| 研究課題/領域番号 |
19H00805
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
森田 泰弘 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, 専任教授 (80230134)
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| 研究分担者 |
佐伯 孝尚 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, 教授 (10415903)
堀 恵一 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, 専任教授 (40202303)
三浦 政司 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 (80623537)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2020年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 固体ロケット / 宇宙輸送システム / 宇宙システム / 低コスト固体ロケット / 宇宙機システム / 固体燃料ロケット / 固体推進薬 / 推進薬 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙開発利用を活性化し，ユーザーの裾野を広げるためには，低コストで高頻度な宇宙へのアクセス（機会の拡大）が緊急の課題である．我が国の固体燃料ロケットは世界最高峰の技術と機動性を有し小型衛星コミュニティへの大きな貢献が期待されているところであるが，大幅なコストの低減が不可欠である．先行研究では，国の機関ではできないような抜本的低コスト化のための革新技術（要素技術）の研究を進め，新たな固体推進薬と点火方式の試作に成功し，モデルロケットクラスの飛行実験によりその有効性を示した．本研究はこれまで進めてきた基礎研究を発展させ，ロケットのトータルシステムとして低コスト化革新技術を確立することを目的とする．
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| 研究実績の概要 |
低融点（100℃以下）で溶けるゴム状の熱可塑性樹脂に酸化剤を混ぜ硬化させる革新型推進薬（低融点熱可塑性固体ロケット推進薬：LTP）の研究と実証用小型ロケット開発を確実に進めている。2018年度に実施したモデルロケットの打ち上げにより、推進薬製造のシンプル化（製造開始後の即日打ち上げが可能）を実証し、固体ロケットの製造プロセスおよび打ち上げ運用の劇的な改革の道筋を定めることができた。これを受けてロケットの大型化に向けた研究を本格的に開始し、2019年度は推進薬ブロックをセグメント方式で結合することによりモータを大型化する方針を固め、その有効性を試作モデルの地上燃焼実験により確認した。2020年度には、最終目標である実証ロケット（LTP-135）の予備設計を完了。2021年度にはLTPの大型実用ロケットへの実装研究を加速し、具体的には最終目標である実証ロケットLTP-135の基本設計を進め、最大の開発要素である大型ロケットモータの地上燃焼試験モデルの設計を固めた。
これらを背景に、2022年度は実証ロケット（LTP-135）用の地燃モータを試作し、地上燃焼試験を行なった。得られた結果は、大型モータの特性として十分のものであった。この結果を受けて、フライト用モデルの製造実験を完了した。推進薬については、これまでに製造性（溶融性と流動性）や燃焼特性（燃焼速度）、機械的物性（引張強度等）について改良の検討をしてきた。その成果を踏まえ、引張強度試験、カーボンナノチューブ分散混合試験を行い、応用研究として推進薬の機械的物性の改良の方向性を固めた。
以上のとおり、モータの大型化研究と推進薬の特性改良研究を確実に進め、最終目標である実証ロケット（LTP-135）の地燃モータを製作、地燃燃焼試験を行い、2023年度に予定している実証打ち上げに向けて、革新的推進薬の技術成熟度を高めることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新型コロナの流行による影響は大きく、試験等を延期せざるを得ない状況は続いているにも関わらず、研究はおおむね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに、先行する科研費研究で進めてきた要素研究（革新技術）を発展させて応用研究の段階へ移行し、実際のロケットに実装できるレベルまで技術水準を高めている。
昨年度中に、大型モータの設計を進め、地燃モデルを製造し燃焼試験を行った。試験結果の詳細レビューにより、大型モータの製造性と推進特性に問題のないこと、推進薬の強度等に問題ないことを確認できた。これにより、計画通り、ロケットモータの大型化設計および実証用ロケットの基本設計を完了することができた。
これまで新型コロナウィルス蔓延以降、様々な延期に見舞われたが、昨年度末までに大きなリカバリーを果たした。依然として、当初計画に比べると若干の遅れがあるが、飛翔型モータの設計を詳細化し、地上燃焼試験を上半期に実行することでキャッチアップできる見込みである。さらに、今後の確実な計画の実行のために、協力メーカとの連携体制の強化を図った。もの作りと人的リソースの投入において、優先的な対応を十分に見込むことができる。以上により、最終目標である飛翔型モータの燃焼試験と実証ロケットの打ち上げ実験を予定通りに進める計画である。
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