| 研究課題/領域番号 |
19H02348
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 鳥取大学 (2021-2022)
山口大学 (2019-2020) |
|---|
研究代表者 |
葛山 浩 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (80435809)
|
|---|
| 研究分担者 |
富田 健太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452729)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
|
|---|
| キーワード | 大気圏突入 / レーザーデトネーション / レーザートムソン散乱 / 数値流体力学 / レーザープラズマ / レーザー爆轟波 / 惑星大気突入 / レーザー支持デトネーション / 輻射加熱 / 衝撃波管 / 超高速惑星大気突入 / 先行電子 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
近年の挑戦的な惑星探査計画において、秒速15 kmを超える超高速大気突入に耐えうるカプセル設計が求められている。このような超高速突入では、輻射により生成された先行電子が、カプセルの加熱を大きく増加させる可能性がある。しかし、超高速突入環境を模擬できる装置が存在せず、先行電子の計測技術も確立していないため、この予測を検証できていない。そこで本研究では、超高速突入環境を模擬できるレーザー爆轟式の革新的衝撃波管を提案し、さらにレーザートムソン散乱法による先行電子の高精度計測を実施して、先行輻射加熱の物理を解明する。その結果、加熱予測精度が向上し、挑戦的探査計画での確実なカプセル回収へ繋がる。
|
| 研究成果の概要 |
前例のない超高速でカプセルを大気圏へ突入させる計画があり、その過酷な加熱環境の解明が急務となっている。本研究は、この加熱環境をレーザー駆動爆轟波で模擬し、さらに加熱のカギを握る電子の振る舞いを解明することに挑んだ。結果として、シャドウグラフと発光分光により、爆轟波が数万度のプラズマを伴うことを明らかし、レーザー爆轟波が超高速突入用風洞として有望であると示した。次に、レーザートムソン散乱法を用いて、電子物理量の高精度計測に挑んだが、有意な信号捕捉のためには、強い自発光の除去が必要であることがわかった。また、数値解析により爆轟波の波長依存性を調べ、1 um波長帯のレーザーの有望性を明らかにした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超高速大気圏突入カプセルの加熱予測精度の向上は、挑戦的探査計画での確実なカプセル回収のための必須事項である。本研究では、レーザー爆轟波の伝播速度のレーザーパワー依存性とプラズマ温度を明らかにし、レーザー爆轟風洞が、超高速突入時の加熱環境シミュレータとして有望であることを示した。また、成功には至っていないが、レーザートムソン散乱法が爆轟波プラズマ計測の有効な手段となりうることも示唆した。さらに、爆轟波の駆動には、CO2レーザーよりも、最近の発展の目覚ましい固体レーザーが有利となる可能性を示し、固体レーザーの新たな応用先となりうることを示した。
|
