• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Annual Research Report

Nonequilibrium Radiation Heating Acting on Atmospheric Entry Systems for Planets with CO2 Atmosphere

Research Project

Project/Area Number 26289326
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

藤田 和央  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 (90281584)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高柳 大樹  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (70513422)
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, 研究開発員 (80709361)
鈴木 俊之  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (20392839)
小澤 宇志  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (70567544)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords宇宙航空流体力学 / 二酸化炭素 / 大気突入 / 輻射加熱 / 赤外線分光 / 火星探査
Outline of Annual Research Achievements

1.輻射モデルの総合検証と改善
FY27 より進めてきた CO2 と CO の赤外スペクトルモデルの検証および改善を,FY27 までに整備した極短時間赤外分光システム,および高速衝撃波管の膨張波管モードを用いて,模型を試験気流に暴露し,模型周りの赤外分光スペクトル分布を取得することによって行った.CO2 と CO の赤外回転振動スペクトルについては,地道な文献調査等によって,現時点で世界で最も正確と考えられるスペクトルデータベースを構築し,実験との一致も従来の 50% 程度から 90% 以上への大幅な改善を達成することができた.一方,火星大気突入環境を模擬した試験気流中に暴露された模型周りの赤外スペクトル分布を取得したのは世界初の成果である.これらの成果を,2017 年 1 月の米国航空宇宙学会・年会において報告した際には,大変高い関心を集め,活発な議論が行われた.上記の成果によって,火星大気突入カプセル周りの輻射加熱,特に背面の赤外輻射加熱率の予測精度は,計画当初に設定した誤差 20% 以内を大幅に超えて達成できた.
2.ミッション概念設計への応用
将来の火星探査ミッションを想定し,大気突入カプセル周りの輻射環境を上記の改善された輻射予測手法によって再評価したところ,特に赤外輻射加熱率が主導的となる背面エアロシェルにおいて,50 %近い熱防御システムの重量低減が可能となる予測が得られた.これによって 900 kg の火星大気突入システム(ローバを着陸させるシステム)を想定する場合,火星地表へ運搬可能な重量を 22 kg,およそ理学観測機器2つを新たに追加することが可能とな,大きな成果であるといえる.
3.成果とりまとめ
以上の成果を取りまとめ,国内会議,国際会議において広く紹介するとともに,学術雑誌へ成果の投稿を行った.このうち幾つかについては,既に掲載が決定されている.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Non-Ablative Lightweight Thermal Protection System for Mars Aeroflyby Sample Collection Mission2017

    • Author(s)
      Suzuki, T., Aoki, T., Ogasawara, T., and Fujita, K.
    • Journal Title

      Acts Astronautica

      Volume: 136 Pages: 407-420

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2017.04.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulations of CO2 Equilibrium Infrared Radiation Measurements2017

    • Author(s)
      Lemal, A., Takayanagi, H., Nomura, S., and Fujita, K.
    • Journal Title

      Journal of Thermophysics and Heat Transfer

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      To be determined

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prediction of Nonequilibrium Peak Radiation during Earth’s Atmosphere Suborbital Reentry2017

    • Author(s)
      Lemal, A., Bando, K., Nomura, S., Takayanagi, H., and Fujita, K.
    • Journal Title

      Journal of Thermophysics and Heat Transfer

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      To be determined

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 軽ガス銃を用いた火星カプセル全機周りの可視化2017

    • Author(s)
      野村哲史、伊藤夏青、松山信吾、藤田和央
    • Organizer
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      ヴェルクよこすか(横須賀市立勤労福祉会館)
    • Year and Date
      2017-03-08
  • [Presentation] プリカーサ現象のモデル化に向けたVUV分光計測2017

    • Author(s)
      野村哲史、西村沙也香、河上泰斗、ルマル アドリアン、藤田和央
    • Organizer
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      ヴェルクよこすか(横須賀市立勤労福祉会館)
    • Year and Date
      2017-03-08
  • [Presentation] 膨張波管の試験気流推定に向けた数値解析2017

    • Author(s)
      山田透, Adrien Lemal, 松山新吾, 野村哲史, 高柳大樹, 藤田和央, 松井信
    • Organizer
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      ヴェルクよこすか(横須賀市立勤労福祉会館)
    • Year and Date
      2017-03-08
  • [Presentation] Measurement of Carbon Dioxide Infrared Radiation in the Afterbody of a Mars entry Capsule2017

    • Author(s)
      Hiroki Takayanagi, Satoshi Nomura, Adrien Lemal, and Kazuhisa Fujita
    • Organizer
      AIAA Science and Technology Forum and Exposition 2017
    • Place of Presentation
      Gaylord Texan, Grapevine, Texas
    • Year and Date
      2017-01-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Physico-Chemical Parameters Governing the Convective and Radiative Heating from a CO2-Based Mixture2017

    • Author(s)
      Higuchi, Y., Pierre, L., Lemal, A., Matsuyama, S., and Fujita, K.
    • Organizer
      AIAA Science and Technology Forum and Exposition 2017
    • Place of Presentation
      Gaylord Texan, Grapevine, Texas
    • Year and Date
      2017-01-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 膨張波管により生成した気流の熱化学非平衡下での一次元計算2016

    • Author(s)
      山田透, Lemal Adrien, 松山新吾, 野村哲史, 高柳大樹, 藤田和央, 松井信
    • Organizer
      平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所, 神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2016-12-19
  • [Presentation] 衝撃波前方における静電プローブを用いた電子温度および電子密度計測2016

    • Author(s)
      野村哲史,河上泰斗,西村沙也香,藤田和央
    • Organizer
      平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所, 神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2016-12-19
  • [Presentation] 地球の環境下リエントリーにおける非平衡プラズマの予測2016

    • Author(s)
      ルマル アドリアン、野村哲史、高柳大樹、藤田和央
    • Organizer
      平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所, 神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2016-12-19
  • [Presentation] 火星侵入時におけるCO2平衡および非平衡放射の予測2016

    • Author(s)
      ルマル アドリアン、野村哲史、高柳大樹、藤田和央
    • Organizer
      平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所, 神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2016-12-19
  • [Presentation] VUV Air Radiation Measurements at Shock Speeds Exceeding 12 km/s2016

    • Author(s)
      S. Nishimura, A. Lemal, S. Nomura, H. Takayanagi, K. Fujita, M. Matsui
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] JAXA Aerothermodynamics Capabilities in Support of Human Space Flight and Exploration Missions2016

    • Author(s)
      Fujita, K., Tanno, H., Mizuno, M., Suzuki, T., Takayanagi, H., Ozawa, T., Nomura, S., and Lemal, A.
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulation of CO2 infrared radiation measurement behind a shock wave2016

    • Author(s)
      A. Lemal, S. Nomura, H. Takayanagi and K. Fujita
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulation of air VUV radiation measurement behind a shock wave2016

    • Author(s)
      A. Lemal, S. Nomura, H. Takayanagi and K. Fujita
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of unknown radiative phenomena by optical diagnostics2016

    • Author(s)
      A. Lemal, S. Nomura, H. Takayanagi and K. Fujita
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction of nonequilibrium peak radiation for Earth entries2016

    • Author(s)
      K. Bando, A. Lemal, S. Nomura, H. Takayanagi and K. Fujita
    • Organizer
      7th International Workshop on High Temperature Gas Radiation workshop
    • Place of Presentation
      Stuttgart, Germany
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プリカーサ現象のモデル化に向けた衝撃波管における電子密度計測2016

    • Author(s)
      野村哲史、西村沙也香、ルマルアドリアン、高柳大樹、藤田和央
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館アリーナ,北海道函館市
    • Year and Date
      2016-09-06
  • [Presentation] 将来の火星着陸探査に求められる輸送系技術と研究開発の現状2016

    • Author(s)
      藤田和央,石上玄也,臼井寛裕,火星着陸RG
    • Organizer
      月・惑星シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所,神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Invited
  • [Presentation] 超高速大気突入条件における衝撃波前方の電離反応評価2016

    • Author(s)
      野村哲史、高柳大樹、、アドリアンルマル、藤田和央
    • Organizer
      第48回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座,石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-07-06
  • [Presentation] 超高速大気圏再突入時の衝撃波背後の輻射加熱の衝撃波管を用いた研究2016

    • Author(s)
      西村沙也香、Lemal Adrien、野村哲史、高柳大樹、藤田和央、松井信
    • Organizer
      第48回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座,石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-07-06
  • [Presentation] 火星大気突入機における背面赤外線輻射強度計測2016

    • Author(s)
      高柳大樹、アドリアンルマル、野村哲史、藤田和央
    • Organizer
      第48回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座,石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-07-06
  • [Presentation] 軽ガス銃における超音速飛翔体周りの可視化と更なる高速化に向けた検討2016

    • Author(s)
      野村哲史、山田透、伊藤夏青、高柳大樹、藤田和央
    • Organizer
      第92回風洞研究会議
    • Place of Presentation
      栃木県宇都宮市
    • Year and Date
      2016-05-26
  • [Presentation] 飛翔体速度向上に向けた二段式軽ガス銃のモデル化2016

    • Author(s)
      山田透、梅谷彩子、伊藤夏青、野村哲史、高柳大樹、藤田和央、松井信
    • Organizer
      日本航空宇宙学会平成28 年度年会講演会
    • Place of Presentation
      東京大学, 東京都文京区
    • Year and Date
      2016-04-14

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi