不活性惑星高層大気分子との高速衝突による化学的材料損傷リスク評価

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656539
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 田川 雅人 神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10216806)
• 研究分担者: 横田 久美子 神戸大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20252794)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 構造・材料 / 超低軌道惑星軌道環境

研究概要

宇宙環境工学の分野でこれまで全く考慮されてこなかった原子状酸素以外の大気成分と宇宙機表面との相互作用の可能性を、理論計算結果に基づいた実験により検証した。窒素100%ガスを用いてビーム形成をすると窒素分子の解離が生じるため、単原子分子のアルゴンを用いて高質量不活性ビームを形成し実験を行った。その結果、ポリイミドは9eVの衝突エネルギーを有するアルゴンで質量減少を生じないのに対して、実験に用いたフッ素系高分子薄膜では大きな質量減少を生じることが確認され、高質量不活性原子の高エネルギー衝突が材料劣化を生じることが実験的に確認され、高質量不活性ガスの衝突による材料劣化現象が確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Relative Electron Impact Ionization Probabilities of O, O2 and Ar Components in the Laser-Detonation Hyperthermal Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Yokota, Shigeru Yasuda, Akira Mizutani, Masahito Tagawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics
  • 査読あり
• [雑誌論文] EUV emission from laser-sustained Plasma during atomic oxygen tests (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tagawa, Kazuhiro Kishida,Kumiko Yokota, Yugo Kimoto, Mayuko Koga, Hiroaki Nishimura
  • 雑誌名: J. Spacecraft and Rockets
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Study on Air Breathing Ion Engine using Laser Detonation Beam Source (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tagawa, Kazutaka Nishiyama, Kumiko Yokota, Yasuo Yoshizawa, Daisaku Yamamoto, Takaho Tsuboi, Hitoshi Kuninaka
  • 雑誌名: J. Propulsion and Power
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of macro and microtribological properties of molybdenum disulfide film exposed to LEO space environment (2013)
  • 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: Vol.45, No.2 ページ: 349-356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the Soft X-rays on Highly Hydrogenated Diamond-Like Carbon Films (2011)
  • 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: Vol.50 No.5 ページ: 055801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Fluorine-terminated Diamond- Like Carbon Thin Film Using a Hyperthermal Atomic Fluorine Beam (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Kanda, Noriko Yamada, KumikoYokota, Masahito Tagawa, Masahito Niibe, Makoto Okada, Yuichi Haruyama and Shinji Matsui
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: Vol. 20 ページ: 703-706
  • 査読あり
• [学会発表] Flight evaluation program on survivability of FEP in super-low earth orbit environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Kazuhiro Aoyama, Eiji Miyazaki, Yu g o Kimo to
  • 学会等名: 64th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Napoli, Italy
  • 年月日: 20121001-05
• [学会発表] Formation of multiple-composition beam for super-LEO space environmental simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tagawa, Akira Mizutani, Shigeru Yas ud a, Kumiko Yokota
  • 学会等名: 12th International Symposium on Materials in Space Environment, Noordwijk, The Netherlands
  • 年月日: 20120924-28
• [学会発表] Importance of beam-surface interactions on long-term missions of spacecraft in low planetary altitudes (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tagawa, Kumiko Yokota
  • 学会等名: Proceedings ofJVC-14 / EVC-12 / AMDVG-11 / CroSloVM-19
  • 発表場所: Dubrovnik, Croatia
  • 年月日: 20120604-08
• [学会発表] Origin of fluoropolymer erosion in low earth orbit space environment (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tagawa, Kazuhiro Kishida, Akira Mizutani, Takashi Ohyabu, Kumiko Yokota, Akio Okamoto
  • 学会等名: 12th Spacecraft Charging Technology Conference
  • 発表場所: Kita-Kyushu
  • 年月日: 20120514-18
• [学会発表] 衝突励起化学反応研究のためのレーザー加速超熱混合原子線 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横田久美子、安田茂、大藪高詩、田川雅人
  • 学会等名: 兵庫県立大学Cat-on-cat 新規表面反応研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 上郡
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 超低軌道中性ガス環境シミュレーション技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大藪高詩、安田 茂、田川雅人、横田久美子
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 別府
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] 低地球軌道環境におけるFEP劣化に対する窒素分子寄与の可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田川雅人、大藪高詩、安田茂、横田久美子
  • 学会等名: 第9回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-05
• [学会発表] 超低軌道技術試験機を用いた窒素分子/フッ素系高分子材料相互作用に関する宇宙実験 (2012)
  • 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73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-11
• [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: 東京
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Accuracy of Kapton-equivalent atomic oxygen fluence in a ground-based atomic oxygen experiments (2011)
  • 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: 20111003-07
• [学会発表] Survivability of silicon-doped diamond-like carbon films in energetic atomic/molecular oxygen beam environments (2011)
  • 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
  • 年月日: 20110612-17
• [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: 松山
  • 年月日: 2011-11-30
• [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: 東京
  • 年月日: 2011-07-08
• [図書] 宇宙機のシステム熱設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金森康郎、増本博光監修、大西晃、杉田寛之
  • 総ページ数: 344(14-40,181-232)
  • 出版者: 田川雅人編集、分担執筆および編集.青葉堂
• [図書] 新版固体潤滑ハンドブック (2010)
  • 著者名/発表者名: 日本トライボロジー学会固体潤滑研究会編、分担執筆
  • 総ページ数: 215-218
  • 出版者: 養賢堂
• [備考]
  • URL: http://www.space-environmental-effect.jp/index.html