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佐藤允准教授(機械理工学科)が火星地下空洞探査用ドローンのプロジェクトに参加

2021/06/15

佐藤允准教授(先進工学部 機械理工学科)は、宇宙航空研究開発機構(以下、JAXA)が中心となって進めている火星地下空洞探査用ドローン「HAMILTON」のプロジェクトに参加しています。この度、基本設計が完了し、ドローンによる火星地下空洞探査の実現に向けて大きく前進しました。
*研究での正式名称は、ドローンではなく「ヘリコプタ」。

  • 開発中の火星地下空洞探査用ドローン「HAMILTON」イメージ図 (提供:JAXA)

本プロジェクトは火星表面にある地下空洞内の飛行探査が目的で、JAXAは2030年代の実現を目指しています。探査車の侵入が難しいため、小型航空機による探査が求められていますが、火星では大気密度が地球の約1/100、音速が地球の約2/3となるため、地球に比べてより高性能なドローンが必要となります。

今回、研究グループが設計した「HAMILTON」におけるローター周りの流れに関して、火星大気環境を模擬した条件でシミュレーションを行ったところ、翼端マッハ数が1に近い速度でローターを回転させても衝撃波が発生しないことが示されました。これによりペイロード(搭載する実験機器など)を増やせることがわかり、地下空洞探査ミッションの拡大が期待されています。

本プロジェクトにおいて、佐藤先生はシミュレーションを用いることで火星大気環境におけるローター周り流れの流体現象を調べる役割を担っています。研究室の学生は火星における様々なシチュエーションを想定したHAMILTONのシミュレーションを行っており、ミッションの確度を高めています。今後は、JAXA宇宙科学研究所で行われている火星大気環境を模擬した実験への参加も予定されており、プロジェクト実現に向けて本学が大きく貢献することが期待されています。

研究名 火星大気環境における翼型のホバリング性能に関する研究
研究代表者 杉浦 正彦 研究開発員(JAXA航空技術部門)
共同研究機関 JAXA航空技術部門、JAXA宇宙科学研究所、東京都立大学、工学院大学
論文「火星ヘリコプタ用ロータブレード平面形状の空力的最適設計」(JAXAサイト)
日刊工業新聞 ニュースイッチ「火星探査用ドローンがスゴい!地球の33倍の揚力が必要なのに1キロも飛行」
航空熱流体工学研究室