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TR−I A−2号機による宇宙実験と成果


概要
 TR−I A−2号機は、平成4年8月20日、種子島宇宙センター竹崎射場から打上げられ、計画通り6分間の微小重力実験を実施した後、予定落下水域でペイロード部が回収された。分解点検した後、実験試料及び記録画像など実験データの実験協力者への引き渡しを行い、飛行中のデータ、回収後の点検、実験試料及び記録画像の分析・評価を実施した。
実験テーマと搭載実験装置

実験成果の概要

関連情報
 


実験テーマと搭載実験装置

 2号機には実験装置として、観察技術実験装置、流体物理基礎特性測定装置、微小重力維持技術実験装置、高温加熱装置及び温度勾配型加熱装置の5装置が搭載され、以下の5テーマの微小重力実験を実施しました。
分野 実験テーマ 実験協力者 搭載実験装置
溶液成長実験 融解過程の可視化実験 栗林 一彦
(宇宙科学研究所)
観察技術実験装置
流体物理実験 マランゴニ対流現象の微細機構の観察実験 平田 彰
(早稲田大学)
流体物理基礎特性測定装置
沸騰/気泡制御実験 気泡挙動観察実験 石川 正道
((株)三菱総合研究所)
微小重力維持技術実験装置
材料科学 ガラス材料の溶融・凝固実験 早川 惇二
(大阪工業技術研究所)
高温加熱装置
融液成長実験 半導体の融液成長実験 西永 頌
(東京大学)
温度勾配型加熱装置


実験成果の概要

 2号機にて実施された5テーマの微小重力実験の成果を以下に示します。


    1. 溶液成長実験
    実験テーマ 融解過程の可視化実験
    実験目的  微小重力を利用した結晶成長メカニズムの解明に必要な技術を開発するため、試料の融解課程における固液界面と環境相を観察し、その場観察,環境相の温度・濃度測定、温度制御等に関する技術の開発を行う。
    使用実験装置 観察技術実験装置
    実験協力者 栗林 一彦(宇宙科学研究所)

    成果
     地上実験に比べ、拡散層の明らかな広がりが観察され,液相中の溶質拡散が融解過程の律速因子であることが判明しました。この拡散相の広がりを基に、より精度の高い拡散係数を求めることができました。


    2. 流体物理実験
    実験テーマ マランゴニ対流現象の微細機構の観察実験
    実験目的  マランゴニ対流の定常流から振動流への遷移過程を詳細に観察し、その場観察、マランゴニ対流測定、温度測定・制御等に関する技術の開発を行う。
    使用実験装置 流体物理基礎特性測定装置
    実験協力者 平田 彰(早稲田大学)

    成果
     マランゴニ対流の層流状態から振動流状態への遷移過程の初期では、観察上では層流状態に見えても、実際には約10秒の周期の温度変動が生じ、振動流が発生していることが分かりました。さらに時間が経つと、温度変動幅が増大し、観察上も明らかに振動流状態となりました。このような遷移過程を詳細に測定し、かつ、振動流を鮮明に観察した実験は過去になく、貴重なデータを取得することができました。


    3.沸騰/気泡制御実験
    実験テーマ 気泡挙動観察実験
    実験目的  気泡の運動に及ぼす微小重力の擾乱の影響を評価するため、人工加速度下での気泡の運動を精密に観察して、その場観察、気泡生成、微小な人工加速度の発生技術等の技術の開発を行う。
    使用実験装置 微小重力維持技術実験装置
    実験協力者 石川 正道((株)三菱総合研究所)

    成果
     気泡の運動解析の結果、(1)定常的な残留重力に対する浮力応答、(2)微小な周期的人工加速度に対する浮力応答、(3)周期的運動に伴う気泡と気泡との相互作用を明らかにしました。さらに、特異な現象として、加速度の発生していない方向への気泡の移動現象が発見されました。この現象は、気泡の動きに伴う流れの発生と容器壁との相互作用により生じる、ということを明らかにしました。


    4.材料科学
    実験テーマ ガラス材料の溶融・凝固実験
    実験目的  微小重力下での準安定相物質の創製に関する基礎的なデータを得るため、結晶化するガラス材料を用いて過冷却現象及び核発生の状況を観察し、その場観察、非接触による温度測定、試料保持等の技術の開発を行う。
    使用実験装置 高温加熱装置
    実験協力者 早川 惇二(大阪工業技術研究所)

    成果
     試料内部に存在した気泡による過冷却融体のマラゴニア対流が観察できました。また、この気泡が試料から離脱することにより生じる、過冷却融体振動も観察できました。この振動によって、過冷却融体中に核発生が引き起こされることがその場観察により明らかになりました。


    5.融液成長実験 
    実験テーマ 半導体の融液成長実験
    実験目的  半導体結晶の融液からの急速結晶成長を行い、結晶成長過程を観察し、その場観察、温度測定・制御等の技術の開発を行う。
    使用実験装置 温度勾配型加熱装置
    実験協力者 西永 頌(東京大学)

    成果
     微小重力下での急速成長において単結晶成長に成功しました。また、試料の溶液・成長時の固液界面の移動速度を、その場観察により直接測定することができました。この実験から、微小重力を利用した急速単結晶成長の可能性が明らかになりました。




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