極低温高速衝突現象の実験的研究

菊池 崇将; 大谷 清伸; 沼田 大樹; Sun Mingyu; 高山 和喜

アイテムタイプ

会議発表論文 / Conference Paper

言語

日本語

キーワード

粒子衝突, 軽ガス銃, アラミド繊維, 弾丸, 宇宙デブリ, 低温環境, クライオスタット, 液体窒素フロー型クライオスタット, アラミド繊維強化プラスチック, バンパーシールド, クライオスタットチャンバー

キーワード(英)

particle collision, light gas gun, aramid fiber, projectile, space debris, low temperature environment, cryostat, liquid nitrogen flow-type cryostat, aramid fiber reinforced plastic, bumper shield, cryostat chamber

その他のタイトル（英）

Experimental study on high speed collision phenomena at cryogenic temperature

著者

菊池崇将
大谷清伸
沼田大樹
Sun Mingyu
高山和喜

著者（英）

Kikuchi Takamasa
Otani Kiyonobu
Numata Daiju
Sun Mingyu
Takayama Kazuyoshi

著者所属

東北大学大学院工学研究科
東北大学流体科学研究所
東北大学大学院工学研究科
東北大学流体科学研究所
東北大学流体科学研究所

著者所属（英）

Tohoku University Graduate School of Engineering
Institute of Fluid Science, Tohoku University
Tohoku University Graduate School of Engineering
Institute of Fluid Science, Tohoku University
Institute of Fluid Science, Tohoku University

出版者

宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部

出版者（英）

Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA/ISAS)

雑誌名

第5回宇宙科学シンポジウム

雑誌名(英)

Proceedings of the 5th Space Science Symposium

ページ

585 - 588

発行年

2005-09

抄録

近年、宇宙環境利用の頻度が高まり、宇宙船の打ち上げ切り離しに伴い微小なスペースデブリの数も増えている。その結果、スペースデブリ、稀に流星体が地球軌道上の宇宙構造物あるいは宇宙船に衝突し、惨事を引き起こす可能性が高まっている。国際宇宙ステーション(ISS)をはじめとした地球周回軌道上の宇宙構造物は一般に表面積が大きく、かつ長期間の運用となり、スペースデブリとの衝突確率も高く、その対策法の開発は重要研究課題となっている。軌道上のスペースデブリは、北アメリカ防空指令(NORAD)やアメリカ宇宙指令(US-SPACECOM)により監視され、大きなものは追跡されその軌道はカタログ化されている。しかし、直径100mm以下のスペースデブリは追跡困難で、カタログ化されていない。地球低周回軌道(LEO)上でのスペースデブリの衝突速度は平均10km/sと言われ、直径が10mm以下のデブリ衝突でも衝突エネルギーは非常に大きく、その衝突は宇宙構造物に致命的な損傷を与える。これらの衝突損傷対策として、宇宙構造物主壁からある間隔を置いて薄い金属板を置くWhippleバンパーシールドやそれを応用したStuffed Whippleバンパーシールドなどの開発が進められている。スペースデブリが宇宙構造物主壁に与える損傷の程度は、デブリ雲の形成過程と微小破片の分布に依存することが報告されている。従って、地上で衝突実験を行いデブリ雲の形成と破片分布を詳細にかつ定量的に可視化することは重要である。一方、実際の軌道上の宇宙構造物は、日照面では極端な高温に、また日陰では極低温環境に曝される。これらの極限環境下では、主壁や内部構造壁の材料物性値は常温のそれとは異なるので、このような状態でのデブリ衝突実験は緊急にデーターベース化することが要請される。そこで本研究では、極低温環境下における複合材への高速衝突現象を解明するため、液体窒素回流型クライオスタットを用いて再現された低温環境において、2段式軽ガス銃を用いたAFRPへの高速衝突実験を行った。また、常温環境下でも同様の実験を行い、結果を比較した。

資料番号

資料番号: AA0049122139

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