太陽電池パネルに堆積したレゴリスの付着に関する研究
九州⼯業⼤学 ⼯学部 宇宙システム⼯学科
機械宇宙システムコース 学⼠課程 4 年

豊⽥研究室 佐藤美幸

上のレゴリスを帯電させ、パネルを

1.研究背景ロケット打ち上げコストの低下や、宇宙船、ロボットなどの技術の進歩により、世界各国の宇宙活動が活発化しており、宇宙活動の⽞関⼝として注⽬されているのが⽉であ

⽔平、垂直にすることによる発電量の変化を調べることである。
３.実験装置および⽅法

汎⽤真空チャンバーを⽤い真空中で実験を⾏なった。

る。問題になっているのが⽉レゴリ
スである、レゴリスはパウダー状の⼩さな砂であり、⽉⾯はほぼ全体がレゴリスに覆われていることが分かっている。

図２：実験模式図

図２が実験模式図である。モーターに太陽電池パネルを接続し、パネル上にレゴリスを撒いた。１、待機中 ２、真空中 ３、真空中ベーキング の３つの場合に分け実験を⾏った。
図１：⽉レゴリス

４.結果と考察

レゴリスは宇宙線などの影響を受け実験前後の写真で imageJ を用いた画

帯電している、このため宇宙服や探像解析により２値化し、露出面積の変化査機等に付着しやすく、視界不良、をパーセンテージ化した。３つの場合で装置の根詰まり等の故障を招く。

比べたが有意な差はなかった。

2.研究⽬的今後、⽉⾯基地や⽉⾯機器で太陽５.まとめと今後の課題

１、電子銃を用い模擬レゴリスを帯電電池が使⽤されると考えられていせるる。帯電したレゴリスが太陽電池パ２、帯電し飛んだ模擬レゴリスが太陽電ネルを覆うと、発電能率が落ち、活池パネルに付着するか、また付着すると動において致命的な⾜⽌めになる可して堆積するか観察する能性がある。レゴリスの帯電付着の本実験では、レゴリスを帯電させることメカニズムを研究することは必要とが出来なかったため、帯電させることを課されている。

題とした、また、太陽電池の性能を VI カ

本研究では真空中で太陽電池パネルーブを⽤い調べることも必要である。

Study on the adhesion of regolith deposited on solar panels
Kyushu Institute of Technology, Department of Space Systems Engineering
Mechanical Space Systems Course Bachelor's Degree 4th year Miyuki Sato
1. Research background
The moon is attracting attention as agateway to space activities, as spaceactivities around the world are becoming
more active due to lower rocket launch

Figure 2: Schematic diagram

costs and technological advances inFIG. 2 is a schematic diagram of anspacecraft and robots. The problem is theexperiment. I connected a solar panel tolunar regolith, which is a small powdery

the motor and sprinkled regolith on thesand, and it is known that the lunar

panel. Experiments were conducted insurface is almost entirely covered withthree cases: 1, waiting, 2, in vacuum 3, andregolith.

baking in vacuum.

Regolith is charged under the influence of

4. Results and discussion

cosmic rays, etc., so it easily adheres toThe photographs before and after thespacesuits, spacecraft, etc., leading to poor

experiment were binarized by image

visibility and clogging of the equipment.

analysis using imageJ, and the change in

2. Research purposethe exposed area was quantified. We

It is thought that solar cells will be used incompared the three cases, but there waslunar bases and lunar equipment in theno significant difference.

future. If a charged regolith covers the

5. Summary and future issues

solar panel, it will reduce power

1. Charge the simulated regolith with angeneration efficiency and can be a fatal

electron gun

stumbling block in activity. It is necessary

2. Observe whether the simulated regolith

to study the mechanism of regolith chargethat has been charged and flew adheres toadhesion.

the solar cell panel or if it adheres andIn this research, we charge the legoris onaccumulates.

the solar cell panel in a vacuum andIn this experiment, it was not possible toinvestigate the change in the amount ofcharge the regolith, so it was an issue topower generation by making the panel

charge it, and it is also necessary tohorizontal and vertical.

investigate the performance of the solar

3. Experimental equipment and method

cell using the VI curve.

The experiment was conducted in avacuum using a general-purpose vacuum
chamber.

目次

第１章

序論 ........................................................................................................ 4

１.１ 緒言 .......................................................................................................... 4
１.２ 月面環境 ................................................................................................... 5
１.３ 月面帯電原理 ............................................................................................. 7
１.４ レゴリス ................................................................................................... 9
１.５ 類似研究紹介 ........................................................................................... 10
１.６ 研究目的 ................................................................................................. 10第2章

研究手法 ............................................................................................... 11

２.１ IMAGEJ について ........................................................................................ 11２.２ 実験装置 ................................................................................................. 12２.２.１ 真空チャンバー ......................................................................................... 12２.２.２ 電子銃 ....................................................................................................... 12２.２.３ ステッピングモーターと ARUDUINOUNO ......................................................... 13２.２.４ IR ランプ ................................................................................................... 13２.２.５ 太陽電池パネル ......................................................................................... 14２.２.６ 実験サンプル............................................................................................. 14２.２.７ 測定機器 .................................................................................................... 15２.３ 実験方法 ................................................................................................. 16２.３.１ レゴリス帯電実験...................................................................................... 16２.３.２ 太陽電池の露出面積測定............................................................................. 18第３章

実験結果 ............................................................................................... 19３.１ レゴリス帯電実験 .................................................................................... 19３.２ 太陽電池の露出面積測定 .......................................................................... 19３.２.１ 大気中 ....................................................................................................... 19
３.２.２ 真空中、ベーキング無し ........................................................................... 23
３.２.３ 真空中、ベーキング有り ........................................................................... 26
３.４ 考察 ........................................................................................................ 292

3.5 章のまとめ ................................................................................................... 29
第４章

総括 ...................................................................................................... 30

４.１ まとめ ..................................................................................................... 30
４.２ 今後の課題 .............................................................................................. 30
引用文献 ............................................................................................................ 31
謝辞 ................................................................................................................... 32

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