基本情報
- 所属
- 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 研究基盤・技術統括付 主任研究員(兼任)宇宙科学研究所 観測ロケット実験グループ 主任研究員(兼任)宇宙科学研究所 専門・基盤技術グループ 主任研究員東京理科大学 理学研究科 応用物理学専攻 客員准教授
- 学位
- 博士(工学)(東京工業大学)
- J-GLOBAL ID
- 202101020564375130
- researchmap会員ID
- R000015338
委員歴
4-
2008年3月 - 現在
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2020年 - 2021年
受賞
2-
2020年12月
論文
38-
High Temperature Materials and Processes 44(1) 2025年1月1日Abstract In this study, thermal effusivity distributions of two polished JSC-1A particles, a lunar regolith-simulating material, were measured using a thermal microscope. The results confirmed that the average thermal effusivity of the JSC-1A single particle was approximately half that of the FJS-1 single particle, a different type of lunar regolith-simulating material measured by a similar method. Also, the thermal effusivities of the existing mineral phases of pyroxene and anorthite in the particles were obtained and were comparable to those reported in the literature. A possible reason for the lower thermal conductivity of JSC-1A than that of FJS-1 could be the differences in the ratio of the mineral phases, and phase boundaries between the mineral phases.
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INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMOPHYSICS 43(7) 2022年7月 査読有りThis study aimed to measure the thermal effusivity distribution on a lunar regolith simulant (FJS-1) using a thermal microscope and to calculate the average thermal effusivity and thermal conductivity using density and specific heat. Moreover, discussions were conducted based on the results of the microstructural analysis of the sample. The FJS-1 particles were embedded in an epoxy resin and polished to a mirror finish. The samples were analyzed using scanning electron microscopy equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). X-ray diffraction (XRD) was performed to identify the mineral phases in FJS-1. The results of SEM-EDS and XRD showed that a single sand particle was composed of several minerals, such as anorthite and olivine. Then, the thermal microscope was used to obtain the distribution of the thermal effusivity of a particle from the mirror-finished sample in a 1 x 1 mm(2) area with intervals of 10 mu m. The measured thermal effusivity correlates with the SEM image of the sample. Anorthite has a small thermal effusivity of 1.99 +/- 0.31 kJ center dot s(-0.5)center dot m(-2)center dot K-1, while olivine has a large thermal effusivity of 2.73 +/- 0.35 kJ center dot s(-0.5)center dot m(-2)center dot K-1. In both cases, the thermal effusivity was found to be of the same order of magnitude as the reported values. The average thermal effusivity and conductivity of a single particle were determined to be 2.4 +/- 0.6 kJ center dot s(-0.5)center dot m(-2)center dot K-1 and 2.6 +/- 1.3 W m(-1)center dot K-1, respectively, based on the proportion of existing phases.
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International Journal of Thermophysics 43(6) 2022年6月 査読有りAbstract In recent planetary exploration space missions, spacecraft are exposed to severe thermal environments that are sometimes more extreme than those experienced in earth orbits. The development of advanced thermal control materials and devices together with reliable and accurate measurements of their thermophysical properties are needed for the development of systems designed to meet the engineering challenges associated with these space missions. We provide a comprehensive review of the state-of-the-art advanced passive thermal control materials and devices that are available for space applications, specifically, variable emissivity thermal control materials and microelectromechanical systems (MEMS), radiofrequency (RF)-transparent and/or tunable solar absorptivity and total hemispherical emissivity thermal control materials, and a passive re-deployable radiator with advanced materials and insulation. Prior to our in-depth review of these thermal control materials, we briefly summarize the thermal environments surrounding spacecraft, the characteristics of thermophysical properties for spacecraft materials that differ from those of materials for ground use, and the significance of solar absorptivity and total hemispherical emissivity for passive thermal control in space. In all four topics of materials and devices, the following subjects are overviewed: the basic principle of passive thermal control techniques in space, the measurement of thermophysical properties of those novel materials, simulation and/or on-orbit verification thermal performance tests, degradation tests in space environments, and some aspects of the implementation of the above-described materials and devices in actual space missions.
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熱物性 : 日本熱物性学会会誌, Japan journal of thermophysical properties 35(3) 97-104 2021年8月 査読有り
MISC
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令和2年度宇宙航行の力学シンポジウム = Symposium on Flight Mechanics and Astrodynamics: 2020 2020年12月令和2年度宇宙航行の力学シンポジウム(2020年12月14日-15日. オンライン開催) Symposium on Flight Mechanics and Astrodynamics: 2020 (December 14-15, 2020. Online Meeting) PDF再処理の為、2023年3月8日に差替 資料番号: SA6000164044
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日本航空宇宙学会誌 68(5) 142-148 2020年<p>我々は,国際宇宙ステーション日本実験棟「きぼう」の船外簡易取付機構(ExHAM)を利用し,次世代宇宙機への搭載を目指して開発している放射率可変素子,多層膜型熱制御フィルムなどの高機能熱制御材料の耐宇宙環境評価試験を実施している.本実験では,1~3年間,高度約400 kmを飛翔する国際宇宙ステーションの軌道環境に上記の熱制御材料を曝露し,紫外線,放射線,熱サイクルを原因とする劣化について,曝露前後の熱光学特性などを測定することによって評価を行う.高機能熱制御材料は,一般的な熱制御材料と異なる材料,構造,原理を使用していることから,軌道上での劣化現象が従来の熱制御材料とは異なる可能性がある.そのため,曝露後の試料を回収することによって劣化状態を直接確認することはたいへん有効な方法である.本稿では,今回の曝露試験の概要と試験に供している高機能熱制御材料について紹介する.</p>
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日本惑星科学会誌遊星人 27(3) 258-261 2018年<p> 日陰運用の難関である低温対策と省エネの工夫について報告します.熱制御は,日陰前に探査機全体を昇温し日陰初期は余熱で保温し,日陰中は最低限の温度を保つという対応策をとりました.バッテリについては,温度と充電状態を可能な限り低く維持し,容量劣化を低減してきています.長時間日陰中は,消費電力の削減に加え,安全な範囲でバッテリの過充電や昇温を行い,放電容量の最大化を図りました.その結果,打上げ前設計の最大日陰時間を超える長くて寒い夜を無事乗り切りました.</p>
書籍等出版物
1講演・口頭発表等
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第32回宇宙構造・材料シンポジウム:講演集録 = Proceedings of 32nd Symposium on Aerospace Structure and Materials 2016年12月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)第32回宇宙構造・材料シンポジウム(2016年12月9日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 (JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000087030レポート番号: B14
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宇宙科学技術連合講演会講演集 2016年9月6日 日本航空宇宙学会平成29年度宇宙航行の力学シンポジウム(2017年12月7日-8日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000124023
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日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2012年 公益社団法人 日本セラミックス協会ペロブスカイト型マンガン酸化物La1-xSrxMnO3-δ (以下、LSMO) は金属-絶縁体相転移を示す。これは反強磁性絶縁体のLaMnO3にSr2+を固溶するとMn3+の一部がMn4+になり、MnとOの混成軌道を経由したMn3+からMn4+への電子遷移の発現による強磁性金属が現れる事に起因する。O2-を介したMnイオン間の電子遷移のしやすさを決めるMnとOの結合状態によって、相転移温度は大きく変化する。この性質を利用して人工衛星の表面にLSMO焼結体タイルを貼ることで、自己熱制御が可能となることが実証された。LSMO焼結体を薄膜化することで、軽量化や施工性向上等が期待されることから、我々は自己熱制御材料に適したLSMO薄膜の作製を目指した研究を行なっている。本報告では、Mnの価数やMn-O-Mnの結合状態に影響を及ぼす酸素欠損量と残留応力が相転移温度に与える影響を評価し、室温付近に相転移温度を持つLSMO薄膜作製とその熱放射率測定について報告する。
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日本物理学会講演概要集 2012年 一般社団法人 日本物理学会
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日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2011年 公益社団法人 日本セラミックス協会(La0.764Sr0.137)MnO3-δ(以下、LSMO)の組成をもつLSMOをPLD法によってYSZ(001)基板上に製膜した。製膜条件は製膜温度が730℃、製膜圧力が6.7×10-2Pa、酸素流量は0.5SCCM、製膜時間は3時間であった。得られた膜を4枚に切り出した後、3枚に対して750℃、800℃、850℃で3時間アニール処理を行った。各LSMO膜は強い(110)配向性を有しており膜厚は1.8μmであった。各LSMO膜の金属-絶縁体相転移温度をVSMによる磁化測定から得られた温度-磁化曲線より求めたところ、アニール温度が上昇するにつれて金属-絶縁体相転移温度が上昇する傾向が得られた。この結果が得られた要因としてアニールによる応力状態の変化がMn原子間距離の変化をもたらしたことが挙げられると予想される。
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Thermophysical properties 2009年10月27日
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スペース・エンジニアリング・コンファレンス講演論文集 2009年 一般社団法人 日本機械学会The authors have developed a new thermal control device called Smart Radiation Device (SRD) for space use. SRD regulates amount of heat radiation to space without mechanism unlike conventional thermal louvers. Its variable emittance function is based on the metal-insulator transition of the ceramic material, La_<1-x-y>Sr_xCa_yMnO_3. The authors have developed two types of SRD, bulk-type and the thick film type and conducted flight demonstration of them on MUSES-C "HAYABUSA" and INDEX "REIMEI" respectively. Flight temperature data proved that bulk-type and thick film type SRD saved heater power and suppressed temperature drop as expected. We have been developing third type of SRD, which is with multi-layer solar reflecting coating. We have achieved drastic reduction of solar absorptance from 0.81 to 0.2. The Multi-layer type SRD is now subjected to atomic oxygen (AO) simulation test as the final step of qualification. Moreover, we expect that SRD is also effective for energy conservation of terrestrial products such as house, window glass and so on.
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自動制御連合講演会講演論文集 2008年 自動制御連合講演会ここでは、宇宙における温度測定について2題を述べる。1例の無線タイプのマルチチャンネル温度計測システムは、3200チャンネルを約2分で測定が可能で、その測定範囲は-120~+125℃で、不確かさは±0.5℃ある。2例のクリスチャンセン効果による非接触広レンジ温度測定法は、クリスチャンセン波長において広い温度範囲に渡って放射率が常に1になる基準サンプルを基本とした、非接の温度測定法である。測定範囲は-100~+1500℃である。
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電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005年9月7日 一般社団法人電子情報通信学会
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日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2004年 公益社団法人 日本セラミックス協会ペロブスカイト材料であるLa1-xSrxMnO3材料を用い、全く新しい熱制御デバイスである熱放射率可変素子を開発し、宇宙衛星への搭載、実用化を行った。採用した材料は室温付近に相転移点(Tc)を有し、低温側では強磁性金属、高温側では常磁性絶縁体である。開発した素子は厚さ約70μmの薄型軽量のセラミックスタイル状。温度上昇に伴って半球熱放射率が0.35から0.75まで電気的あるいは機械的制御なしに自動的に変化し、衛星内部の温度制御を行う。現在、本素子は小惑星探査機(MUSES-C「はやぶさ」)に搭載され宇宙軌道上で実用評価中である。
主要な所属学協会
4Works(作品等)
7主要な共同研究・競争的資金等の研究課題
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2021年4月 - 2024年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 2020年7月 - 2022年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 2016年4月 - 2019年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究 2014年4月 - 2016年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 2013年4月 - 2016年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 2010年 - 2012年
産業財産権
6学術貢献活動
3● 指導学生等の数
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年度2021年度(FY2021)博士課程学生数0人連携大学院制度による学生数2人(東京理科大学大学院)技術習得生の数1人(慶應義塾大学)、2人(慶應義塾大学大学院)
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年度2020年度(FY2020)博士課程学生数0人連携大学院制度による学生数3人(東京理科大学大学院)技術習得生の数1人(東京理科大学)、3人(慶應義塾大学大学院)
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年度2019年度(FY2019)博士課程学生数0人連携大学院制度による学生数3人(東京理科大学大学院)技術習得生の数1人(東京理科大学)、2人(慶應義塾大学)、2人(慶應義塾大学大学院)
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年度2018年度(FY2018)博士課程学生数1人連携大学院制度による学生数1人(東京理科大学大学院)技術習得生の数2人(東京理科大学)、1人(慶應義塾大学)、2人(慶應義塾大学大学院)
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年度2022年度(FY2022)博士課程学生数0人連携大学院制度による学生数2人(東京理科大学大学院)技術習得生の数1人(慶應義塾大学)、1人(慶應義塾大学大学院)、1人(東京理科大学)、1人(新潟大学大学院)
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年度2023年度(FY2023)博士課程学生数0人連携大学院制度による学生数1人(東京理科大学大学院)技術習得生の数1人(慶應義塾大学)、2人(慶應義塾大学大学院)、2人(新潟大学大学院)、1人(上智大学大学院)
● 所属する所内委員会
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所内委員会名化学物質専門部会(2019.12~現在)