熱スイッチング機能を有する宇宙機用放熱材料のふく射特性向上に関する研究

改善具有热开关功能的航天器散热材料辐射特性研究

基本信息

批准号：
21H01536
负责人：
太刀川純孝
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

放射率可変素子（SRD:Smart Radiation Device）は、宇宙機表面に設置するラジエータとして使用する次世代の熱制御デバイスである。自身の温度によって、自律的に赤外放射率が変化（低温で低放射率、高温で高放射率と変化）することにより、宇宙機の温度を自動的に一定に保つ機能がある。この機能により、宇宙機、特に太陽との距離が大きく変化する惑星探査機において、低温時に必要となるヒータ電力を大幅に削減することが可能となる。その結果、探査機のシステムリソースを有効に活用したシステム設計が可能となり、惑星探査ミッションの成功確率を高めることができると考える。本研究の目的は、SRDの性能向上のための材料探索である。具体的には、小惑星探査機「はやぶさ」に搭載されたSRD材料（ペロブスカイト型Mn酸化物：La1-x-ySrxCayMnO3, x=0.115, y=0.11）が示す熱光学特性を上回る材料を見つけ出す。本研究では、特に「はやぶさ」組成を中心に探索を行うこととしている。2021年度は、「はやぶさ」組成であるx+y=0.225を中心に、0.205≦x+y≦0.23の組成範囲の探索を行った。その結果、今回の探索範囲において、x+yが大きくなるほど、金属―絶縁体相転移温度が高くなる傾向が再確認できた。また、ある組成において、特に低温時の放射率が低くなる結果が得られた。残念ながら、「はやぶさ」組成を大きく超えるような熱光学特性を備える組成を見つけることはできなかったが、0.205≦x+y≦0.23の組成範囲での物理的な性質に関する知見を得ることができた。今回の知見を生かし、次年度の組成探索を進める。

辐射比（SRD：智能辐射设备）是下一代热控制装置，用作安装在空间平面上的散热器。通过自动改变红外辐射率（低温下的低辐射比和高温下的高辐射率），可以自动保持空间机的温度恒定。该功能可以显着降低航天器，尤其是航天器，尤其是到太阳的距离时的低温下所需的热力。结果，我们认为有效利用航天器系统资源的系统设计将是可能的，从而增加了行星勘探任务成功的可能性。这项研究的目的是寻找提高SRD性能的材料。具体而言，我们发现一种超过SRD材料指示的热光学特性的材料（Pelob Scite Mn氧化物：LA1-X-X-YSRXCAYMNO3，X = 0.115，Y = 0.11）安装在小行星航天器上的“ Hayabusa”。在这项研究中，该公司特别关注“ Hayabusa”组成。在2021财年中，进行了0.205 x+y y0.23的组成范围，以x+y = 0.225为中心，这是“ hayabusa”组成。结果，在此搜索范围内，x+y越高，增加金属群体过渡温度的趋势越高。在某些组成中，结果是低温下的辐射率特别低。不幸的是，我们找不到具有大量超过“ hayabusa”组成的热照明特征的组合物，但是我们可以在0.205 x+y y0.23的组成范围内获得有关物理特性的知识。利用这些知识，我们将探索明年的组成。