2021 年度研究成果報告書

真空紫外線と電子による宇宙機太陽電池パネルの放電閾値の違い

研究課題

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研究課題/領域番号	19K04839
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
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	九州工業大学
研究代表者	豊田和弘九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10361411)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	帯電放電 / 表面電位 / 放電閾値 / ポッケルス効果
研究成果の概要	静止軌道では人工衛星は紫外線や電子により帯電放電するため、打ち上げ前に対策として放電発生閾値測定を行なっている。近年行った実験で電子ビームを用いた時よりも紫外線を使用した方が太陽電池上での放電閾値電圧が低くなるという結果を得た。この原因を明らかにするため、ポッケルス効果を利用し、カバーガラス端部の表面電位を詳細に計測した。ポッケルス素子は電界により屈折率が変化する特性を利用して構築したポッケルス効果による表面電位計測系を用いて表面電位の２次元分布を得た。また紫外線と電子ビームによる表面帯電分布の違いについても確認することができた。さらに帯電解析ソフトでもその違いが明らかになった。
自由記述の分野	航空宇宙工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	打ち上げ前に実施している太陽電池パネルの帯電放電試験では、放電のエネルギーを決定する放電閾値電圧が非常に重要となる。帯電の原因となる電子と紫外線で放電閾値電圧が異なることを実験的に明らかにし、その原因がカバーガラス端近傍の表面電位分布の違いにあると推測し、今回ポッケルス効果を用いて原因を明らかにした。ポッケルス効果により詳細な表面電位分布を得ることは学術的に意義があり、今後もこの計測方法を利用して新たな問題を解決できる。また、地上試験で紫外線と電子ビームのどちらを使用するべきかを明らかにしたこで社会的に大きな意義があった。