月面探査における地盤調査システムの開発と月・惑星地盤工学の創成

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24760376
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 小林 泰三 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10380578)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 月探査 / レゴリス / 掘削 / せん断試験 / 弾性波探査 / 地盤調査

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、宇宙航空研究開発機構において検討が進められている月探査計画（SELENE-2）への搭載を念頭においた「月面原位置地盤調査装置」のプロトタイプ装置の開発を行うことを目的とする。この装置は、月面に小口径のボアホールを削孔し、1)ボアホールカメラによる深度方向の土質・地質観察、2)孔内水平載荷・せん断摩擦試験機による月面土（レゴリス）の強度特性の計測、3)弾性波探査によるレゴリスの堆積層厚および表層の密度変化の把握を総合的に行うシステムである。本研究期間では、同システムの要素技術となる以下の各試験ツールの開発を行った。
1)削孔技術（平成24～25年度）：直径やスパイラル形状の異なるオーガーを作製し、月面模擬土を対象とした削孔実験を実施して、削孔時の反力やトルクに及ぼす回転数や削孔速度の影響を明らかにした。また、孔壁の乱れや崩壊を防止するために、薄肉ケーシングを併用したオーガー削孔法を開発した。
2)孔内水平載荷・せん断摩擦試験技術（平成24～26年度）：本試験は、孔内で試験プローブの載荷・せん断部を拡張し、孔壁に対する載荷試験やせん断摩擦試験（プローブの引上げ）を行おうとするものである。平成24～25年度には、対に配置された載荷板を有するプローブ（二つ割りプローブ）を用いて、1)で削孔したボアホールを利用した室内模型実証実験を行った。最終年度の26年度には、軸対称条件下での載荷・せん断試験を実現するために全周拡張型のプローブを試作開発するとともに、PID制御を取り入れた載荷板の力制御システムを構築した。
3)弾性波探査技術（平成24～25年度）：せん断摩擦試験プローブによって孔内で起振された弾性波を着陸船の着陸パッドで受信するという弾性波探査法（RVSP法）を提案し、数値シミュレーションと模型実験を行い、同技術の適用性を確認した。