高高度気球を用いた微小重力実験装置の開発

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16GS0220
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 橋本 樹明 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙探査工学研究系, 助教授 (70228419)
• 研究分担者: 斎藤 芳隆 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・大気球観測センター, 助教授 (50300702) ; 石川 毅彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙環境利用科学研究系, 助教授 (00371138) ; 山川 宏 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙航行システム研究系, 助教授 (50260013) ; 稲富 裕光 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙環境利用科学研究系, 助教授 (50249934) ; 澤井 秀次郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙航行システム研究系, 助教授 (30270440) ; 坂井 真一郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙探査工学研究系, 助手 (10342619) ; 吉光 徹雄 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙探査工学研究系, 助手 (60332152)
• キーワード: 微小重力実験 / 科学観測用気球 / ドラッグフリー / 超音速 / ガスジェット / レーザ変位センサ

研究概要

平成16年度は、微小重力実験システムの概念設計と主要要素技術の開発を開始し、これに基づいて平成18年度までの研究計画(特に飛翔実験計画)の詳細化を行った。
まず、大重量観測器用高高度気球の開発に必須である多層膜型気球の設計、試作を行った。この方式は、単一のフィルムで製作する場合と比較して、気球尾部のフィルム厚みを薄くすることができるため、気球の軽量化、高高度化が可能となる。気球製作用ヒートシーラを設計、製作し、これを用いて気球の頭部を試作し、平成16年10月に三陸大気球観測所にて地上試験を行った。試験の結果、気球は十分な強度を発揮し設計が問題ないことが実証された。
落下機体については、機体の空力、構造、熱設計を開始した。各技術の専門家に研究協力者として適宜参画してもらい、概略設計、数値解析などを行っている。また平成17年度に実施する風洞試験のための準備を行っている。
微小重力実験部については、2重殻ドラッグフリー機構を設計し、計算機シミュレーションによって所期の性能が達成できる見通しを得た。これを受けて、レーザ変位センサを購入し、内殻〜外殻の3次元相対距離が計測できることを実験的に確かめた。また、1号機、2号機に搭載する微小重力実験項目の検討を行い、画像伝送、データ伝送のインターフェイス(特に無線伝送部)の設計を行った。
ガスジェット推進装置については、制御シミュレーション結果に基づいて配置を決定し、製作を開始した。特にスラスタバルブについては、航空宇宙用の製品は高価であるため、民生用の製品を購入し、その特性測定装置を開発し、制御に使用するためのパラメータ取得を行った。
その他の機体搭載機器については、性能、重量、消費電力、コストなどを比較検討し、搭載計算機、姿勢センサ、加速度計、データ記録装置、モニタカメラ、通信機器などの設計・選定を終えた。一部機器は、既に購入している。
平成17年夏期に1号機の飛翔試験を行う予定であるので、気球との機械的・電気的インターフェイスの調整、飛翔させるときの機体保持方法の検討、温度試験などの耐環境試験の準備を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] In situ observation for semiconductor solution growth using a near-infrared microscope (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Inatomi
  • 雑誌名: Abstract of ICCG14 ページ: 641
• [雑誌論文] ファセット的セル状凝固過程のその場観察-長時間微小重力実験を目指して- (2004)
  • 著者名/発表者名: 稲富裕光
  • 雑誌名: 日本マイクログラビティ応用学会誌 21 ページ: 224-228
• [雑誌論文] Micro-gravity test system using free-fall capsule from high altitude balloon (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Hashimoto
  • 雑誌名: Abstract of JASMAC-20 ページ: A305