衛星に搭載可能な無電源真空ポンプの開発：EUV波長領域での全天走査を目指す

开发可安装在卫星上的无动力真空泵：旨在实现 EUV 波长区域的全天空扫描

基本信息

批准号：
21K03611
负责人：
吉川一朗
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

飛翔体に搭載する観測機の中には、打ち上げに至るまでの間（衛星の組上げ期間や環境試験の間）、常に真空に保つ必要のある部位がある。紫外線の高感度光検出器がその一例であり、大気に暴露すると効率が著しく低下することが知られている（国際宇宙ステーション暴露部搭載極端紫外撮像器、ひさき衛星搭載ＥＸＣＥＥＤ分光器、のぞみ衛星搭載XUVスキャナーなど）。そのため、該当部位を真空箱に入れ、衛星の組上げ期間や環境試験の間は常に真空引きを実施し、真空箱の蓋を打ち上げ後に開放するというオーソドックスな手順で対応してきた。そして実績も積み重ねてきた。しかし、ロケットに飛翔体を載せた後や、launcherに移動した後、地上試験の棟間移動の間は、真空を保ち続けることは現実的には不可能であり、大掛かりな人員と資金を投入しているにも関わらず、打ち上げる前に性能が劣化するという現実を許容せざるを得なかった（性能が劣化しているかもしれないという不安を数値的な見積もりで払拭するのは大変難しい）。射場現場の負担が大きい割には、その効果は確実ではない。本研究開発では、常時電源を必要とせず、機械的耐性があり、小型衛星に搭載できる容積の真空ポンプを開発する予定である。ジルコニウムの合金は約１０００℃弱に加熱すると10-8Torr以下の環境下では、水素、ヘリウムなどの排気が困難な軽い気体までも吸着する性質をもつ。また、例えば、アルミニウムとの合金は約800℃で活性化すると、その後、大気成分のほとんどに対し、高い吸収速度を持つことが知られている。この物質を用いた試作品と性能評価用の施設を建造した。

弹丸上安装的一些观察飞机需要始终保持真空，直到发射（在卫星装配期间和环境测试中）。紫外线的高灵敏度就是一个例子，众所周知，对大气的暴露会显着降低效率（配备了国际空间站暴露部分的Extremustraviolet成像设备，超过配备了Hisaki Satellite的光谱仪，以及配备了NOBESAMI SCANNER，配备了NOBESOMI卫星等）。因此，我们已经使用东正教程序做出了响应，其中相关零件放在真空盒中，真空始终在卫星和环境测试的组装期间进行，然后在发射后打开真空盒的盖子。我们已经积累了成就。但是，实际上，在将弹丸在火箭上加载或移至发射器之间的建筑物之间的移动过程中，实际上不可能保持真空，尽管投资了大量人员和资金，但我们还是被迫接受现实，表现会在发射之前会恶化（很难消除任何绩效可能会降低绩效可能会导致数值估算的问题）。尽管射击场的负担很大，但不能保证其有效性。该研究和开发计划是开发一个无需恒定电源的体积的真空泵，在机械上具有抗性，并且可以安装在小卫星上。当加热至约1000°C时，锆合金具有吸附的均匀气体，例如氢和氦气，在10-8托尔或以下的环境中很难耗尽。同样，例如，已知具有铝合金在大约800°C上激活时，大多数大气成分的吸收率都高。