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MFD相乗り実験の概要

− 高度な宇宙環境利用ニーズに対応するための技術の蓄積を目指して −



■ 材料曝露実験(ESEM)

 宇宙環境において各種の部品・材料がどのように劣化するかについては、まだデータが充分ではありません。これは、宇宙環境の測定が難しいとともに、地上において宇宙環境を模擬する方法が確立していないことなどに起因します。このため、宇宙用の部品・材料については、地上において各種の試験を行うとともに、機会あるごとに宇宙において環境試験を行い、両者を比較することにより、地上での評価試験の精度を向上する必要があります。MFDの飛行機会を利用した材料曝露実験では、米国航空宇宙局(NASA)ラングレー研究センターと共同で以下の実験が行われます。



● 材料劣化の評価実験(材料サンプル・ホルダー:MSH)
原子状酸素等が材料の劣化特性に与える影響に係るデータを取得します。劣化特性は、材料サンプルが地上に回収された後、詳細に評価されます。

● 宇宙塵の捕獲・評価実験(コズミック・ダスト・コレクター:CDC)
宇宙空間に存在する微小な塵(コズミックダスト)の大きさ、材質、速度および数に係るデータを取得します。シャトルの飛行中に捕獲装置によって捕獲されたコズミックダストは、同装置が地上に回収された後詳細に評価されます。





■ 二相流体ループ実験(TPFLEX)

 二相流体ループ実験(TPFLEX)は、無重量環境下における二相流体による熱制御システム、特に蒸発器の伝熱特性データを取得することを目的としています。二相流体熱制御システムの開発は世界的にも緒についたばかりであることから、同システムの宇宙での実験は、二相流体システムの重要な現象の一つである伝熱流動現象の解明に資するものとして、世界的にも注目されています。

 従来の衛星等の熱制御には、断熱材や、太陽光の反射板等を用いた、いわゆる受動型のシステムや、単相の流体ループシステムが使用されています。しかし、将来のプラットフォーム等の大型衛星では、大容量の排熱や、長距離の熱輸送が必要とされます。二相流体ループを用いた熱制御システムは、作動流体(今回は水)の蒸発による潜熱を利用して衛星の熱を効率的に制御するシステムであり、軽量化、省電力化、温度の安定化等の点で優れており、将来の大型衛星の熱制御システムとして有望視されています。また、無重量環境下における本実験の成果は、単に排熱技術の向上に資するだけでなく、将来の有人宇宙システムの環境制御システムである、生命維持装置や、宇宙でのエネルギー・システム等で使用される、熱交換器、凝縮器、冷凍機等の二相流を使用した装置の研究開発に資することも期待されています。


テストループの機能

 
TPFLEXは、液体ループと電気・電子機器から構成されますが、液体ループの作動の概要は次のとおりです。

 ポンプにより作動流体である水を矢印に沿って循環させます。その水は、熱が付加された蒸発器で水と蒸気に分離されます。水と蒸気に潜熱または顕熱として蓄えられた熱は、サブクーラーと凝縮器で宇宙空間に放出されます。冷却・凝縮された水は、再び作動流体としてポンプに戻ります。


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