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2011 年度 実績報告書

広領域非回収宇宙環境曝露試験のための高精度地上キャリブレーション

研究課題

研究課題/領域番号 23360378
研究機関神戸大学

研究代表者

田川 雅人  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10216806)

研究分担者 横田 久美子  神戸大学, 工学研究科, 助手 (20252794)
キーワード宇宙環境 / 原子状酸素 / 材料試験 / 高分子 / 材料劣化 / 複合効果 / 非回収宇宙環境試験
研究概要

本研究は試料の回収を伴わない軌道上宇宙環境試験方法を確立するため、(1)各軌道環境に対応した反応メカニズムの解明と、(2)衛星搭載試験装置の高精度キャリブレーション法の開発、さらに(3)オンボード小型センサーとその地上キャリブレーション法の同時開発による超小型衛星等を用いた高信頼性日本型非回収宇宙材料曝露試験法の確立を目指すものである。平成23年度には主として国産QCMシステム導入と平成24年度以降の実験に向けた実験条件の検討を行った。本研究で開発する宇宙用QCMは明星電気が小惑星探査機「はやぶさ」イオンエンジン用コンタミネーションセンサーとして開発したQCMをベースとしたもので、国産初の材料実験用QCMシステムである。現在、本システムは神戸大学への納入と基本動作の確認が終了し、実験装置への組み込みとセットアップを行っている。また、モデル表面材料への原子状酸素、紫外線照射実験等を実施し、各種環境要因の材料劣化への影響評価を実施し、次年度以降に実施する実験条件を詳細に検討した。その結果、(1)ASTMで基準材料とされている炭化水素とフッ素系ポリマーでは劣化要因が異なること、(2)質量減少量は試料温度に依存することなどが明らかとなったため、宇宙用QCMを用いた実験を広範囲の温度環境で実験可能にするためのジグの設計・製作を進めている。これらの実験に加えて、本申請者が組織委員長を勤める「第10回宇宙環境からの材料保護に関する国際会議(ICPMSE-10J)」を6月に日本で実施した。震災、津波、原発事故と三重苦の中での開催であったが、海外から50名以上の参加を得て、成功裏に開催することができた。この機会を有効利用することにより、多くの情報を発信すると共に、また欧米から多くの技衛情報を収集することにも成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の実験予定は順調に実施されており、今年度のデータを元にした来年度の本格実験に関する実験条件条件もほぼ固まった。想定外の要件としては、ターボ分子ポンプの故障が発生したが、平成23年度中での修理・交換を終えることができ、来年度の実験の実施には問題ない。

今後の研究の推進方策

本研究の今後の研究方針は事前の予定と特に大きな変更はなく、(1)各軌道環境に対応した反応メカニズムの解明のための地上研究(複合効果や温度環境による変化)と、(2)衛星搭載用QCMの高精度キャリブレーション法の開発を進めて、超小型衛星にも適用可能な日本型非回収宇宙材料曝露試験法の確立を目指す。現在のところ、プロジェクトを実施する上での大きな問題はない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (22件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparison of macro and microtribological properties of molybdenum disulfide film exposed to LEO space environment2012

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Kunitaka Ochi, Masao Akiyama, Koji Matsumoto, Mineo Suzuki
    • 雑誌名

      Tribology Letters

      巻: 45 ページ: 349-356

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Fluorine-terminated Diamond-Like Carbon Thin Film Using a Hyperthermal Atomic Fluorine Beam2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Noriko Yamada, Kumiko Yokota, Masato Tagawa, Masahito Niibe, Makoto Okada, Yuichi Haruyama, Shinji Matsui
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 20 ページ: 703-706

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the Soft X-rays on Highly Hydrogenated Diamond-Like Carbon Films2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Mayumi Tode, Yuden Teraoka, Shinji Matsui
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50 ページ: No.05580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 宇宙材料の熱物性とシステムデザイン研究会2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、太刀川純孝
    • 雑誌名

      熱物性

      巻: 25 ページ: 220-221

  • [学会発表] 酸素雰囲気におけるDLC膜の軟X線照射効果2012

    • 著者名/発表者名
      藤本昌宏、新部正人、神田一浩、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] Si添加高水素DLC膜への原子状酸素照射による保護膜形成過程の衝突エネルギー依存2012

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、横田久美子、吉越章隆、寺岡有殿
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] レーザーデトネーション法による超音速混合原子ビームの形成2012

    • 著者名/発表者名
      横田久美子、安田茂、水谷朗、田川雅人
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] DLC膜の軟X線照射効果2011

    • 著者名/発表者名
      藤本昌宏, 神田一浩, 横田久美子, 田川雅人
    • 学会等名
      第25回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城県)
    • 年月日
      2011-12-07
  • [学会発表] 超低軌道領域におけるフッ素系高分子材料の材料劣化原因に関する地上研究2011

    • 著者名/発表者名
      安田茂、水谷朗、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第55回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      県民文化会館(愛媛県)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] SLATS MDMによるフッ素系高分子材料の宇宙環境誘起劣化原因の解明2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、安田茂、水谷朗、横田久美子
    • 学会等名
      第55回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      県民文化会館(愛媛県)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] 原子状酸素照射による多層膜可変放射率素子の太陽光吸収率の変化2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、笹倉康義、横田久美子、寺岡有殿、太刀川純孝、大西晃
    • 学会等名
      第32回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2011-11-21
  • [学会発表] レーザーデトネーション法を用いた超音速混合原子ビームの形成と評価2011

    • 著者名/発表者名
      横田久美子、安田茂、水谷朗、田川雅人
    • 学会等名
      第52回真空に関する連合講演会
    • 発表場所
      学習院大学(東京都)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] Polymer degradation in LEO : Does synergistic effect really exist?2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa
    • 学会等名
      Hayama Aerospace Workshop
    • 発表場所
      宇部興産業山寮(神奈川県)
    • 年月日
      2011-11-10
  • [学会発表] Accuracy of Kapton-equivalent atomic oxygen fluence in a ground-based atomic oxygen experiments2011

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Yokota, Masahito Tagawa
    • 学会等名
      62nd International Astronautical Congress
    • 発表場所
      Cape Town, South Africa
    • 年月日
      2011-10-03
  • [学会発表] リアランスレベルの災害廃棄木材からの宇宙用材料開発の試み2011

    • 著者名/発表者名
      畑俊充, 田川雅人、小嶋浩嗣、梶本武志
    • 学会等名
      東日本大震災復興に向けた生存圏シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] 水素化DLC膜に対する軟X線照射効果2011

    • 著者名/発表者名
      神田一浩、藤本昌宏、新部正人、松井真二、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-29
  • [学会発表] Si添加高水素DLC膜からの原子状酸素照射時における揮発性反応生成物脱離2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、横田久美子、岸田和博、古山雄一、戸出真由美、吉越章隆、寺岡有殿、Timothy K.Minton
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-29
  • [学会発表] 低軌道宇宙環境における高分子材料劣化2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人, 横田久美子
    • 学会等名
      高分子学会講演会「星を翔ける高分子-材料開発の視点から宇宙開発をみる-」
    • 発表場所
      東工大蔵前会館(東京都)
    • 年月日
      2011-07-08
  • [学会発表] Erosion resistance of Si-containing carbonized lignin to atomic oxygen2011

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kajimoto, Toshimitsu Hata, Masahito Tagawa, Hirotsugu Kojima, Hajime Hayakawa
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Reaction mechanism of the irradiation of soft X-ray to the diamond-like carbon films2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Masahito Niibe, Masahito Tagawa, Kumiko Yokota
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Protection of the plastic front lens of the JEM-EUSO telescope from atomic-oxygen erosion2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Takizawa, Hiroyuki Shimamura, Masahito Tagawa
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Extreme ultraviolet emission form a carbon dioxide laser-sustained oxygen plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizutani, Kazuhiro Kishida, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Hiroyuki Shimamura, Yugo Kimoto, Mayuko Koga, Hiroaki Nishimura
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Survivability of silicon-doped diamond-like carbon films in energetic atomic/molecular oxygen beam environments2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kazuhiro Kishida, Kumiko Yokota, Koji Matsumoto, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Jianming Zhang, Timothy K.Minton
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Microtribological properties of molybdenum disulfide bonded film exposed to space environment by SM/SEED mission2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Masao Akiyama, Koji Matsumoto, Mineo Suzuki
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Hydrogen removal from hydrogenated diamond-like carbon films by photon and energetic atomic oxygen exposures2011

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Koji Matsumoto, Yuichi Furuyama, Akira Kitamura, Kazuhiro Kanda, Mayumi Tode, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      (Okinawa, Japan)万国津梁館
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Evaluation and application of the EUV emitted from a laser-detonation atomic oxygen space environmental simulator : FY2010 report2011

    • 著者名/発表者名
      M.Tagawa, K.Yokota, H.Shimamura, Y.Kimoto, M.Koga,, H.Nishimura
    • 学会等名
      大阪大学レーザー研シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-11
  • [図書] 宇宙機のシステム熱設計2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人, 他
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      青葉堂
  • [備考]

    • URL

      http://www.space-environmental-effect.jp/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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