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1.題名 第9回（平成18年度）選定 宇宙環境利用に関する公募地上研究 研究成果報告書（概要版） 2.研究期間 平成18年度?19年度 3.研究分野 宇宙利用技術 4.研究区分 宇宙利用先駆研究 5.研究テーマ名 繰返しレーザーパルスによる任意力積発生実証実験 6.研究者名 佐宗章弘、酒井武治、森浩一 7.所属機関 名古屋大学 8.研究成果概要 宇宙空間での運動制御のためにレーザーパルスを利用できると、遠隔制御が可能になり、他の手段に 比べて格段に廉価なシステムを構築できる可能がある。宇宙空間で必要とされる力積は大小様々であ り、任意の大きさの力積を発生させるためには最適なエネルギー密度のレーザーパルスを繰返し照射 することが必要になる。しかし、繰返しパルスに対する表面状態、温度場、アブレーション状態の変 化と力積特性への影響についての研究は世界的に見ても皆無に等しく、これを特に実験的に明らかに することを目的として実験研究を行った。10-2Paの雰囲気圧力のもと、最大時定数27sのインパルス スタンドに取り付けられたポリアセタールにTEA(Transversely- Excited Atmospheric)炭酸ガスレー ザーパルスを照射することによって発生する力積を、レーザーエネルギー（密度）、繰返し周波数、繰 返しバースト数を変化させて測定し、その特性を調べた。また、関連するアブレーション圧力測定実 験、垂直打上げ実験を行った。以上のことから、以下の研究成果が得られた。 ? 最長２秒までの作動時間内で発生する力積を９９％以上の精度で測定できる長時定数振子を開発 した。 ? ポリアセタールをターゲットしてTEA炭酸ガスレーザーパルスを繰返し照射した（50Hz、100回ま で）結果、材料の初期状態に依存して力積が低下するが、いずれの条件においても10回程度照射 後はほぼ一定の力積が得られることがわかった。ただし、レーザーパルスを繰り返すにしたがっ て力積は僅かに増加することがわかり、これはアブレーション面にクレーターが形成されること による光学的、流体力学的な効果によるものであることがわかった。 ? 力積値は、雰囲気圧力が低いときの方が大きくなり、過去の自由飛行実験の結果と一致した。 ? 上記力積特性は、フルーエンス（レーザーエネルギー密度）にも影響を受ける。フルーエンスが 高過ぎる（30J/cm2）場合、照射回数を重ねると、クレーターのアスペクト比（深さと直径の比） が１以上になり、却って力積が低下することがわかった。 ? ポリアセタール、アルミに対して、TEA炭酸ガスレーザーパルスあるいはNd:YAGレーザーパルス を照射したときに発生する圧力の時間履歴を、速度干渉計（VISAR）を用いることにより計測する ことができた。 ? レーザーアブレーション駆動管内加速装置によって、繰返しレーザーパルスでのプロジェクタイ ル打上げ実験に成功した。特に、加速管内でアブレーションガスを閉じ込めることによって、運 動量結合係数が3倍程度にまで高められることが示された。 ?アルミ―Nd:YAGレーザーパルスによる力積発生の数値シミュレーションに成功し、雰囲気空気の影 響などが明らかになった。 また、今後の課題として、下記のことがらが挙げられる。 ?より広範な条件での作動特性の解明 ?宇宙空間で使用可能な高出力高繰返しパルスレーザーの開発 ?宇宙空間への可搬性向上のため、粉体の繰返しレーザーパルスアブレーション特性の解明。 9.論文?特許等 , 1. Koji Suzuki, Keisuke Sawada Ryota Takaya, Akihiro Sasoh “Ablative Impulse Characteristics of Polyacetal with Repetitive CO2 Laser Pulses,” Journal of Propulsion and Power, submitted 2. Kohei Anju, Keisuke Sawada, Akihiro Sasoh, Koichi Mori, Eugene Zaretsky, “