深宇宙探査技術実証機DESTINY+に向けた可逆展開ラジエータの研究開発状況

摘要

宇宙機に搭載される電子機器の高性能化及びミッションの多様化に伴い，発熱密度が著しく増加している．搭載されている電子機器を許容温度範囲内に収めるため，現在，多くの宇宙機ではヒータとラジエータの組み合わせにより熱制御が行われている．地球周回衛星等の外部熱環境の変化が小さい場合，この方法は最もシンプルかつ信頼性が高いため優れているといえる．一方で，惑星探査機等の外部熱環境変化が大きい場合では，ヒータの使用電力の増加やラジエータ重量増加により効率の悪い熱制御方法であるといえる．電力リソースの限られている宇宙機では熱制御に使用する電力は極力少なく，また打上げ費用の観点からもより軽量であることが望ましい．以上のような背景から，展開収納を自在に行うことができる可逆展開ラジエータに注目が集まっている．そこで本研究ではReversible Thermal Panel（RTP）を提案する．RTP とは，熱源が高温時は放熱面を展開することで放熱を促し，低温時には放熱面を収納することによって放熱量を抑制することができるフレキシブルなラジエータであり，長野らによって提案された自律熱制御デバイスである．Fig. 1にRTPの動作模式図を示す．RTP の特徴として，展開収納に形状記憶合金を使用することにより無電力で幅広い熱入力量に対応することができる点，ラジエータフィン面内の熱拡散には，フィン自体に高熱伝導材を用いることによりラジエータの軽量化及び簡略化を行っている点などが挙げられる．一方で，宇宙実証例が未だないことが現状である．