2021 Fiscal Year Research-status Report
Physics of Magnetohydrodynamic Aerobraking for Reentry Spacecraft
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21KK0078
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
嶋村 耕平 筑波大学, システム情報系, 助教 (90736183)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛山 浩 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (80435809)
永田 靖典 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, 特任助教 (20635594)
山田 和彦 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, 准教授 (20415904)
丹野 英幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主幹研究開発員 (30358585)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| Keywords | 極超音速流れ / 電磁力ブレーキング / 膨張波管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界の深宇宙探査のターゲットのトレンドとして、これまでの地球近傍の小惑星、火星衛星から、より遠方の始原性の高い小惑星、彗星核、木星土星不規則衛星に注目が集まっている。この新たな深宇宙サンプルリターンミッションでは、「はやぶさ」カプセル設計から逸脱した全く新たなカプセルのヒートシールド技術が必要とされる。本研究では、実験的アプローチと数値解析的アプローチを融合することにより、磁場を利用した高温流れの制御「電磁力エアロブレーキング」技術を解明し、確立していくことを目的としている。今年度の実績としてはＪＡＸＡの所有する大型超高速風洞ＨＥＫ－Ｘを使用した予備実験を行い、電磁力ヒートシールドの地上実証に向けた第一段階の実験を進められた。
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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
電磁力ヒートシールド技術の地上実証に向けて、超高速風洞（膨張波管）の整備とネオジウム磁石を用いた供試体模型を用いた予備実験を行った。
実験では秒速10kmのアルゴン気流を供試体模型に晒した、アルゴンは空気に比べて電離しやすい観点から電磁力ヒートシールドの効果を確認しやすい。実験では衝撃波層内のプラズマと絶縁する目的で模型表面に絶縁塗料を塗布し、その塗料の耐久性についても検証した。
高速度カメラによる可視化からは磁場の有無による、模型全縁の衝撃波の位置の変化は確認できず、同時に数値解析コードにより実験の条件を再現することを行った。この結果実験で磁場の制御効果を確認するためには気流密度を下げることと、磁場の増強が必要であるという結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
電磁力ブレーキング効果の地上実証に向けて引き続き、効果の検証しやすい風洞条件や模型形状にして模索していく。風洞側はコンターノズルをつけることにより、気流密度を下げつつ気流速度を維持することを目指す。模型側では電磁コイルなどを使ったより強力な磁場を生成できる供試体模型を開発する予定である。
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| Causes of Carryover |
３月中旬にJAXAにて実験を実施予定だったが、地震の影響により実験計画を余儀なく変更されたため旅費および実験にかかる経費が余り、次年度以降の実験に使用するため
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