2022年7月

第823号

耐原子状酸素コーティング技術の国際標準化
国立研究開発法人

宇宙航空研究開発機構

研究開発部門 第一研究ユニット

研究領域主幹木本雄吾

2022 年 9 月 27 日「ISO 23129：2021 Space

す危険性もある。宇宙空間での実際の劣化状

system-Thermal control coatings for spacecraft -況については、Banksらの文献［2］が有名でAtomic oxygen protective coatings on polyimide

あるが、ここでは別の例について紹介したい。

film」が発行された。本ISOは原子状酸素耐

NASAは「A Researcher s Guide to International性を持つ各種コーティングを付与したポリイ

Space Station Space Environment Effects」と題

ミドフィルムに関して、特性要求、各種試験

し、科 学 者 向 け に 国 際 宇 宙 ス テ ー シ ョ ン

要求並びに各種コーティングの特徴及び適用（International Space Station（ISS））を研究プラッガイドラインを規定したもので、日本が主導

トフォームとして利用をする際、宇宙環境のして成立した。本標準内容及び本標準に関わ点で注意するべき点について紹介している

る背景、成立の経緯等および今後の展望につ［3］。その中で、図1はAOを中心とした宇宙環

いて、既存の資料等を参照しながら解説す

境と材料への影響を示す例として示されている。本標準制定プロジェクト推進においてる。図 1 の 画 像 は Long Duration Exposure

は、New work item Proposal（NP）登録前にスExperiment（LDEF）長期曝露実験施設へ搭載

テークホルダーからのニーズ収集、各種試験された重イオン計測実験装置のフライト前後

データの取得を行った。国際技術審議に際し（LDEFは1984年4月7日にスペースシャトルてはこれら試験データや文献を提示し、論拠

チャレンジャーで打上げ。1990年1月12日にスを明確にして審議を進めた。このような入念ペースシャトルコロンビアで地球に帰還、回な準備活動が本標準制定へ功を奏した。

収。軌道上（高度400km-286km）に結果的に69か月間（5.7年間）滞在した）であるが、重1. 原子状酸素とその影響

イオン計測センサの前面に設置されたMLI最

原 子 状 酸 素（Atomic Oxygen（AO）、以 下

表層（白色コートされたAl裏面蒸着カプトン®）

AOと呼ぶ）とは何であろうか。AOは高層大は取り付け部が破損、捲りあがっている状態

気の成分の一つに過ぎない。しかしながら、となっている。JAXAは国際宇宙ステーション

それは低軌道を周回する衛星の材料設計に大等を利用して、宇宙材料曝露実験を行ってき

きな影響を及ぼす［1］。特に多層断熱材（Multi

た［4］。きぼう搭載材料曝露実験装置においLayer Insulator（MLI））の最外層である有機材て、8.5か月間宇宙空間に曝露され、地上へ回料を浸食し、ボロボロにしてしまう。
この結果、収された耐原子状酸素性処理をしていないブ

熱的、機械的に影響が起こるだけでなく、ちラックカプトン®は図2に示すとおり、半分以

ぎれた破片、粒子が他の機器に悪影響を及ぼ

上が消失していた［5］。このように、有機材
1

トピックス（a）フライト前
図1（b）フライト後LDEF実験で搭載された実験機器のフライト前後の写真［2］半分以上の領域がAOによって消失

1cm（a）軌道上の材料曝露実験装置（2009年7月撮影）
図2（b）地上回収ブラックカプトン®

きぼう搭載材料曝露実験装置におけるAOの影響［4］

料を低 軌道で 使 用する場 合、ミッションになどの無機物は優れた耐原子状酸素性を示

よっては適切な対策が不可欠である。

す。これらを耐放射線性、耐熱性が優れた有機フィルムであるポリイミドへ施し、宇宙用

2. 耐原子状酸素性材料の課題と新材料［6］熱制御材料の最外層として使用することが、上述のとおり、原子状酸素は有機物表面を

従来から行われている。しかしながら、地上浸食する。単層、多層断熱材等の熱制御材、取り扱いの上で課題はある。図3にフライト

塗料等の有機材料は表面が浸食され、熱光学

プロジェクトで実使用を予定していたMLIの特性が変化する上に材料自体の構造が変化す

表面観察結果について示す。本MLIは衛星シるために、強度的な低下も生じる。

ステムへ引き渡す前に、表面を走査電子顕微

耐原子状酸素性の付与、即ちコーティング

鏡（Scanning Electron Microscope：SEM）で技術は、対策の一つである。例えば、酸化イ

観察したところ、ITOコーティングに点、線

ン ジ ウ ム ス ズ（ITO）、ゲ ル マ ニ ウ ム（Ge）状、格子状の傷が多数発見された（図3（b）

2

2022年7月

第823号は一例）。本MLIはコンポーネント側で各種

Geコートブラックカプトン® は優れた宇宙

PFM試験（電気性能、振動、衝撃、熱真空試

環境性（原子状酸素、紫外線、放射線）、且験）を経たものであるが、慎重に扱っていた

つ導電性、電波透過性を持つことから、10数にも関わらず、このような表面状態であり、年前までは良く使用された。しかしながら、

ITOコーティングの欠陥が生じていた。この衛星の組み立て段階で、変色をたびたび起こような微小な欠陥は、文献［2］に示された

し、射場での交換を余儀なくされた。図4はような「原子状酸素起因の劣化」の起点にな

筑波宇宙センターにおいてデシケータ内で長り、軌道上にて同様な事象を引き起こす可能

期保管（約9年間）されたGeコートブラック性が高い。ITOは優れたAO耐性を持つ材料

カプトン ® である。中央部がGeコート特有のではあるが、透明で極めて薄い（ナノレベル）

灰色が無くなり、下地のブラックカプトン ®

無機コーティングであるために、目視によるの黒色が見えている状態である。この理由は表面状態の確認ができず、またためGeの変質によるものであるが、このようにに地上での取り扱いに際し、割れやすいとい硬い

Geコーティングは地上での取り扱いが難し

う欠点が存在する。

い材料である。

5μm（a）観察したMLIの外観（b）表面損傷（SEMでの拡大画像）の例
図3

図4

MLIの実際［6］長期間保管されたGeコートブラックカプトン®［6］3

トピックス

これら課題を克服するべく新しいタイプのいたため、新しい国際標準を作成する機運が有機-無機ハイブリッド材料であるシルセス

起こり、議論が活発に行われる土壌が形成さキオキサン（Silsesquioxanes）を使用したコーれた。

ティングの研究を行った。本コーティングは耐原子状酸素性だけではなく、耐宇宙環境性と取扱いを両立させたコーティングとして研究がすすめられた。

3.1

国内での審議一方でWG6や2項で述べた課題や研究の動向 に 関 連 し て、経 済 産 業 省 委 託 事 業［8, 9,

一方、母材自体に耐原子状酸素性を持たせ

11, 12］が2015年から2017年まで、2014年のたポリイミドの研究も進めている。「シロキフィージビリティスタディを経て行われた。

サン変性ポリイミドシート（BSF-30）」は無宇宙機システムメーカ、材料メーカ、大学、機コーティングを必要とせず、AOに曝露さ宇宙機関の主に宇宙材料の専門家が委員としれることにより自分自身で表面に保護膜となて終結し議論を行った。計4年間の活動におるSiO2層を生成できることができる。そのたいて、コーティング技術の有用性及び国際標

め、MLIの最外層の他、積層構造物の母材等、準としての可能性、課題を明確化するととも広い応用が期待されている。

に、国内、海外の宇宙機システムメーカ、材料メーカから耐原子状酸素コーティング技術

3. 国際標準化の検討
ISO/TC20/SC14（宇宙システム・運用分科に対する国際標準への要望を聴取し、ニーズを整理した。

委員会）［7］内に7つある分科会の一つとし2014年のフィージビリスタディにおいてて常設されたWG6（材料・工程）は宇宙機

は、国産の耐原子状酸素コーティング技術にで用いられる材料及びその取扱い等に関連ついて国内の原子状照射試験機関による評する技術標準を審議する専門委員会である。

価、本技術を世界に先駆けて国際標準化する

本 WG6 に お い て、2014 年 2 月 に ISO16691

ための調査、及び国際標準化に向けた課題のThermal Control Coatings for satellites and洗い出しを行った［8］。シルセスキオキサン

spacecraft -General requirements 衛星及び宇宙を使用した新しいコーティング及び既存技術機に適用する熱制御コーティングへの基本であるITOコーティングを施工したポリイミ

要求が 制 定 さ れ た。ISO16691は 宇 宙 機 のドフィルムに対し、神戸大学・九州工業大学・

熱制御用塗料への特性要求及び工程要求を

JAXA の3機関にて原子状酸素照射試験を実規定する標準である。本標準の下位文書とな施し、コーティング性能を評価した。照射後る規格群の整備が議論、計画された。下位文の質量、及び熱光学特性を計測した結果、新書にはISO16691に記述されない種類別コー開発コーティングは既存ITO コーティングとティングの仕様や工程が含まれる。「耐原子

ほぼ同等の充分な耐原子状酸素保護性能を示状酸素コーティング」技術はこの文書体系のした。同時に国内、海外宇宙メーカから耐原

一部を構成するものの例として、日本より

子状酸素コーティングに関する国際標準へのWG6へ提案したものである。AOによる浸食要望等を聴取した。結果、既存を含む各種コー

は低軌道宇宙機に共通する課題であり、材料

ティングに対する全般的な要求項目（機械特メーカ及び宇宙機システムメーカが本技術

性、熱光学特性、耐宇宙環境性、施工性等）の重要性及び標準の市場適合性を理解してと各種コーティングの特性・特質、選定指針

42022年7月

第823号にニーズがあることが判った。これら調査結明するためである。この質量減少がコーティ

果から宇宙用コーティングを規定する国際標

ング欠陥部のベースフィルム浸食によるもの

準の制定は、これまでの取得データ及びこれ

か ど う か を 試 験 及 び 解 析 に よ り 評 価 し た。

から追加試験で得られるデータがあれば十分

SEM 観察では、シルセスキオキサンの欠陥に可能であると判断された。また原子酸素照は他無機コーティングより優位に少なかっ射試験等、試験方法が国際的に確立されていた。AO非照射で真空放置したところ、アウない特性要求項目がある等の課題も明らかとトガスのみによる質量減少は機械負荷及びなった。

AO照射による減少量の1/4〜1/2程度であっ2015年以降の活動においては、不足していた。よってシルセスキオキサンからのアウトた基礎データを取得するとともに、標準試案

ガスは極めて少ないことが確認された。地上を作成し国際会議の場で提案するための準備

AO 照射において、SQ 表層には約20nm 厚のを行った。不足していた基礎データの一つとSiO2層が形成されていることは透過型電子顕して、地上ハンドリングの際に生じた擦り傷

微鏡（Transmission Electron Microscope（TEM））

等がAO耐性にどのように影響を及ぼすかをによる分析でわかっている。無機化（SiO2層評価した。この定量的評価のために、屈曲及形成）に伴う有機基の離脱による質量減少をび摩擦負荷を4種（SiOx、ITO、Ge、シルセ

解析的に評価したところ、理論質量減少は試

スキオキサン）のコーティングコートポリイ験値とよく合致した。以上より、AO照射に

ミドフィルムに加え、負荷後の試料にAOをよるシルセスキオキサンの質量減少はSiO2層照射し、照射後の質量、熱光学特性の変化を形成に伴う有機基の離脱によるもので、コー計測した。また帯電解析に必要な二次電子放ティングの脆弱性が原因ではないと説明でき

出計数、光電子放出計数、体積抵抗率、表面た［11］。

抵抗率の計測を行った［9］。

一方で本標準の確立を世界的な合意を経てこれら地上評価試験を行う一方で、シルセ実施するため、国際的に大きなシェアを持つ

スキオキサンコーティングコートポリイミと考えられる米国のMultek社（Sheldahlブラドフィルムの宇宙環境曝露実験の準備を開ンド）及びATU社へ標準化活動への参画を打始した。本サンプルは「きぼう」日本実験棟診した。ATU社からは活動参加への同意を得

簡易曝露実験装置（ExHAM）において行わることができ、その後標準の内容がフェーズれたカーボンナノチューブの宇宙曝露実験

アップする度に貴重な意見を聞くことができ［10］において、耐AO対策として使用されたた。耐 AO コ ー テ ィ ン グ を 製 造 す る 仏 国 のものである（図5）。この分析結果は、宇宙実

MAP社の協力も得られた。

証データとして、本標準の参考データとなりえる。

最終年である2017年においては、識別された課題である国際的にも確立されていない特2016年においては前年度摩擦・機械負荷を性試験方法の検討及び宇宙から帰還したシル

行ったサンプルの詳細分析（SEM等）を行っ

セスキオキサンコートポリイミドフィルムのた。これは前年度、摩擦・機械負荷後にAO分析を行った［12］。前者の検討結果として、照射した4種コーティングを比較評価したと

コーティングコートフィルムの体積抵抗率はころ、シルセスキオキサンの質量減少が他無

ベースフィルムに大きく依存していることが機コーティングに比して大きかった理由を解判明したため、表面抵抗率と体積抵抗率両方
5トピックス

図5

国際宇宙ステーション上に設置されたExHAMについて標準に記載すること、コーティング

のみの特性ではなく、コーティングを施工し/ベースフィルム間の密着性評価にはクロス

た熱制御フィルム全体の特性に関心がある

カット法（主に塗料の密着性評価に適用されとの指摘があった。例えば熱光学特性はコーる）は適さないため、テープ引きはがし試験

ティングの有無による変化はほぼ無いと言のみとすること等の結論を得た。後者についえる。コーティングの保護機能が健全であれて国際宇宙ステーション進行方向（RAM面）

ば熱光学特性はAO照射によって変化しない。

に1年4か月間曝露した試料を地上回収し、観但し紫外線、放射線はコーティングを透過す察を行った。TEM分析では、シルセスキオ

るため、ベースフィルムの熱光学特性を変化

キサン最表層に120nm程度のSiO2 層が観察ささせる可能性がある。また耐AO特性を主眼れた。施工時に1μm 程度だったシルセスキとするも、耐AO性だけではなく、アウトガ

オキサン層は670nm程度に薄くなっていた。

ス特性、耐放射線性等、宇宙機での使用を前

AO被曝の大きいRAM面では、昨年度回収し提として他の特性を含めた標準にするべきた後尾側（Wake面、SiO2層約50 nm）に比しとの要望があった。これら議論を経て、標準てより厚い無機酸化層が形成されることがの対象範囲について当初はベースフィルム判った。この無機酸化層がAOを阻止する。

を含めずコーティングのみとすることを提下層のポリイミドフィルムの浸食を防ぐ保護案していたが、合意には至らず、①コーティ機構がこのように宇宙環境において実証されングのみ、②ポリイミドフィルム上のコー

た。

ティング、③各種フィルムとコーティングの3案について検討することとなった。結論と3.2

WG6での国際審議

して、ベースフィルムを宇宙用フィルムとし

3.1項に示す活動と同時並行で上述のWG6て代表的なポリイミドフィルムに絞り、タイ

内においても本耐AOコーティング標準の議

トルを「Thermal control coatings for spacecraft論を行った。フィルム特性は、使用している- Atomic oxygen protective coatings on polyimide

コーティングの量が微少（厚みが薄い）であfilm（ポリイミドフィルム上の耐原子状酸素るためにコーティングによってほとんど影性コーティング）」として再度国際会議の場

響を受けない。ユーザとしてはコーティング

で 説 明 し た。標 準 の 制 定 効 果 に つ い て は、

62022年7月

第823号

コーティングコートフィルムに求められる一律条件を課すべきではないとコメントし特性を規定することで市場への新規参入及た。WG参加者から、数値要求には許容範囲

び価格競争を促進し、購買者により多くの選（幅）を持たせるべきとの指摘があった。コー

択肢を与えると説明した。国際審議を通じ、

ティング厚の計測方法について、仕様の10%材料メーカ（側）とユーザ（宇宙機メーカ）

以内との精度要求は実現可能かどうか指摘が（側）双方の要望が明確化できたと考える。

あり、確認することとした。

材料メーカにとっては、ユーザ（宇宙機メー2019 年 以 降 に お い て 、 2020 年 初 旬 のカ）によってデータ提示・試験の要求が異な

Committee draft（CD）登録を目指し、各種コ

り、都度対応する負荷が高いとの課題があっメントに回答しながら標準文書へ具体的に反た。一方、ユーザ（宇宙機メーカ）からは複映を行った。AOフルエンスについては、充数の材料の特性データを一律条件で取得・提分な耐AO保護性能を持つコーティングであ示してほしいとの要望があった。国際標準がればフルエンスが増加しても保護性能を維持

必要最小限の特性データ（並びに取得試験方

し、ベースフィルムの質量減少は伸展しない法）を規定することで、材料メーカ及び宇宙ため、2018年度提案通りとした。非常に薄い機メーカ双方の課題解決を目指すことがで

コーティング厚は、一般的な方法では測定できると考えた。

きないため、コーティング厚の計測は要求せ

これら審議を経て2017年9月にNP投票に臨ず、膜厚は工程によって管理する要求としんだ。2017年12月21日にNP投票を賛成7（伯、た。また米国の帯電放電の専門家からコメン

中、仏、日、露、ウクライナ、米）、反対0、

トがあった。特に体積抵抗率の測定手法につ棄権5（フィンランド、印、伊、ノルウェイ、

いて議論、調整を行った。測定手法は帯電放英）で通過した。これ以降、国際標準プロジェ

電の原理・原則に従って、より精密な手法がクトスケジュールに従って、主に春と秋に望ましいが、多くの材料メーカは専用の測定行われるWG6会合で議論が進むことになっ装置を有していない。また本標準技術の適用た。

は低軌道を前提にしているため、静止軌道等

2018年の会合においては、放射線試験（特と比較すれば精密な測定は不要であること及に陽子照射試験）の必要性、紫外線照射試験

び材料の帯電に関する傾向が把握できる簡易の条件、AO照射試験の条件等、耐宇宙環境的な手法で十分あることについて、専門家へ性評価の点で議論がなされた。特にAO照射

解析結果を示して議論を行い、合意に至っ

試験条件（フラックス、フルエンス）についた。

ては耐AO性の観点で重要である。AOフルエ

CD投票は2020年4月28日に終了し、Draft

ンスが多い場合は耐AO性が担保できる一方、ISO（DIS）ステージへ移行した。DIS移行へ

照射時間が長くなりコストが大きくなる。小の 賛 成 は 9 か 国（棄 権 は 5 か 国）で あ っ た。

さい場合はその逆であるが、本標準の根幹を2020年春季国際会議は新型コロナの影響で対なすものであり、議論となった。第一案とし面での会議開催ができなくなり、オンラインて、材料認定試験のAOフルエンスとして、で開催された。WG6では一会議2件程度の案

2

ISS軌道約1年に相当する1.0×10 atoms/cm

件、2時間程度を基本にオンライン会合をおを提案した。米国は、AO被曝量等の宇宙環こなった。2020年は春期会合及び秋期会合に

境条件は宇宙機の軌道によって異なるため、相当するオンラインZOOM会議が合計8回開21

7

トピックス

催された。その中で本DISドラフト内容につや他の標準文書を参考に整理したいと考えいて、技術的議論が続いた。例えば目視検査ている。

の や り 方、定 量 的 判 断 の 基 準 と い う 点 でまたCDV版においては製品品質管理の「変witness sample（後述）の写真を別資料として更管理」の項目について、上位のISO標準を追加してはどうかとのコメントがあった。本参照せよとのコメントがあった。国内WG5技術におけるコーティング厚みは概して薄く（プログラム管理検討分科会）の協力をいた（ナノレベルor 1μm程度）且つポリイミド

だき、ISO 27025：2010を参照するように改フィルムは一般的には薄い黄色のため、目視訂した。国内WG5のご協力にお礼を申し上での検査でコーティングの健全性を確認する

げたい。

ことは極めて難しい。このため、PLから別

もう一つDISフェーズの議論において、改資料で「（参考）目視検査ガイドライン」のめて品質確認試験におけるAO、紫外線、放章を追記し、限度見本等（後述）を用意し、射線の照射フルエンス要求値が議論となっあらかじめ決定した判断基準に従って検査員た。軌道上宇宙機が遭遇するAOの量についが判断すること等を既存の標準類（例えばては、宇宙環境モデルによって推定している

EN13018）と共に案として提示した。この際が、高度、対象時期の宇宙環境の状況（太陽2015年、2016年に国内で取得した摩擦・機械

活動、地磁気活動）によってその量が変化す

負荷試験後のサンプルの具体例を写真で示る。例えば高度を400kmと固定させても、宇し、コーティングコートフィルムの健全性を

宙環境の状況に応じて1020〜1022atoms/cm2/年

目視検査で確認することの難しさについて説の範囲で出力される。この記述について、1.0

明し、課題について共通認識を得ることがで

×1021atoms/cm2 という量を規定しながらも、きた。

Note（注記）へ「この試験における定量的なさ て 日 本 語 で い う と こ ろ の「限 度 見 本」

パラメータは、宇宙環境モデル、その計算、はある製品を品質上合格とするか、不合格

実証性能から定義される。これにより、宇宙と す る か の 限 度 を 示 し た 製 品 見 本 を 示 す。

で使用される材料の最低限のスクリーニング

この用語及び目視確認をする行為の国際標基準を提供する」と、注意書きを行った。ま準（英 語）化 が 議 論 と な っ た。結 果 的（そた寿命試験については推奨要求とし、AOフの後のFinal Draft ISO（FDIS）フェーズ、ISO

ルエンス、フラックス及び照射装置の種類をと し て の 成 立 時 も）に「witness sample or

記録する規定とした。紫外線、放射線照射量

criteria sample」という用語で合意されたものについて、本標準はAO耐性を主眼とするが、の、各 国 で 調 査 す る と「reference sample」

他の宇宙環境耐性についてもユーザである宇「criteria sample」即ち「良品」と比較する意見、宙機メーカから要望があったことを踏まえ推「defect sample」「fail sample」即ち「悪品」と奨要求として設定した背景を説明した。これ比較する意見が出された。「reference sample」

ら数値的根拠、歴史的背景を丁寧に説明し、という用語はISO GUIDE 30で定義されてい資料としてWG6メンバー全員と情報共有しる。お そ ら く こ れ に つ い て は、「reference

ながら議論を進めた。

sample」と比較しつつ、「defect sample」も参

このようにWG6参加各国と合意を形成し照しながら両方で判断する記述がよいと考つつDIS投票を2020年10月8日に開始し、同年えているが、次回の改訂までに各国の意見

12月31日に終了した。結果FDIS移行への賛

8

2022年7月

第823号

成は9か国（反対は0か国）であった。FDIS

表1

ISO 23129：2021の目次

フェーズ以降はルール上技術要求の大きな変Foreword

更はできない。ISO中央事務局からの編集的Introduction

なコメント対応が主ではあるが、技術的な議1. Scope論はその後も続いた。その一つにベースフィ

2. Normative references

ルムをポリイミドに限定している点であっ3. Terms, definitions and abbreviated terms

まえがき
序文

範囲
引用文献

た。具体的にはpolyethylene terephthalate（PET）

用語、定義、略語

やテフロンなどの他のべースフィルムを追加

3.1 Terms and deﬁnitions

する提案がなされた。NP前においてはベー

3.2 Abbreviated terms

スフィルムの種類は限定されていなかったこ

用語と定義省略された略語

4. General requirements and recommendationsと、2016年以降のNPに関係する議論におい

一般要求事項及び推奨事項てWG6はコーティング材のみか、ベースフィ

4.1 General

ルムも含めて議論したこと等の歴史的背景を

4.2 Visual characteristics

説明した。またコーティングの密着性は、コー

4.3 Coating thickness 塗膜の厚さ

ティング材の種類やベースフィルムによって

4.4 Thermo-optical properties

熱光学特性異なる。この議論の中でWG6は、ベースフィ

4.5 Thermal vacuum stability

熱真空安定

ルムは宇宙環境（原子状酸素を除く）に対す

一般事項
外観の特性

性

る耐久性を有し、宇宙機で汎用的に使用され4.6 AO resistance

耐AO性ているポリイミドに絞る決定を行った経緯に

4.7 UV resistance

耐紫外線性

ついても説明した。この議論は時間切れに

4.8 Radiation resistance

なったが、今後のベースフィルム拡張につい4.9 Adhesionては、ポリイミド以外のフィルムの使用実

4.10 Volume resistance

体積抵抗

績、データの有無等の今後の調整が必要であ4.11 Surface resistance

表面抵抗ると考えている。日本にはポリイミド以外の4.12 Secondary electron emission yield

フィルムへの耐AOコーティングを施工した製品はなく、基礎データもほとんど存在しな
い。

耐放射線性

密着性

二

次電子放出係数4.13 Photoelectron emission yield

光電子

放出係数

2021年7月1日にFDIS投票が開始され、8月

4.14 Thermal cycling

熱サイクル

26日に賛成10か国（反対は0か国）終了し、94.15 Repair/Retouch

補修/リタッチ

月27日に制定された。2014年のフィージビリ

4.16 Cleaning

スタディから約8年かけての成立であった。

5. Test methods

試験方法

結果的に表1に示す構成で7章、4つのAnnex、

5.1 General

一般事項

全26ページで完成した。Annex Bには日本の5.2 Visual inspection

目視検査

シルセスキオキサンの他、ITO、SiOx、Ge、

5.3 Coating thickness

塗膜の厚さ

シリコーン及び合金メタルの、市場で入手可

5.4 Thermo-optical properties

熱光学特性

能なコーティングポリイミドフィルムの各種

5.5 Thermal vacuum stability

熱真空安定

特性データを示している。

洗浄

性
5.6 AO resistance

耐AO性
9

トピックス

5.6.1 Product qualiﬁcation test

製品の認

定試験

atomic oxygen protective coatings

5.6.2 Life estimation test
5.7 UV resistance

寿命評価試験

（参考）耐AOコーティングの一般特性
Annex C（informative） Coatings selection

耐紫外線性

5.7.1 Product qualiﬁcation test

製品の認

guideline（参考）コーティング選定ガイドライン

定試験
5.7.2 Life estimation test

寿命評価試験

耐放射線性

5.8 Radiation resistance

5.8.1 Product qualiﬁcation test

Annex D（informative） Visual characteristics
guideline

製品の認

定試験

（参考）目視検査ガイドライン
Bibliography

5.8.2 Life estimation test

参考文献

寿命評価試験
4. おわりに、今後の展望

密着性

5.9 Adhesion

Annex B（informative） General properties of

5.10 Volume resistance

体積抵抗

本稿において、ISO23129ポリイミドフィル

5.11 Surface resistance

表面抵抗

ム上の耐原子状酸素性コーティングに関す

5.12 Secondary electron emission yield

二る成立経緯等について述べた。今後、低軌道における各種宇宙利用が一層進むと考えら

次電子放出係数5.13 Photoelectron emission yield

光電子れるため、低軌道環境における課題を解決する一手段としての本技術を国際標準として

放出係数
5.14 T h e r m a l c y c l i n g （ i n f l u e n c e o f

成立させることができたのは意義があるとtemperatures） 熱サイクル（温度の考える。本技術の応用に関連し、ITOなどの影響）

酸化物系耐AOコーティングはスパッタリン

5.15 Repair/Retouch
5.16 Cleaning

グ等の製膜工程が必要なのに対し、シルセス

補修/リタッチ

キオキサンコーティング、東亜合成㈱が製洗浄

6. Requirements and recommendations for

造・販売するシルセスキオキサン誘導体「SQ

要求事項及び適用に関するシリーズ」はこれまでにない、 塗れる保護

application

コーティング

推奨事項
6.1 Consideration for usage

使用上の注意識別［13］。塗れる保護コーティングとしての特徴

保護具を活かし、ポリイミド以外の材料に対しても6.2 Identiﬁcation
6.4 Packing

適用を検討しており、実際に宇宙ステーショ

梱包

7. Production program of quality assurance

品の保護材料として宇宙空間で実証されてい一般事項

7.2 Changes and revisions
7.3 Record of changes

ン補給機「こうのとり」3〜6号機の機体識別
マ ー ク（日 の 丸 と HTV 及 び JAPAN の ロ ゴ）

質保証の製造プログラム
7.1 Generalへの適用や、宇宙機組み立て途中コンポーネントの補修などへの応用が期待されている事項
6.3 Protectors

として、小ロットの宇宙用品変更及び修正変更記録る（図6［14］）。
次回改訂に関連し、当初はシルセスキオキ

Annex A（informative） Types of coatings

サンコートポリイミドに関する国際宇宙ス（参考）各種コーティング

テーションにおける宇宙実証データについて

10

2022年7月

図6

第823号

軌道上の宇宙ステーション補給機「こうのとり」3号機
及び曝露部パレットの機体識別マーク［14］Annexへまとめる予定であったが、全体的なめているとも言える。これら宇宙用材料の帯バランスから掲載を見送った。今後シルセス

電放電特性（例えば二次電子放出係数）の取

キオキサン以外のコーティング材料に関する得方法についての標準化が望まれる。

宇宙実証データについても調査し、WG6国

一方でJAXAは世界に先駆け、「超低高度」

際会議の場等で紹介しながら改訂版での反映と呼ばれる従来の低軌道よりももっと低い軌を計画したい。宇宙機メーカは材料について

道（高度300km以下）の利用を超低高度衛星の使用実績や実環境データを重視する傾向が技 術 試 験 機「つ ば め」（Super Low Altitudeあるため、これらデータを開示するのは重要

Test Satellite（SLATS））で実証した［15,16］。

と考えている。また3項で述べた通り本標準

SLATSのミッションにおいても本技術に関に関する拡張の議論や品質保証に関する整理

連した宇宙実験が行われた［17］。超低高度についての反映が今後必要と考えている。さ軌 道 は 世 界 的 に は「Very Low Earth Orbit

らに本標準制定から得られた知見として、宇（VLEO）」とも呼ばれ、昨今その利用に注目

宙機の帯電解析に必要な熱制御材料等最外層が集まっている。本軌道利用においては、耐材料の帯電放電特性の要望が強いことが分

原子状酸素技術、軌道制御技術（大気モデル、かった。中でもキーとなる二次電子放出計数

空力加熱制御、電気推進等）が鍵となりえる。

が十分取得されていない印象である。このた

SLATS等の経験を生かした国際標準の可能め相対的に寄与の小さい体積抵抗率が過剰に性も将来的に検討したいと考えている。

着目され、宇宙機における使用材料の幅を狭11

トピックス

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ナノチューブの耐宇宙環境性試験地

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Oxygen Attack in Low Earth Orbit

材料開発分野の耐原子状酸素コー

Demko,,

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Researcher s Guide to: Space
Environmental Eﬀects

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略 分 野 に 係 る 国 際 標 準 化 活 動、【戦, Oct 29, 2020

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獲実験装置及び材料曝露実験装置への展開と宇宙機用保護コーティン（MPAC&SEED）による実験概要

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尚正, 北村昭憲, 鈴木浩, 耐原子状酸［6］木本雄吾,

耐原子状酸素防護技術の素コーティングの開発状況と材料保

動向と将来, 第64回宇宙科学技術連

護効果 第56回宇宙科学技術連合講

合講演会講演集（2020）［7］宇宙システム関連ISO国際規格の開発,

演会講演集（2012）［15］佐々木雅範、 超低高度衛星技術試験

航空と宇宙 第811号（2021年7月）

機「つばめ」（SLATS）によるギネス［8］経済産業省委託、平成26年度政府戦略

世界記録 ® の達成 、日本航空宇宙学

分野に係る国際標準化活動、宇宙材料

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技術に関する国際標準化フィージビリ
スタディ成果報告書（2015）［9］経済産業省委託、平成27年度政府戦略12

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分野に係る国際標準化活動、宇宙材料の開発と運用結果

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術に関する国際標準化成果報告書（2016）

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日本航空宇宙学

2022年7月

第823号［17］木本雄吾、宮崎英治、土屋佑太、後藤亜希、行松和輝、 超低高度衛星技
術試験機「つばめ」（SLATS）搭載原子状酸素モニタ（AMO）の開発と観測成果 、日本航空宇宙学会誌69 巻 6号 p. 205-211（2021）
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