等を行う予定である。
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Research Products
(12 results)
