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2013年11月 のアーカイブ

2013年11月28日 21時28分45秒 (Thu)

第57回宇宙科学技術連合講演会 セッション紹介「電源」

2013年10月9日 16:10〜18:10
このセッションでは6件の発表がありました。

(1)NEC東芝スペースシステム等から、2012年5月18日に打ち上げられた第一期水循環変動観測衛星「しずく」に搭載された太陽電池パドル系に関して、その開発と発生電力の評価と軌道上運用結果について報告されました。打上後1年間を通して発生電力供給を含む全ての機能が予定通りの性能を有しています。経年劣化も予測の範囲内で推移しています。
 
(2)JAXAから、2012年5月に打ち上げられた50 kg級三軸制御小型実証衛星SDS-4 の電源系サブシステム(EPS)の設計と開発過程の概略、打上から現在に至るまでの軌道上運用結果、次期小型衛星に向けた発展検討について報告されました。このシステムはSDS-1から小型化、インテリジェント化がされています。
 
(3)東京理科大学等は、燃料電池と水電解装置を用いた無重力環境用充放電電源装置「水サイクルエネルギーシステム」の研究を行っています。閉鎖系システムの概要を説明し、燃料電池の変換効率と膜劣化に関する考察を行い、微小重力環境で動作する加湿器の設計とそれを用いたシステム評価について報告されました。
 
(4)鹿児島大学では大気中の水蒸気観測をメインとする1Uキューブサットの開発を行っていて、現在、2014年打上予定のKSAT2を開発しています。KSAT2は2UのRAIKO(東北大学・和歌山大学が共同開発)と通信系(Ku帯送信機、S帯受信機、S帯送信機、UHF帯受信機)など共通部分が多いですが、電力不足を生じてしまいます。そこでPICを用いた低消費電力、携帯電話用MPPT制御用ICを用いた省スペースの電源制御ユニットを新規開発しました。
 
(5)JAXA等は、(株)ジーエス・ユアサテクノロジー製宇宙用リチウムイオン二次電池(JMG35/050/100)をベースに、より軽量化・長寿命化を図った高性能宇宙用リチウムイオン電池の開発を進めてきています。2012年度には150Ahセルの開発を完了しました。今年度からはラインナップ化を目的として42/55Ahセルの開発に着手しています。その開発状況が報告されました。
 
(6)宇宙での今後の活動において、月をはじめとする惑星探査は重要なターゲットの一つです。月では14.8日に及ぶ夜間の極低温環境での機器の保護が必須になりますがエルギー供給能力を高めた電源技術の開発が重要です。ここではJAXAから高性能電力貯蔵・供給技術のうち、高エネルギー密度リチウムイオン電池について研究開発状況が報告されました。ミニマム運用への適用性は確認できましたがノミナル運用等での十分な適用性を確保するために更なる材料評価、運用条件の見直しを進める必要があります。
 
 

2013年11月28日 9時31分18秒 (Thu)

第57回宇宙科学技術連合講演会 セッション紹介「レーザ技術とその宇宙応用への期待(4)」

2013年10月9日 17:15〜18:00
このセッションでは3件の発表がありました。

(1)小惑星・月探査、ランデブドッキング、フォーメーションフライトなどの距離測定で、LIDARが使用されています。ISAS/JAXAでは、LIDARの受信回路の光パルス検出用ROIC(LIDARX)を開発してきています。その機能と性能を紹介し、衛星搭載デバイスとしての製造管理手法について報告しました。また、試験のためのテストベッドも紹介しました。

(2)光通信を地上局で受信するために、受光デバイスとしてマルチモードファイバを使用した場合、適切なコア径のファイバを選ぶことにより光アンテナの指向誤差や大気による光焦点の散在等の影響を低減できますが、機器によってはコア径に制限があり、マルチモードファイバが使えないことがあります。宇宙技術開発(株)等は、これを解決するためにコアの屈折率分布が徐々に狭まるテーパ光ファイバを用いることを考えました。入力側のコア径が異なる2本のテーパ光ファイバを評価し、コア径200(入力側)−50μm(出力側)で100μm、600−50μmで160μmの有効径を持っていることがわかりました。

(3)今後、船舶と陸地の通信は、船舶運航・業務の高度化や大規模な海洋資源の調査・開発が行われることを考えると、陸上と同等の高速大容量化が可能な光船陸衛星通信システムの実現が望まれています。NICTでは船舶の大容量通信需要について検討し、船舶に光地球局を搭載する場合の技術的要件を検討しました。そして、回線解析に基づいて光船舶地球局の実現性を検討しました。実現できることはわかりましたが、ポインティング損失や大気の揺らぎによる損失が定量的に十分評価できなかったため、今後詳細な検討が必要です。


 

2013年11月27日 19時54分52秒 (Wed)

第57回宇宙科学技術連合講演会 セッション紹介「レーザ技術とその宇宙応用への期待(3)」

2013年10月9日 16:05〜17:05
このセッションでは4件の発表がありました。

(1)明星大学から、衛星搭載の地球観測用望遠鏡から得られる観測画像の改善法として、Phase Diversity法をを用いることが紹介されました。この方法は光学系に既知の光学波面のゆがみを与え、それをもとに逆問題を解くことで未知の波面収差の形状を推定するものです。デフォーマブルミラーを使い、特定の収差モードの推定精度を向上させられることも示しました。軌道運動する衛星からの観測でも高い精度で収差パラメータを推定できることも示しました。

(2)次世代技術合資会社等から、東北大学が開発している約50sの小型衛星RISESATに搭載し、レーザ送信に使うコンポーネントVSOTA(NICTが開発)についての熱解析の報告がされました。その目的は地上からの仰角が例えば30度以上で光通信実験運用をできるだけ長くするためのヒータ制御やレーザダイオードをオンにする最低温度を決めることにあります。簡易モデルによる解析と熱真空試験を行いました。

(3)レーザを使った光通信の課題の1つに大気の揺らぎがあります。首都大学東京等から、大気のパラメータであるコヒーレンス長を測定することで揺らぎの影響を低減させるために、DIMM(Differential Image Motion Monitor)法を使うことが紹介されました。直径11.1cmの望遠鏡でDIMMが作成できました。プリズムにより星像が伸びるという問題に対して補正を行い、影響を低減できました。

(4)集積回路の放射線の影響を避けるために、回路の一部が損傷しても再構成して使用できるプログラマブルデバイスの使用が宇宙では期待されています。そのようなものとしてFPGAがありますが、安定的な運用の観点からは問題があり、再構成に数百ミリ秒程度かかります。そこで静岡大学等は耐放射線があり、高速な再構成が可能な光再構成型ゲートアレイの研究を進めています。そのホログラムメモリの情報に対して負論理回路を実装することでさらに耐放射線性の向上が可能となりました。

 

2013年11月26日 14時01分29秒 (Tue)

第57回宇宙科学技術連合講演会 セッション紹介「超低高度衛星(2)」

2013年10月9日 16:10〜17:50
このセッションでは5件の発表がありました。

(1)JAXAでは超低高度衛星技術試験機(SLATS)を研究開発しています。その目的は、軌道保持実験と大気抵抗・原子状酸素の影響把握です。姿勢軌道解析の高度化を図るため、打上げ時期変更に伴う太陽活動予測値の更新、空力モデルの更新、多面体モデルによるSLATS空力解析、多面体モデルを取り込んだ軌道解析を実施しました。

(2)九大は、宇宙機に与える大気抗力の大きさを算出する際に必要な中性大気密度変動を数値モデル(GAIA)によって算出しています。この数値モデルは日本独自のもので、今後のわが国の宇宙機運用に際しての利用可能性について考えます。GAIAをより利用を進めるためにはSLATSやHTV等で取得できる大気密度データが重要で、これらのデータを解析してモデルの改良を行っていきます。

(3)高度200km程度では、N2分子と酸素原子がほぼ同数存在し、地上実験を行うには、電気的に中性の原子・分子ビームのフラックスを計測するのは困難です。そこで、N2分子の代わりにアルゴン原子と酸素原子を使いますが、その評価の簡便な方法は確立されていません。そこで、神戸大学では、レーザデトネーション法で形成したアルゴン・酸素混合ビームのフラックスを飛行時間(TOF)スペクトルで行うために、電子衝撃イオン化確率測定を行い、ビーム組成の評価法の確立を行いました。

(4)SLATSが飛行する180〜250kmの高度では、500kmに比べて有機材料を劣化させる原子状酸素が100倍多いと考えられています。フッ素系有機高分子は、原子状酸素に耐性があると考えられていますが、N2分子が多くあると劣化する可能性があります。神戸大学では(3)の装置を利用して銀コーティングされたフッ素系有機高分子材料にアルゴン・酸素混合ビームを照射しました。軌道上ではN2分子の影響は無視し得ない効果があること、この装置で加速試験が可能であることがわかりました。

(5)JAXAから、高層大気の影響を受けるSPATSのバンパ面を覆う熱制御材料についてどのような熱的影響を受けるか報告がありました。この材料は原子状酸素などによる侵食の保護をしたものです。自由分子流加熱、地球アルベド、地球赤外の影響が調べられました。高度が低下するとこれらは増加します。250km以下では、自由分子流加熱が急激に増加します。材料の耐熱温度よりは十分低い温度であることもわかりました。



 

2013年11月23日 16時26分59秒 (Sat)

第57回宇宙科学技術連合講演会 セッション紹介「コンタミネーション管理技術(4)」

2013年10月9日 16:10〜17:30
このセッションでは4件の発表がありました。

(1)SPICAは次世代の赤外線天文衛星で、2022年打上を目標に国際協力で研究・開発が進められていますが、望遠鏡など光学系が、外部に曝される構造になっていて、コンタミネーションの弱点となっています。JAXA等から、SPICAのコンタミネーション管理活動について報告がありました。コンタミネーションの影響を受けやすい機器の調査、コンタミネーション源の探査、鏡筒から望遠鏡・焦点面観測装置へのコンタミネーション評価、スラスタプルームによるコンタミネーション評価、地上でのコンタミネーション環境の改善を行いました。

(2)JAXAからスラスタ等から放出されるガスプルームの数値シミュレーションによるコンタミ評価が報告されました。ノズル近傍ではナビエ・ストークス(NS)方程式が適用できる連続流領域であり、ノズルから離れるとNS方程式が適用できない希薄流領域になり、ここではボルツマン方程式を確率論的に計算するDSMC解析が用いられます。NS/DSMCハイブリッド手法を構築し、衝突プルームの計測を対象に検証したところ、良好な一致を得ることができました。

(3)JAXAから、JAXAが開発中の汚染解析ツールである「J-SPICE (Japanese SPacesraft Induced Contamination analysis software)」で適用される数学モデルのうち、輸送現象、特に固体表面での分子の挙動を記述する数学モデルの妥当性について、地上実験と比較によって検証した結果を報告されました。定性的傾向は一致し、データの乖離は許容範囲であることから拡散反射モデルは概ね妥当と評価しました。

(4)JAXAから、このセッションの総括がなされました。このセッションでは、宇宙機のコンタミネーション管理技術に関する情報交換を行い、研究の加速に貢献することが目的でした。「ASTRO-H」「次期太陽観測衛星」「次期赤外線観測衛星」のコンタミネーション管理活動、関連実験、解析計算結果などが議論されました。

 


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宇宙技術汎用化トレーナー 岩田 敏彰
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