JPH11255505A - 原子状酸素収集装置 - Google Patents
原子状酸素収集装置Info
- Publication number
- JPH11255505A JPH11255505A JP10058377A JP5837798A JPH11255505A JP H11255505 A JPH11255505 A JP H11255505A JP 10058377 A JP10058377 A JP 10058377A JP 5837798 A JP5837798 A JP 5837798A JP H11255505 A JPH11255505 A JP H11255505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- atomic oxygen
- pump
- metal mirror
- atomic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 宇宙軌道上での呼吸用等の酸素として使用で
きる酸素分子ガスを生成することのできる原子状酸素収
集装置を提供すること。 【解決手段】 放物線金属ミラー１と、それによって収
集された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポン
プ２と、これをさらに補助排気するロータリポンプ３
と、最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にする
コンプレッサ４及び捕集ボンベ５とを設けた。
きる酸素分子ガスを生成することのできる原子状酸素収
集装置を提供すること。 【解決手段】 放物線金属ミラー１と、それによって収
集された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポン
プ２と、これをさらに補助排気するロータリポンプ３
と、最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にする
コンプレッサ４及び捕集ボンベ５とを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は宇宙環境、具体的
には低地球軌道を飛行する飛行体に取り付けられた原子
状酸素収集装置に関する。
には低地球軌道を飛行する飛行体に取り付けられた原子
状酸素収集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高度約１００ｋｍまでは大気の主成分は
地上とほとんど変わらないが、この高度を過ぎると、そ
れまで分子の形で存在していた酸素（Ｏ2 ）が原子の形
（Ｏ）で存在するようになる。これは太陽からの紫外線
による酸素分子の解離が酸素原子の再結合速度よりも大
きくなるためである。スペースシャトルや宇宙ステーシ
ョンが飛行する高度３００〜５００ｋｍ（低地球軌道）
では、宇宙線や紫外線の影響で酸素分子が解離され、大
気の組成は原子状の酸素がその主成分を占めていること
が知られている。１９８１年から始まったスペースシャ
トルの飛行実験により低地球軌道における宇宙飛行体の
表面暴露部材料の劣化現象が顕著に認識されるようにな
った。宇宙船体表面は高真空、紫外線、放射線等による
厳しい複合環境に曝されるが、軌道飛行速度約８ｋｍ／
ｓに対応するエネルギー（約５ｅＶ）で表面に入射して
くる化学反応性の高い原子状酸素の衝撃による表面反応
が表面部材劣化の主要原因と考えられている。スペース
シャトルの飛行高度での速度ベクトルに垂直な面での原
子状酸素の流束は約１０19個／ｍ2 ・ｓに達している。
地上とほとんど変わらないが、この高度を過ぎると、そ
れまで分子の形で存在していた酸素（Ｏ2 ）が原子の形
（Ｏ）で存在するようになる。これは太陽からの紫外線
による酸素分子の解離が酸素原子の再結合速度よりも大
きくなるためである。スペースシャトルや宇宙ステーシ
ョンが飛行する高度３００〜５００ｋｍ（低地球軌道）
では、宇宙線や紫外線の影響で酸素分子が解離され、大
気の組成は原子状の酸素がその主成分を占めていること
が知られている。１９８１年から始まったスペースシャ
トルの飛行実験により低地球軌道における宇宙飛行体の
表面暴露部材料の劣化現象が顕著に認識されるようにな
った。宇宙船体表面は高真空、紫外線、放射線等による
厳しい複合環境に曝されるが、軌道飛行速度約８ｋｍ／
ｓに対応するエネルギー（約５ｅＶ）で表面に入射して
くる化学反応性の高い原子状酸素の衝撃による表面反応
が表面部材劣化の主要原因と考えられている。スペース
シャトルの飛行高度での速度ベクトルに垂直な面での原
子状酸素の流束は約１０19個／ｍ2 ・ｓに達している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の原子状酸素の衝突による表面部材の劣化現象について
は多くの報告があるが、原子状酸素を有効に活用し、酸
素分子ガスを生成し宇宙軌道上での生存（呼吸）用他に
利用しようという報告例はほとんどない。この発明はこ
の点に着目してなされたもので、宇宙ステーションやス
ペースシャトル等の飛行体が宇宙空間飛行中に、原子状
酸素を収集し再結合させ、酸素分子としてそれを捕集
し、宇宙軌道上での呼吸用等の酸素として使用できる酸
素分子ガスを生成することのできる原子状酸素収集装置
を提供することを目的としている。
の原子状酸素の衝突による表面部材の劣化現象について
は多くの報告があるが、原子状酸素を有効に活用し、酸
素分子ガスを生成し宇宙軌道上での生存（呼吸）用他に
利用しようという報告例はほとんどない。この発明はこ
の点に着目してなされたもので、宇宙ステーションやス
ペースシャトル等の飛行体が宇宙空間飛行中に、原子状
酸素を収集し再結合させ、酸素分子としてそれを捕集
し、宇宙軌道上での呼吸用等の酸素として使用できる酸
素分子ガスを生成することのできる原子状酸素収集装置
を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明請求項１記載の発明は、凹面形状をした原子
状酸素捕獲装置と、凹面の焦点位置に配置された原子状
酸素を結合させ吸入する排気ポンプと、排気ポンプに連
結された酸素分子ガスを貯えるボンベと、からなること
を特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
原子状酸素収集装置において、放物線金属ミラーと、こ
の放物線金属ミラーの焦点位置に配置された原子状酸素
を結合させ吸入するターボ分子ポンプと、これをさらに
補助排気するロータリポンプと、コンプレッサ及び捕集
ボンベと、を備えていることを特徴とする。
め、本発明請求項１記載の発明は、凹面形状をした原子
状酸素捕獲装置と、凹面の焦点位置に配置された原子状
酸素を結合させ吸入する排気ポンプと、排気ポンプに連
結された酸素分子ガスを貯えるボンベと、からなること
を特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
原子状酸素収集装置において、放物線金属ミラーと、こ
の放物線金属ミラーの焦点位置に配置された原子状酸素
を結合させ吸入するターボ分子ポンプと、これをさらに
補助排気するロータリポンプと、コンプレッサ及び捕集
ボンベと、を備えていることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下この発明を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の実施の形態を示す図であ
る。まず構成を説明すると、本実施の形態の原子状酸素
収集装置は、放物線金属ミラー１と、それによって収集
された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポンプ
２と、これをさらに補助排気するロータリポンプ３と、
最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にするコン
プレッサ４及び捕集ボンベ５とを備えている。
明する。図１は、この発明の実施の形態を示す図であ
る。まず構成を説明すると、本実施の形態の原子状酸素
収集装置は、放物線金属ミラー１と、それによって収集
された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポンプ
２と、これをさらに補助排気するロータリポンプ３と、
最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にするコン
プレッサ４及び捕集ボンベ５とを備えている。
【０００６】放物線金属ミラー１はその凹部を飛行体進
行方向に向けられて設置され、ターボ分子ポンプ２は放
物線金属ミラー１の焦点位置に設置されている。また、
ターボ分子ポンプ２、ロータリポンプ３、コンプレッサ
４、捕集ボンベ５を覆う保護カバー９が設置されてい
る。
行方向に向けられて設置され、ターボ分子ポンプ２は放
物線金属ミラー１の焦点位置に設置されている。また、
ターボ分子ポンプ２、ロータリポンプ３、コンプレッサ
４、捕集ボンベ５を覆う保護カバー９が設置されてい
る。
【０００７】次に図を用いて作用を説明する。本実施の
形態は以上のような構成よりなるので、飛行体の飛行速
度で図１矢印方向から放物線金属ミラー１に入射した原
子状酸素は、放物線金属ミラー１の凹部表面の放物線金
属ミラー凹部１ａでバウンドし光学ミラーと同様の原理
で焦点位置すなわち、ターボ分子ポンプ２のターボ分子
ポンプ吸入口２ａに収集され、ポンプ内に入射する。ポ
ンプ内に入射した原子状酸素は太陽からの紫外線の照射
が無いために互いに衝突・再結合し、分子状の酸素にな
る。この分子状の酸素をターボ分子ポンプ２内からさら
に連結管６を介してロータリポンプ３で排気し、さらに
ロータリポンプ３から連結管７を介して排気された酸素
分子気体をコンプレッサ４で圧縮し、連結管８を介して
最終的に捕集ボンベ５に貯える。
形態は以上のような構成よりなるので、飛行体の飛行速
度で図１矢印方向から放物線金属ミラー１に入射した原
子状酸素は、放物線金属ミラー１の凹部表面の放物線金
属ミラー凹部１ａでバウンドし光学ミラーと同様の原理
で焦点位置すなわち、ターボ分子ポンプ２のターボ分子
ポンプ吸入口２ａに収集され、ポンプ内に入射する。ポ
ンプ内に入射した原子状酸素は太陽からの紫外線の照射
が無いために互いに衝突・再結合し、分子状の酸素にな
る。この分子状の酸素をターボ分子ポンプ２内からさら
に連結管６を介してロータリポンプ３で排気し、さらに
ロータリポンプ３から連結管７を介して排気された酸素
分子気体をコンプレッサ４で圧縮し、連結管８を介して
最終的に捕集ボンベ５に貯える。
【０００８】保護カバー９は放物線金属ミラー１以外の
構成装置を原子状酸素の照射暴露から保護するために、
ターボ分子ポンプ２、ロータリポンプ３、コンプレッサ
４、捕集ボンベ５を覆うように設置されている。原子状
酸素の入射に直接暴露される放物線金属ミラー１の凹部
１ａと保護カバー９の部材表面には、原子状酸素の入射
による表面劣化を抑制するためにＳｉＣ等の保護膜が施
されている。またロータリポンプ３以降の装置について
は図１に示すように同一直線状に並べる必要はなく、連
結管６，７，８にて接続した状態であれば設置場所は問
わない。
構成装置を原子状酸素の照射暴露から保護するために、
ターボ分子ポンプ２、ロータリポンプ３、コンプレッサ
４、捕集ボンベ５を覆うように設置されている。原子状
酸素の入射に直接暴露される放物線金属ミラー１の凹部
１ａと保護カバー９の部材表面には、原子状酸素の入射
による表面劣化を抑制するためにＳｉＣ等の保護膜が施
されている。またロータリポンプ３以降の装置について
は図１に示すように同一直線状に並べる必要はなく、連
結管６，７，８にて接続した状態であれば設置場所は問
わない。
【０００９】スペースシャトル等の実験結果から高度２
３０ｋｍの高度で４２時間飛行した場合の、原子状酸素
の単位面積当たりの入射量は、２．２〜２．５×１０20
個／ｃｍ2 であると報告されている。
３０ｋｍの高度で４２時間飛行した場合の、原子状酸素
の単位面積当たりの入射量は、２．２〜２．５×１０20
個／ｃｍ2 であると報告されている。
【００１０】放物線金属ミラー１の口径をＤとし、放物
線金属ミラー凹部１ａにバウンドしターボ分子ポンプ吸
入口２ａに着実に捕獲される確率をＰとおくと、原子状
酸素捕獲量は以下の式で表わされる。
線金属ミラー凹部１ａにバウンドしターボ分子ポンプ吸
入口２ａに着実に捕獲される確率をＰとおくと、原子状
酸素捕獲量は以下の式で表わされる。
【数１】 気体分子は１気圧、２０℃では２２．４リットル＝６×
１０23個の関係があることから、捕獲できる酸素分子容
積は、以下のように表わされる。
１０23個の関係があることから、捕獲できる酸素分子容
積は、以下のように表わされる。
【数２】 ここでＤ＝５００ｃｍ、Ｐ＝０．１とすると、上式で算
出すれば１時間当たり１．９リットルの酸素ガスを収集
できることが可能となり十分呼吸用の酸素ガスとして流
用可能と考えられる。
出すれば１時間当たり１．９リットルの酸素ガスを収集
できることが可能となり十分呼吸用の酸素ガスとして流
用可能と考えられる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の原子
状酸素収集装置は、放物線金属ミラーと、それによって
収集された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポ
ンプと、これをさらに補助排気するロータリポンプと、
最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にするコン
プレッサ及び捕集ボンベとを備えており、放物線金属ミ
ラーはその凹部を飛行体進行方向に向けられるように設
置され、ターボ分子ポンプは放物線金属ミラーの焦点位
置に設置されている。また、ターボ分子ポンプ、ロータ
リポンプ、コンプレッサ、捕集ボンベを覆う保護カバー
が設置されている構成としたため、飛行中に呼吸用等に
利用できる酸素ガスを収集できるという効果が得られ
る。
状酸素収集装置は、放物線金属ミラーと、それによって
収集された原子状酸素を結合させ吸入するターボ分子ポ
ンプと、これをさらに補助排気するロータリポンプと、
最終的に呼吸用の酸素として使用できる状態にするコン
プレッサ及び捕集ボンベとを備えており、放物線金属ミ
ラーはその凹部を飛行体進行方向に向けられるように設
置され、ターボ分子ポンプは放物線金属ミラーの焦点位
置に設置されている。また、ターボ分子ポンプ、ロータ
リポンプ、コンプレッサ、捕集ボンベを覆う保護カバー
が設置されている構成としたため、飛行中に呼吸用等に
利用できる酸素ガスを収集できるという効果が得られ
る。
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
１ 放物線金属ミラー １ａ 放物線金属ミラー凹部 ２ ターボ分子ポンプ ２ａ ターボ分子ポンプ吸入口 ３ ロータリポンプ ４ コンプレッサ ５ 捕集ボンベ ６ 連結管 ７ 連結管 ８ 連結管 ９ 保護カバー
Claims (2)
- 【請求項１】 凹面形状をした原子状酸素捕獲装置と、
凹面の焦点位置に配置された原子状酸素を結合させ吸入
する排気ポンプと、この排気ポンプに連結された酸素分
子ガスを貯えるボンベと、からなることを特徴とする原
子状酸素収集装置。 - 【請求項２】 放物線金属ミラー（１）と、この放物線
金属ミラー（１）の焦点位置に配置された原子状酸素を
結合させ吸入するターボ分子ポンプ（２）と、これをさ
らに補助排気するロータリポンプ（３）と、コンプレッ
サ（４）及び捕集ボンベ（５）と、を備えていることを
特徴とする請求項１記載の原子状酸素収集装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05837798A JP4117936B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 原子状酸素収集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05837798A JP4117936B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 原子状酸素収集装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11255505A true JPH11255505A (ja) | 1999-09-21 |
| JP4117936B2 JP4117936B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=13082649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05837798A Expired - Fee Related JP4117936B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 原子状酸素収集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4117936B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02180702A (ja) * | 1989-01-05 | 1990-07-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 低軌道上での単体ガスの製造方法 |
| JPH03122002A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-24 | Kyoichi Kuriki | 原子酸素発生方法 |
| JPH0652997A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | 高効率酸素イオン中性化器および高効率酸素イオン中性化器を用いた耐酸素原子性評価装置 |
| JPH06119998A (ja) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Nissan Motor Co Ltd | 原子状酸素ビーム発生装置 |
| JPH0986904A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | オゾン発生方法およびオゾン発生装置 |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP05837798A patent/JP4117936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02180702A (ja) * | 1989-01-05 | 1990-07-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 低軌道上での単体ガスの製造方法 |
| JPH03122002A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-24 | Kyoichi Kuriki | 原子酸素発生方法 |
| JPH0652997A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | 高効率酸素イオン中性化器および高効率酸素イオン中性化器を用いた耐酸素原子性評価装置 |
| JPH06119998A (ja) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Nissan Motor Co Ltd | 原子状酸素ビーム発生装置 |
| JPH0986904A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | オゾン発生方法およびオゾン発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4117936B2 (ja) | 2008-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102797656B (zh) | 吸气式螺旋波电推进装置 | |
| Bourdeau et al. | Lower ionosphere at solar minimum | |
| JP4117936B2 (ja) | 原子状酸素収集装置 | |
| Koo et al. | Shocked molecular gas in the supernova remnant HB 21 | |
| Ponomarenko et al. | Photosensors based on colloidal quantum dots | |
| Owens et al. | A high-resolution GE spectrometer for gamma-ray burst astronomy | |
| Roberts et al. | Keynote: DISCOVERER–Making Commercial Satellite Operations in Very Low Earth Orbit a Reality | |
| Tennyson | Protective coatings for spacecraft materials | |
| CN111392070A (zh) | 一种基于射频电离的气体收集装置 | |
| CN116238712B (zh) | 新型气体收集装置与吸气式电推进系统 | |
| US9182320B2 (en) | System apparatus and method of sampling a broad range of chemicals (SBRC) by collection and analysis of chemical vapors aerosols particulates and liquid droplets on surfaces | |
| JPH0716575B2 (ja) | 使用済キセノンガスの回収精製装置 | |
| Meyerott et al. | Excitation of the low lying vibrational levels of H2O by O (³P) as measured on Spacelab 2 | |
| JP2000171305A (ja) | 赤外線検出装置 | |
| JP2006007879A (ja) | 宇宙漂流物体の回収方法及び回収装置 | |
| KR20260027491A (ko) | 인공위성 입자흡입형 전기추력기용 능동형 극저온 입자흡입 장치 | |
| JPS52117883A (en) | Device for absorbing and recovering organic solvents | |
| CN111541831A (zh) | 一种摄像头走线防护装置 | |
| Ichimura et al. | Removal of contaminating tritium and tritium pressure measurement by a secondary electron multiplier | |
| RU161067U1 (ru) | Воздухоочистительное устройство | |
| JP2635062B2 (ja) | 真空排気系用微粒子捕集装置 | |
| JPH08292293A (ja) | 原子炉排気ガス処理系 | |
| US20240174382A1 (en) | Space Debris Collecting and Evacuating Spacecraft | |
| O'Neill et al. | Observations of nuclear reactors on satellites with a balloon-borne gamma-ray telescope | |
| Simpson et al. | Infrared radiation from the Space Shuttle contaminant environment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050307 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071018 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080422 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080422 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 3 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |