ＪＡＸＡ、東亞合成と「耐原子状酸素コーティング」を開発しこうのとり（ＨＴＶ）３号機に採用

耐原子状酸素コーティングの開発について
−　こうのとり（ＨＴＶ）３号機への採用　−



　宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）では、人工衛星等の宇宙機を、宇宙環境から守る「耐原子状酸素コーティング」の開発を、東亞合成株式会社と共同で実施しています。このコーティングは、こうのとり（ＨＴＶ）３号機の機体識別マーク（日の丸とロゴ（ＨＴＶ３、ＪＡＰＡＮ））の保護材として採用されていますのでお知らせいたします。（こうのとり３号機は、２０１２年７月２１日に打ち上げられ、現在、国際宇宙ステーションに係留中です。）
　機体識別マークは、こうのとり３号機の推進モジュール（進行方向最後方；写真１）と、曝露パレット（写真２）に取り付けられています。曝露パレットが国際宇宙ステーションＩＳＳに係留される長期間にわたって、その外観を維持し続けることが期待されます。

　※以下の資料は添付の関連資料「添付資料」を参照
　　・写真１　国際宇宙ステーション接近するこうのとり３号機
　　・写真２　国際宇宙ステーションとドッキングしたこうのとり３号機と曝露パレット


原子状酸素とは：
　国際宇宙ステーションや地球観測衛星が飛行する地球低軌道環境（例えば高度７００ｋｍ以下）では、原子状酸素（ＡＯ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｏｘｙｇｅｎ）が存在し、ポリイミドを含む高分子材料は原子状酸素との衝突によって浸食されてしまいます。（原子状酸素との反応で材料がガス化し、消失。削られるイメージ。）これら軌道では、材料劣化の主要因が原子状酸素です。
　原子状酸素は低地球軌道に存在する酸素分子が、太陽光の強い紫外線を受けて、原子状に解離したものです。
　これを防ぐため、ポリイミド表面には、原子状酸素に耐性を有する酸化物（シリカ等）や金属膜をコーティングすることが一般的ですが、損傷しやすい欠点があります。相手が酸素原子のため、細かな割れでも侵入し、ポリイミドフィルムを浸食してしまいます。（写真３）

　※以下の資料は添付の関連資料「添付資料」を参照
　　・写真３　原子状酸素による浸食例


開発中の耐原子状酸素コーティング：
　人工衛星等の宇宙機の外表面には、断熱のため、高分子フィルムを積層した多層断熱材（ＭＬＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ　Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）が広く使用されています。多層断熱材の最外層には、耐熱性、耐放射線、耐紫外線性に優れるポリイミドフィルムが主に使われます。一方、国際宇宙ステーションや地球観測衛星、こうのとり等などが飛行する地球低軌道環境（例えば高度７００ｋｍ以下）には、そこに存在する原子状酸素からの保護が課題となります。（前頁の通り）
　そこでＪＡＸＡでは、新しいシリコン系材料であるシルセスキオキサン（東亞合成（株）製　光硬化型ＳＱシリーズ）を耐原子状酸素コーティングとして、ポリイミドを始めとする宇宙用材料に適用する研究開発を行っています。シルセスキオキサンは、シリコーン（有機的）とシリカ（無機的）の中間的性質を有する有機−無機ハイブリッド材料です。
　表１のとおり、耐環境性と柔軟性・施工性（密着性）のバランスが良いため、施工しやすく、割れにくいながらも、放射線、紫外線等の宇宙環境に耐性にも優れる理想的な耐原子状酸素コーティングとして期待でき、宇宙環境を模擬した各種地上試験（原子状酸素、紫外線、電子線等の照射）でも、その優れた特性が確認されています。（図２、３）また、宇宙用の高分子材料として問題となりやすいアウトガス（真空中にガスが揮発する現象。周囲を汚染させるため問題となる）も非常に少ないことが試験で確認されました。
　また、このコーティングは液状で塗布でき、紫外線照射によって硬化させることが可能です。従来の酸化物系コーティングは、スパッタリング装置中での成膜が必要でしたが、本コーティングは“塗れる保護膜”として、複雑形状や他品種小部位への適用、さらには宇宙機組立て中の補修等にも、活用が期待されます。

　※以下の資料は添付の関連資料「添付資料」を参照
　　・表１　シリカとシリコーンの中間的性質を有するシルセスキオキサン
　　・図２　ポリイミドフィルムへの原子状酸素保護効果
　　・図３　耐原子状酸素コーティングの効果



以上