連続レーザーアブレーションによる浮遊スペースデブリ除去法に関する研究

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02348
• 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: 大阪公立大学 (2022-2023); 大阪府立大学 (2020-2021)
• 研究代表者: 森 浩一 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90375121)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: スペースデブリ

研究成果の概要

本研究では、スペースデブリの軌道変換に関して、２つの目的: (1)低パワー密度の連続レーザー光による推進力を定量的に計測する、（２）溶融状態の固体材料にレーザーを照射した際に生じる推進力を計測することが目的である。結果として、以下のような成果を得た。
（１）新しい静電浮遊装置を作製し、電気・熱・力学的に周囲から絶縁された固体材料にレーザービームを照射し、発生する推力を計測することに成功した。
（２）真空中で溶融状態の金属材料（ジルコニウム、ステンレス鋼、チタン）に低パワー密度連続レーザー光を照射した際に生じる推力計測に成功した。

自由記述の分野

航空宇宙推進工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

（１）静電浮遊装置を用いて外力を定量的に計測する手法を確立した。
（２）本研究の成果により、固体ターゲットのレーザー照射時の運動について、ターゲット表面の昇華に伴うアブレーション推力を加味した予想が可能となった。これは３Dプリンターなど、粉体へのレーザー照射を行う機器などの挙動をより精密に予測することに役立つ。
（３）理論的には、真空中なら、100W程度の比較的低パワーのレーザー装置を用いて、フォトンの運動量の１００００倍程度の推力を発生できる見積もりだが、現状は100倍程度に留まる。今後の継続的な研究により飛躍的性能向上が期待できる成果を得た。