| 研究概要 |
地球を周回する衛星軌道で,高度300kmから400kmといった低軌道上には,現在,多数の商用衛星が運用されているが,この軌道に,10年以内にネットワーク用高速通信衛星が大量に投入されようとしている(年間200個で合計1000個)。軌道への投入頻度が1桁増大するにともなって,この低軌道上でのスペースデブリ問題(メテオロイドまたは人工宇宙ゴミとの高速衝突問題)の解決は,より一層重大となっている。しかしながら現在までに,最も衝突頻度が高い領域(衝突速度が10km/sで10-1000ミリグラム(=ミリサイズ)の領域)での衝突を地上で再現することができず,正確な現象の把握にはいたっていない。この点を解決するには,ミリサイズの物体を10km/sまで加速する技術を確立することにある。既存の2段式軽ガス銃では,飛行体の摩擦や破壊及び,超高圧軽ガスの自由ピストン側面から漏洩によって,実験室規模では5-7km/sが発射限界速度とされる。本研究では,2個の試験体を正面衝突させることにより相対速度を2倍にする,対向衝突式軽ガス銃を提案する。実際に2段式軽ガス銃を製作し,対向衝突装置を取り付け,2基の発射作動が時間的に対称となるかを調査した。
2段式軽ガス銃を設計・製作した。貯気槽圧力2.5MPaでの試験的な作動で,完成した装置は設計どおりの射出速度を達成し,スペースデブリ観測に十分な運動エネルギーを飛行体に与え得ることを確認した。対向衝突装置を2段式軽ガス銃に取り付けて,飛行体及び軽ガス噴流の対向衝突を可視化観測した。飛行体を使用した実験では,対向衝突速度0.2km/s,装置作動周波数2kHzで,装置の対称的な作動を確認し,軽ガス噴流のみを用いた実験では対向衝突速度約2km/s,装置作動周波数20kHzで対称作動を確認した。
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