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宇宙環境下での高電圧絶縁破壊現象の解明-宇宙高電圧工学の萌芽

研究課題

研究課題/領域番号 10875203
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
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

佐々木 進  宇宙科学研究所, 衛星応用工学研究系, 教授 (00092221)

研究分担者 田中 孝治  宇宙科学研究所, 衛星応用工学研究系, 助手 (90321570)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2000年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1999年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1998年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード宇宙高電圧 / ポリイミド / 絶縁膜 / 放電 / イオンビーム
研究概要

絶縁薄膜の絶縁破壊現象を調べるため、宇宙研のイオンビーム発生装置及び大型スペースチェンバーを用いて実験を行った。イオンビーム発生装置による実験では、最大1.5keVのイオンビームをポリイミド膜を表面に張った電極に照射し絶縁破壊頻度と放電形態、放電の経路を調べた。一方、スペースチェンバーでの実験では、プラズマは拡散プラズマ源を用い、ポリイミド膜を表面に張った電極に最大3kVまでの負の高電圧を印加し、放電波形、放電の形態、1ヶ所の放電が他の場所の帯電部に及ぼす影響を調べた。この実験は九州工業大学の趙孟佑助教授と共同で行った。複数のポリイミド膜付き電極を使用した実験では、1ヶ所で発生した放電(プラズマから電極部への一時的な大電流)は、他の場所での絶縁フィルム上の正帯電部からプラズマへの電流を誘起し、電流の閉回路が形成される。この電流は、絶縁フィルム上の正帯電部の電荷が完全に解放されるまで継続することがわかった。本課題に関連して、宇宙空間特有の現象として、高電圧部に高速のデブリ(毎秒10km以上程度の速度をもつ微小物体)が衝突した時に発生するプラズマによる電流について研究を行った。この場合は短時間に発生するプラズマが大電流を誘起し現象的にはアーク放電の発生と同様な電気的な影響をもたらす。この現象は特に高電圧を用いる太陽電池を使用する場合に問題となる。金属電極をポリイミド膜で被覆したターゲットを用い、高速デブリの代わりに1MWのパルスレーザー(10ns)を用いて実験を行った。パルスレーザーのエネルギーは、10ミクロン、10km/sec程度のダストの運動エネルギーに相当する。この実験では、アルミ板への印加電圧やポリイミドの厚さに対する検出電流波形の依存性、多数回照射の場合の検出電流の変化、ダスト衝突後に露出する金属面が収集する定常的なプラズマ電流に関するデータを取得して解析した。

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (8件)

  • [文献書誌] K.Tanaka et al: "Experiment of the Space Dust Detector with Large Effective Area using Pulsed Laser"22nd ISTS. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Cho et al: "Simulation of Ionospheric Plasma Response to Sudden Change of Spacecraft Surface Potential"39th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit.. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 田中孝治 等: "高電圧太陽電池への宇宙空間プラズマの影響に関する予備実験と今後の計画"第3回SPSシンポジウム. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木進: "太陽発電衛星研究の現状"KDDエンジニアリング・アンド・コンサルティング. 78 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S. Sasaki: "Plasma Effects Driven by Electromotive Force of Spacecraft Solar Array"Geophys. Res. Letts.. 26. 1809-1812 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S. Sasaki: "Space Plasma Effects on Spacecraft Surface Driven by Solar Array Voltage"50th IAF Conference. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Mengu Cho et al.: "Discharge over Insulator Surface of Spacecraft in Low Earth Orbit Plasma Environment"IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 6. 501-506 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Mengu Cho: "Discharge over Insulator Surface of Spacecraft in Low Earth Orbit Plasma Environment" Proc.of 21th ISTS. (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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