極超音速自由飛行試験による火星大気ダストの大気突入カプセル空力加熱への影響評価

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火星大気中のダストの存在が、大気突入カプセルの空力加熱現象に与える影響を調査すべく、地上試験において自由飛翔体を浮遊ダスト雰囲気中に極超音速で射出し、その周りの流れ場を可視化・分光計測する手法を確立することを目標に活動を実施した．模型射出については、これまで軽ガス銃を用いて秒速4kmまでの射出に成功してきた。しかし別課題において取組中である、ダストを付加しない雰囲気中での自由飛翔体周りの分光計測において、秒速4kmの試験条件では既存の計測システムで得られる信号強度が低いことが判明した。ダストの空力加熱現象への影響を分光計測により評価するためには、より強い輻射信号が必要であるため、過去に検討されたミッションを踏まえたうえで、より高速の速度域での運用を可能とすべく運用エンベロープの拡大を目指した試験が実施され、軽ガス銃運用条件を調整することで、最大速度4.7kmまで達成された。また分光計測システムとしては、光学系をアップデートすることで、アクセス可能な波長領域として紫外領域を加え、より幅広いデータを取得する準備が整えられた。加えて、極超音速自由飛翔体に対する計測開始のためのトリガーシステムも更新され、試験条件のバラつきに対して、より確実に模型周りのデータを取得できるように性能が向上された。2023年度には、拡大された運用エンベロープに基づき、試験を加速させ、様々な粒子濃度条件に対して、流れ場可視化、分光計測を実施し、数値解析との比較を行う。