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二重カプセル方式による低高度金星探査気球

研究課題

研究課題/領域番号 10450375
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関宇宙科学研究所

研究代表者

矢島 信之  宇宙科学研究所, システム研究系, 教授 (30200489)

研究分担者 佐藤 英一  宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助教授 (40178710)
川口 淳一郎  宇宙科学研究所, システム研究系, 教授 (10169691)
八田 博志  宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (90095638)
井筒 直樹  宇宙科学研究所, システム研究系, 助手 (90184639)
後藤 健  宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助手 (40300701)
雛田 元紀  宇宙科学研究所, システム研究系, 教授 (10013674)
栗林 一彦  宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (70092195)
研究期間 (年度) 1998 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2001年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1999年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
1998年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
キーワード金星 / 気球 / 惑星探査 / 軽量球殻 / 電鋳 / フィラメントワインディング / チタニウム合金 / 高温エレクトロニクス / 金星探査 / 二重カプセル / 冷却システム / 軽量球殼 / 高湿エレクトロニクス
研究概要

金星の低高度に浮遊し長期間にわたって探査することを目的とした二重カプセル方式の気球システムの実現方法について研究した。この気球では、直径を1mとした場合、高度20kmにおける総浮遊質量は10.7kgである。
まず、気球本体については、電鋳法によるニッケルコバルト合金製気球では、質量2kg程度で必要強度が達成でき、付加構造物と浮力ガス等の質量を引くと約5kgが搭載重量に分配できることが明らかとなった浮遊期間は1年以上と見積もれる。また、カーボン繊維によるフィラメントワインディング法では、軽量で十分な耐圧強度が得られる最適設計を確立した。問題点は、内側のライナーによるガスバリア性の確保であり、例えば液晶ポリマーを使用した場合、1週間の浮遊期間を得ることができる。以上の2つの方法について、実際に直径25〜30cmのモデルを製作し、各種試験を行い、製造法を確立した。
チタニウム合金のような高比強度金属を用いることも、一般的には最も合理的な選択肢である。種々の薄肉球殻を製作する技術を調査したが、現段階で実用化レベルにあるものは存在しない。しかし、今後の加工法の進歩によっては可能性が浮上すると考えられるので今後の課題とした。
次に、高温下で動作するエレクトロニクス素子については、広く調査を進めた。その結果、最大220℃まで可能なシリーズがすでに実用化されており、これらを用いれば常温動作の素子を用いるより冷却器の負担は約半分に減少することがわかった。したがって、冷却器を含む搭載エレクトロニクスの気球システム重星に対する割合は、当初の研究計画に示した値より大幅に軽減することになった。以上のように、本研究の結果、高温高圧で環境条件が厳しいため実現が困難な低高度金星気球について、気球本体、搭載エレクトロニクス回路、冷却器とも高い実現可能性を不すことができた。

報告書

(5件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (33件)

  • [文献書誌] 井筒 直樹: "二重カプセル方式による金星探査低高度気球"宇宙科学研究所報告 特集 第37号. 69-86 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Double Capsule Thin Metal Balloon for Low Altitude Venus Exploration"J. Space Tech. Sci.. 14. 11-20 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michio Tajima: "Perspective on High Temperature Electronics in Japan"The Third European Conference on High Temperature Electronics IEEE Cat. No.99EX372. 173-180 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken Goto: "Development Study of Carbon-Carbon Composite Turbine Disk"The 6th Japan International SAMPE Symposium. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken Goto: "Fracture Behavior of Laminated Carbon-Carbon Composites"Ceramics Engineering and Science Proceedings. 21. 503-510 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 矢島 信之: "惑星気球の可能性について"宇宙科学シンポジウム 集録. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoki Izutsu, Double Capsule Low Altitude Venus Balloon: "The institute of Space and Astronautical Science Report"SP No, 37. (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Double Capsule Thin Metal Balloon for Low Altitude Venus Exploration"J. Space Tech. Sci. 11-20 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michio Taiima,: "Perspective on High Temperature Electronics in Japan,"The Third European Conference on High Temperature Electronics, IEEE Cat. No. 99EX372. 173-180 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken Goto,: "Development Study of Carbon-Carbon Composite Turbine Disk"The 6 Japan International SAMPE Symposiun. (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken Goto,: "Fracture Behavior of Laminated Carbon-Carbon Composites"Ceramics Engineering and Science Proceedings. Vol.21, No.3. 503-510 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nobuyuki Yajima: "Possibility of Planetary Balloons"Proc. of the 1 Space Science Symposium. (2001)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yajima: "Three-Dimensional Gore Design Concept for High-Pressure Balloons"Journal of Aircraft. 38・4. 738-744 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 矢島 信之: "新しい設計原理によるスーパープレッシャー気球の実現-巨大膜構造体の耐圧特性の向上-"第9回スペース・エンジニアリング・コンファレンス日本機械学会論文集. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 矢島 信之: "惑星気球の可能性について"第1回 宇宙科学シンポジウム 集録. 213-220 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 矢島 信之: "金星気球の種々の方式"第16回 大気圏シンポジウム. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤 健: "電鋳による低高度金星気球の試作"平成13年度 大気球シンポジウム. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nobuyuki Yajima: "A New Design and Fabrication Approach for Pressurized Balloon"Adv.in Space Research Scientific Ballooning. 26・9. 1357-1360 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 矢島信之: "スーパープレッシャー気球の内外圧力差"宇宙科学研究所報告 特集. 第41号. 1-7 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Venus Balloons at Low Altitudes by Double Capsule System"Adv.in Space Research Scientific Ballooning. 26・9. 1373-1378 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 井筒直樹: "高い耐圧性を有する気球の設計原理と飛翔テスト"日本航空宇宙学会論文集. 49・564. 9-15 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ken Goto: "Rotational Fracture of Carbon-Carbon Composites"Proc.10th Iketani Conference on Materials Research Toward the 21st Century. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ken Goto: "Fracture Behavior of Laminated Carbon-Carbon Composites"Ceramics Engineering and Science Proceedings. 21・3. 503-510 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Nobuyuki Yajima: "A New Design Concept of Natural Shape Balloon for High Pressure Durability"Proc. AIAA International Balloon Technology Conf.. 99-3880. 1-10 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Micho Tajima: "Photoluminescence Mapping on SiC Wafers at Room Temperature"International Conference on Silicon Carbide and Related Materials. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Micho Tajima: "Perspective on High Temperature Electronics in Japan"The Third European Conference on High Temperature Electronics. 1-8 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Double Capsule Thin Metal Balloon for Low Altitude Venus Exploration"J. Space Tech. Sci.. 14. 11-20 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ken Goto: "Development Study of Carbon-Carbon Composite Turbine Disk"The 6th Japan International SAMPE Symposium. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ken Goto: "Fracture Behavior of Laminated C/C Composite"The 24th Annual Cocoa Beach Conference and Exposition. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Double Capsule Low Altitude Venus Balloon System" Proc.21st ISTS. 2. 1152-1526 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nobuyuki Yajima: "A New Design and Fabrication Approach for Pressurized Balloon" 32nd Scientific Assembly of COSPAR. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Venus Balloons at Low Altitude by Double Capsule System" 32nd Scientific Assembly of COSPAR. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Izutsu: "Double Capsule Thin Metal Balloon for Low Altitude Venus Exploration" J.Space Tech.Sci.13. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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