大気圏突入飛行体の熱気体力学を応用した氷天体の極超音速アストロバイオロジー研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360413
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 宏二郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10226508)
• 連携研究者: 今村 宰 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (50436515) ; 矢野 良輔 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特任助教 (10549596)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 大気圏突入 / 極超音速流 / 熱化学非平衡流 / アブレーション / 氷天体 / アストロバイオロジー / 風洞実験 / 数値流体力学

研究概要

原始地球で頻発したと考えられる氷天体の大気圏突入について、その極超音速高温流れに関する現象の解明を行った。氷球を用いた極超音速風洞実験では、空力加熱で溶けた氷が肩部で再凝結して帽子のつば状の氷が広がる現象などを発見した。高温化学反応流の数値解析では、二酸化炭素と窒素の混合である原始地球大気と、氷表面からの水蒸気が衝撃波背後の高温気流中で反応し、重要な生命前駆物質のひとつであるシアン化水素が生成され、後方の大気に放出される機構が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of Ablation and Spallation of Icy Object in Hypersonic Flow at Mach Number 7 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, O. Imamura and T. Okunuki
  • 雑誌名: Visualization of Mechanical Processes 巻: Vol.1, Issue 3
  • DOI: DOI:10.1615/VisMechProc.v1.i3.100
• [雑誌論文] Hypersonic Wind Tunnel Experiments on Icy Body and Their Potential Contribution to Astrobiology (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki and O. Imamura
  • 雑誌名: International Review of Aerospace Engineering 巻: Vol.3, No.2 ページ: 115-124
• [学会発表] 大気圏突入氷天体アブレーションガスの化学反応に関する放電を利用した極超音速風洞実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年度連合大会
  • 発表場所: 千葉市,幕張メッセ
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] 回収カプセル用アブレーションCFDコードを利用した氷天体大気圏突入化学反応流の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 平成23年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 柏市,東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] Thermochemical Non-equilibrium Flow Analysis for Atmospheric Entry of Icy Objects (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki
  • 学会等名: 42nd AIAA Thermophysics Conference
  • 発表場所: アメリカ,ホノルル
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] Visualization of Ablation and Spallation of Icy Object in Hypersonic Flow at Mach Number 7 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, O. Imamura and T. Okunuki
  • 学会等名: The 11th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: 新潟市,朱鷺メッセ
  • 年月日: 2011-06-06
• [学会発表] 氷天体大気圏突入を模擬した極超音速風洞実験でのスポレーション観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎,今村宰,奥抜竹雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
  • 発表場所: 千葉市,幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Study on Hypersonic Flow around Extraterrestrial Atmospheric Entry Objects (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K., Y. Izumi, T. Okunuki and O. Imamura
  • 学会等名: Tri-University Engineering Symposium on Aerospace Technology 2010
  • 発表場所: 韓国,ソウル,ソウル国立大学
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] 大気圏に突入する氷天体まわりのアブレーションを伴う極超音速化学非平衡流解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2010
  • 発表場所: 札幌市,北海道大学
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] A Study on Ablation Behavior of Spherical Ice Piece in Hypersonic Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Imamura, T. Okunuki and K. Suzuki
  • 学会等名: 10th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference
  • 発表場所: アメリカ,シカゴ
  • 年月日: 2010-06-28
• [学会発表] 極超音速風洞気流中におけるワイヤー支持模型の挙動観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今村宰,奥抜竹雄,鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2010
  • 発表場所: 米子市,米子コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] 原始地球大気に突入する氷天体まわりの化学反応流数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2010
  • 発表場所: 米子市,米子コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Chemical Nonequilibrium Viscous Shock-Layer Analysis over Icy Body Entering Planetary Proto Atmosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki
  • 学会等名: 6th Asia Workshop on Computational Fluid Dynamics
  • 発表場所: 柏市,東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Observation of Ablation Behavior of an Ice Piece in a Hypersonic Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Imamura and K. Suzuki
  • 学会等名: 10th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: インド,チェンナイ, SRM University
  • 年月日: 2010-03-02
• [学会発表] Hypersonic Aerothermodynamics on Atmospheric Entry of Icy Body and Its Potential Contribution to Astrobiology (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, and O. Imamura
  • 学会等名: 10th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: インド,チェンナイ, SRM University
  • 年月日: 2010-03-01
• [学会発表] 氷天体の大気圏突入に関する熱空力的研究と惑星科学への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第53回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 京都市,京都大学吉田南キャンパス
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] 極超音速気流中における氷アブレーションの実験的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今村宰,鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第41回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2009
  • 発表場所: 調布市,宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター
  • 年月日: 2009-06-18