金星の低高度を飛翔する水蒸気を浮力媒体とした膨張型気球

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350515
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 井筒 直樹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・大気球観測センター, 助手 (90184639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 哲哉 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙輸送工学研究系, 助手 (10280554) ; 横田 力男 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造材料工学研究系, 助教授 (90342625)
• Keywords: 金星探査 / 気球 / 惑星探査 / 大気突入カプセル

Research Abstract

高温、高圧、硫酸性の大気を有する金星の厚い雲の下、高度35km付近にスーパープレッシャー型気球を長期間浮遊させることを目的とした膨張型気球システムについての研究を行っている。新たに考案した水蒸気を浮揚ガスとする自己膨張型気球の実現を図るために必要となる気球本体技術を確立させるのが目標である。本年度は以下の知見が得られた。
1 前提条件
浮遊環境である180℃,6気圧の二酸化炭素大気中における水蒸気バリア性能が高く、しかも必要とされる強度条件を満たしている液晶ポリマーフィルムを気球皮膜の外側耐熱気密層の候補とする。
2 高温水蒸気のバリア性能の直接測定
高温水蒸気のフイルム透過度を高温恒温槽と精密秤を用いた直接計測法により測定する。2枚の耐熱フィルムの周辺部を熱接着して作成した袋に少量の水を入れ、恒温槽内で一定温度に保ち、精密秤により質量の時間変化を測定する。この時、袋に圧力がかからないように水の量を加減することにより、1気圧換算の水蒸気透過率が求められる。
3 高温水蒸気バリア性能の向上
ガスバリア性能を上げるために,気密層をコーティングする。コーティング手段の候補は,アルミ蒸着,珪素酸化物蒸着,ダイヤモンドライクカーボン,スパッタ,化学メッキである。それぞれの手段について液晶ポリマーへの加工性,コーティング層の密着性について,試作を行い検討した。密着性があまり良くない場合も、下地の加熱処理や表面調整により密着度が高まることが示された。さらに,複数の方式を組み合わせて多層コーティングを試みた。これにより、バリア性能が高く柔軟性に富んだ皮膜が製作可能となった。
4 金星大気突入と気球の展開
耐熱カプセルに収納された気球を効率よく展開する方法についてシミュレーションを行い検討した。

Research Products

• [Publications] 井筒 直樹: "気球による惑星探査と日本の金星気球計画"日本惑星科学会誌. 12・4. 268-275 (2003)
• [Publications] 井筒 直樹: "気球飛翔QLシステム"平成15年度大気球シンポジウム. 35-38 (2003)
• [Publications] 山田 哲哉: "金星突入カプセル〜突入から観測気球放出まで"宇宙航行の力学シンポジウム. 95-98 (2003)
• [Publications] 山田 哲哉: "惑星大気突入環境模擬のための誘導加熱ヒータ"宇宙航行の力学シンポジウム. (2004)