2022 Fiscal Year Annual Research Report
Vibration Pumping System for Utilization of Lunar Regolith Particles
| Project/Area Number |
21K20399
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
安達 眞聡 京都大学, 工学研究科, 助教 (90908386)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
|
| Keywords | 月探査 / 月土壌 / 粉体ハンドリング / 振動搬送 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，長期月面探査を実現するために不可欠な月土壌粒子のハンドリング技術として，萌芽的技術である垂直振動粉体ポンプシステムに着目し，その月土壌に対する搬送性能についての基礎特性を明らかにすることである．この技術は，振動するパイプを粉体層に垂直挿入することで，その中を粉体が液体の毛細管現象のように上昇するということを利用して粉体を搬送するものである．これまでの研究ではガラス粒子のような均一粒子に対する地上環境下での搬送特性しか調査されていないのに対し，本研究では実験と数値解析により，月土壌のような自然に存在する不均一粉体の機械的性質や宇宙特有の環境条件が粉体動特性に及ぼす影響を明らかにする．
本年度は，昨年度までに製作した，振幅や周波数等の振動条件が容易に調整可能な実験装置を使用して，月土壌を模擬した砂の搬送特性について調査した．具体的には，幅広い粒度分布を持つ月土壌の模擬砂を各粒径毎にふるい分けして，振動条件を変化させた際のそれぞれの粒子に対する搬送性能を評価した．その結果，～50μm以下の小粒径で凝集性の高い粒子については，連続的に粒子がパイプに供給されず搬送性能が低下することが確認できた．一方，～1mmの大粒径粒子については，従来の研究で使用されてきた数100μmの中粒径粒子と同程度の高さまで搬送することに成功した．大粒径粒子に対しての先行研究は殆どなく，本システムの適用範囲を拡げる意味でも重要な知見が得られた．また，数値解析により月面環境下における搬送性能を調査したところ，低重力環境下では搬送性能が向上するという結果が得られた．
|
