超低高度に適用可能な高強度混合原子線照射技術と「つばめ」搭載超低軌道材料劣化解析

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01624
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 横田 久美子 神戸大学, 工学研究科, 助手 (20252794)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 雅人 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10216806)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 地球高層大気 / 原子状酸素 / 材料劣化 / VLEO

Outline of Annual Research Achievements

世界的に注目されている超低軌道領域の開拓には従来の1000倍にも及ぶ濃密な原子状酸素密度に加えて、高度に応じた窒素分子割合を再現できる地上試験技術の開発が要求さている。そこで本研究では超低軌道宇宙環境模擬技術をベースに本申請者が独自に考案したワンノズル・ツービーム方式によってビームを大フラックス化して、「つばめ（SLATS）」によって得られる世界初の超低軌道上環境曝露試験の結果と比較・解析を実施しようとするものである。具体的には、（１）地上対象実験用原子状酸素と窒素分子の超高強度同時照射技術の開発、（２）SLATS/MDMに搭載した本研究グループの試料劣化状態と地上実験結果を直接比較、（３）ExHAM/MDM2（ISS軌道）及びSLATS/MDMと本研究結果を統合することで高精度な宇宙環境地上実験を実施する上での宇宙環境模擬に関する基盤的技術の獲得、を目指すものである。
FY2019-2021年度には、VLEO地上対象実験に用いるワンノズル・ツービーム技術の実現、世界初のVLEOフライトデータであるSLATS/AOFSデータ解析を実施した。FY2022年度にはワンノズル・ツービーム技術で得られた地上試験データとSLATS/AOFSフライトデータを統一的に解釈することに成功し、VLEO大気環境のみならず火星・金星環境での材料劣化リスクの解析にも道筋をつけた。さらにMDM画像データの解析方法もほぼ確立できた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Passive compression device in molecular flow by surface scattering: A key device for spacecraft intake system (2022)
  • Author(s): Masahito Tagawa, Yusaku Ashida Koki Sugimoto, Kosuke Shoda, Keisuke Ezaki, Kumiko Yokota, Takashi Ozawa, Yusuke Yamashita, Kazutaka Nishiyama
  • Organizer: The 5th International Workshop on Scattering of Atoms and Molecules from Surfaces
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atomic oxygen density variation measured by SLATS/AOFS: Comparison of flight data and atmospheric model predictions (2022)
  • Author(s): Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Atsushi Fujita, Wataru Ide, Yasunobu Miyoshi, Yuta Tsuchiya, Aki Goto, Kazuki Yukumatsu, Eiji Miyazaki, Yugo Kimoto
  • Organizer: 15th International Symposium on Materials in a Space Environment / 13th International Conference on Protection of Materials and Systems from Space Environment
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Shielding effect of atomic oxygen by satellite structure observed on SLATS and its compensation for material exposure experiment (2022)
  • Author(s): Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Wataru Ide, Atsushi Fujita, Shohei Urakawa, Yuta Tsuchiya, Aki Goto, Kazuki Yukumatsu, Eiji Miyazaki, Yugo Kimoto
  • Organizer: 15th International Symposium on Materials in a Space Environment / 13th International Conference on Protection of Materials and Systems from Space Environment
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] N2-acceleration effect on atomic oxygen-induced polyimide erosion in sub-LEO observed by SLATS/AOFS (2022)
  • Author(s): Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Wataru Ide, Atsushi Fujita, Sasuga Horimoto, Santa Nishioka, Keisuke Ezaki, Yuta Tsuchiya, Aki Goto, Kazuki Yukumatsu, Eiji Miyazaki, Yugo Kimoto
  • Organizer: 15th International Symposium on Materials in a Space Environment / 13th International Conference on Protection of Materials and Systems from Space Environment
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Impact of neutral atmosphere environment on SLATS (2022)
  • Author(s): Yugo Kimoto, Yuta Tsuchiya, Eiji Miyazaki, Aki Goto, Kazuki Yukumatsu, Shunsuke Imamura, Haruo Kawasaki, Masanori Sasaki, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Wataru Ide, Atsushi Fujita, Shohei Urakawa, Sasuga Horimoto, Santa Nishioka
  • Organizer: 15th International Symposium on Materials in a Space Environment / 13th International Conference on Protection of Materials and Systems from Space Environment
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Perspective on Atomic Oxygen Reaction with Thermal Control Materials in Space (2022)
  • Author(s): Masahito Tagawa, Kumiko Yokota
  • Organizer: The 13th Asian Thermophysical Properties Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A research on material degradation of spacecraft in sub-low Earth orbit environment -An estimate of the contribution of inert molecule’s energy to the acceleration effect of the erosion of polyimide - (2022)
  • Author(s): Sasuga Horimoto, Santa Nishioka, Wataru Ide, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa
  • Organizer: The 13th Asian Thermophysical Properties Conference
• [Remarks] 神戸大学大学院工学研究科における宇宙環境研究のページ
  • URL: http://www.space-environmental-effect.jp/index.html