JP2676208B2 - 宇宙飛翔体 - Google Patents

宇宙飛翔体

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工衛星等の宇宙飛翔体、特に宇宙飛翔
体の表面に配設され、この宇宙飛翔体と宇宙空間との間
における熱移動・熱制御に供する熱制御部材に関するも
のである。 〔従来の技術〕 宇宙飛翔体は、軌道上で−150〜+150℃程度の熱真空
環境にさらされる。宇宙飛翔体の移動にともなって、真
空中において高温状態と低温状態が繰り返される苛酷な
環境条件下で、宇宙飛翔体内部の搭載機器類を許容温度
範囲内に保持するために、この宇宙飛翔体表面に熱制御
部材が配設される。 この熱制御部材は、通常、反射層と熱放射層とからな
り、反射層は太陽光を反射することにより宇宙飛翔体内
部の温度が異常に高くなることを防止し、また、熱放射
層は宇宙飛翔体内部の電源等から発生する熱を赤外線と
して宇宙飛翔体外部の宇宙空間に放射する機能を有して
いる。 第22図は、従来の宇宙飛翔体の熱制御部材の構成を示
す断面図であり、図において、(1)は透明高分子フィ
ルムからなる熱放射層、(2)は熱放射層(1)の裏面
に金属蒸着された反射層、(3)は反射層(2)の地上
での酸化を防止するための保護層、()はこれら熱放
射層(1)と反射層(2)と保護層(3)とからなる熱
制御部材、(5)は宇宙飛翔体の構体パネル、(6)は
熱制御部材()を構体パネル(5)に張り付けるため
の接着剤である。 このように構成された熱制御部材()としては、従
来、熱放射層(1)としてテフロン(フルオロエチレン
プロピレン共重合体)、反射層(2)として銀の蒸着
層、さらに、上記保護層(3)としてインコネル合金層
を配した「銀蒸着テフロン」積層複合熱制御部材があっ
た。 また、熱放射層(1)としてカプトン(ポリイミド)
を使用し、反射層(2)としてアルミニウムを蒸着し、
保護層(3)を配しない「アルミ蒸着カプトン」積層複
合熱制御部材のような2層型のものもあった。 さらに、溶融石英を熱放射層(1)として配し、反射
層(2)は銀蒸着層で構成し、インコネル合金による保
護層(3)を形成する「銀蒸着石英」積層複合熱制御部
材もあった。 このような構成を有する従来の積層複合熱制御部材
)においては、反射層(2)および保護層(3)
は、構体パネル(5)に電気的に接地されていた。 次に、従来の宇宙飛翔体熱制御部材()の動作につ
いて説明する。従来の宇宙飛翔体熱制御部材()は、
上述のように、軌道上で−150〜+150℃程度のヒートサ
イクル下の真空環境という苛酷な条件においても、図中
の矢印のように太陽光を反射して宇宙飛翔体内部の温度
が異常昇温するのを防止するとともに、宇宙飛翔体内部
の発生熱を宇宙飛翔体外部の宇宙空間に放射する作用を
有するものである。したがって、宇宙飛翔体表面に配さ
れる熱制御部材()は、太陽光をどの程度吸収するか
を示す太陽光吸収率と、宇宙飛翔体内部から発生する熱
をどの程度宇宙空間へ放射するかを示す熱放射率との二
つの指標で示される特性により、宇宙飛翔体内部に搭載
した各種機器の宇宙における熱真空環境に対する保護機
能を生むものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 宇宙飛翔体表面に配される熱制御部材()は、上述
のような熱真空環境のみならず、放射線やプラズマとい
った宇宙空間の厳しい環境条件にさらされる。 このような苛酷の環境において、従来の「銀蒸着テフ
ロン」熱制御部材は、放射線により劣化しやすく、ま
た、テフロンの体積抵抗率が大きいために、プラズマ中
の電子により帯電し、その結果、宇宙飛翔体構体電位と
の間に大きな電位差が生じ、それを起因として放電しや
すいという問題点があった。第3図は、膜厚25μmの銀
蒸着テフロン熱制御部材に宇宙の電子流に模した電子線
を照射したときの、銀蒸着テフロン熱制御部材の帯電お
よび放電特性を示す特性図である。図において、横軸は
時間を示し、縦軸は帯電電位を示す。なお、照射電子線
の照射エネルギーは20keV、照射電流密度は0.5nA/cm2
ある。図に示されたとおり、実験に用いられた熱制御部
材は40分をすぎた時点で放電を起こした。 また、銀蒸着テフロンや銀蒸着石英は、反射層(2)
である銀蒸着層が地上において酸化しやすく、酸化防止
のために保護層(3)としてインコネル合金を蒸着しな
ければならない。したがって、製造工程が複雑になり、
特に銀蒸着石英においては宇宙飛翔体への張り付け等の
作業において割れたり、クラックが発生したりするとい
う問題点もあった。 さらに、アルミ蒸着カプトン熱制御部材は、カプトン
フィルム自体が黄褐色であるため、太陽光吸収率が大き
いという問題点もあった。 この発明は、上記のような問題点を解決するためにな
されたもので、放射線による劣化やプラズマ中の電子に
起因する帯電・放電が生じ難く、製造工程が簡単で作業
性のよい熱制御部材を有する宇宙飛翔体を得ることを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る宇宙飛翔体は、表面に導電性高分子材
料からなる熱制御部材を設けたものである。 〔作用〕 この発明における宇宙飛翔体の熱制御部材である導電
性高分子材料は、放射線による劣化が少なく、また、帯
電がほとんど生じない。さらには、導電性高分子材料が
反射作用と熱放射作用をもっている。 〔実施例〕 導電性高分子は、共役系が高度に発達した高分子であ
り、従来のテフロンやカプトン等の絶縁性高分子と異な
り電気抵抗が非常に小さく、かつ、プラズマ反射を利用
してそれ自体に高い反射率を付与することができる。ま
た、耐放射線性にすぐれており、熱伝導率も従来の絶縁
性高分子に比して、1桁程度大きいという特徴を有す
る。以上のことから、宇宙飛翔体熱制御部材として導電
性高分子材料は最適の特性を有している。 導電性高分子は、共役系が鎖状に発達した直鎖状導電
性高分子と面状に発達したものにわけられるが、後者が
極端に発達したものがグラファイトである。 この発明の実施に用いられる導電性高分子は、何ら特
定の導電性高分子に限定されるものではない。例えば、
ポリアセチレン、ポリメチルアセチレン、ポリチアジ
ル、ポリパラフェニレンサルファイド、ポリパラフェニ
レンセレナイド、ポリパラフェニレンオキサイド、ポリ
パラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリピ
ロール、ポリチオフェン、ポリセレノフェン、ポリイソ
チアノナフテン、ポリアセン、ポリアントラセン、ポリ
アニリン、ポリトリフェニルアミン、ポリナフテン、ポ
リアズレンや、それらの側鎖に適当な分子団を導入した
もの等非常に多くの種類のものが利用可能である。ま
た、予め絶縁性高分子を熱処理等により処理することに
より作製されるものや、ポリパラフェニレンビニレンの
熱処理により得られるグラファイトフィルム等もこの発
明の実施に適する。(なお、導電性高分子の例は、例え
ば応用物理 第56巻第11号(昭和62年11月10日発行)の
第1433頁の吉野の論文に示されている。) さらに、導電性高分子は、ClO4 -やBF4 -やLiAsF6のド
ーピングによりその特性、例えば導電率や反射率を向上
させることができるが、この発明の実施においてはドー
ピングがなされているか否かは問わない。なお、ポリア
セチレンのように酸化劣化しやすいものでは、予めドー
ピングしておく方が空気中の取扱いが容易である。ま
た、導電性高分子を単独で用いる場合もあるが、積層さ
せて用いる場合もある。導電性高分子フィルムの作り方
(電解重合、触媒重合等)にも何ら限定されない。 なお、最近、ポリチオフェンの3位置に適用な分子
団、例えば長鎖アルキル等を導入したものは触媒に可溶
であることが見出されており、キャスティングも可能で
ある。(例えば、ケミカル エクスプレス 第1巻(Ch
emical Express Vol.1(1986))の635頁のR.Sugimoto
等の論文に示されている。) 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図は、この発明の一実施例の宇宙飛翔体の熱制御部材
の構成を示す断面図である。図において、(7)は導電
性高分子材料としてのポリチオフェンフィルムで、宇宙
飛翔体の構体パネル(5)に導電性接着剤(6)により
張り付けられている。 以下、作用について説明する。ポリチオフェンは、例
えば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス 第21巻(Japanese Journal of Applied
Physics Vol.21(1982))の第L567頁のK.Kaneto等の論
文に示されるように、電気化学的な電解重合法により、
安定な大面積フィルムが得られる。ポリチオフェンは、
4フッ化ホウ素(BF4 -)等のドーパントをドープするこ
とにより1011Ωcm以下の抵抗率を自由に制御できるが、
非ドープポリチオフェンにおいても抵抗率が1011Ωcm程
度であり、宇宙空間のプラズマ中の電子電流(電流密度
としては1nA/cm2以下)によっても帯電は生じない。ま
た、ポリチオフェンは、例えば高分子論文集第41巻(19
84)の第177頁の吉野等の論文に示されるとおり、108ra
d程度の耐放射線性も有している。 また、ポリチオフェンは、金属光沢を有しており図中
矢印のように可視光を反射するとともに、高分子である
ため分子運動に関連した赤外吸収をもつことにより、太
陽光反射と熱放射作用を有する。 さらに、ポリチオフェンは空気中で酸化劣化せず柔軟
性を長期にわたって保持するため、保護層を必要とせず
製造工程が簡単であり作業性にすぐれる。 さらに、いくつかの実施例を説明する。 実施例2 ポリ(3−メチルチオフェン)をFeCl3を用いて触媒
重合できる。このフィルムは重合とともにFeCl3がドー
ピングされ、比抵抗として10-2Ωcmが得られる。電子ビ
ーム照射により何ら劣化せず、また、電荷蓄積もない。 実施例3 ポリパラフェニレンビニレンをポリマー コミュニケ
ーション 第25巻(Polymer Communication vol.25(19
84))の第327頁の村瀬等の論文に示された方法で作製
し、AsF5を10%ドーピングすると比抵抗10-2Ωcmのフィ
ルムが得られる。これに電子線で電荷を打ちこんでも電
位の上昇は全く見られない。 実施例4 ポリパラフェニレンビニレンフィルムがArガス中で28
00℃で熱処理すると、金属光沢をもったフレキシブルな
フィルムが得られる。このフィルムの比抵抗は約10-4Ω
cmで、電子ビームを照射しても電荷蓄積はない。 なお、以上の実施例はいずれもフィルム状の導電性高
分子材料からなる熱制御部材(7)を導電性接着剤
(6)で構体パネル(5)に張り付けたが、これに限ら
ず構体パネル上に直接導電性高分子の膜を形成してもよ
いことはいうまでもない。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、構体パネル内の熱
を放射する機能及び太陽光を反射する機能を有するとと
もに、帯電を防止する導電機能を有する導電性高分子材
料からなる熱制御部材を、構体パネルの表面に被着する
ように構成したので、構体パネル内の機器類を許容温度
範囲内で保存することができるとともに、プラズマ中の
電子による帯電を防止して、帯電放電の発生を回避する
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例の宇宙飛翔体の熱制御部材
の構成を示す断面図、第2図は従来の宇宙飛翔体の熱制
御部材の構成を示す断面図、第3図は膜厚25μmの銀蒸
着テフロン熱制御部材に宇宙の電子流に模した電子線を
照射したときの、銀蒸着テフロン熱制御部材の帯電およ
び放電特性を示す特性図である。 図において、(5)は構体パネル、(6)は導電性接着
剤、(7)は導電性高分子としてのポリチオフェンフィ
ルムである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−255427(JP,A) 特開 昭60−253538(JP,A) 特開 昭62−27422(JP,A) 特開 昭62−98577(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.機器類を搭載する構体パネルと、上記構体パネルの
    表面に被着され、その構体パネル内の熱を放射する機能
    及び太陽光を反射する機能を有するとともに、帯電を防
    止する導電機能を有する導電性高分子材料からなる熱制
    御部材とを備えた宇宙飛翔体。 2.導電性高分子材料は共役二重結合を有する直鎖状導
    電性高分子フィルムからなることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の宇宙飛翔体。 3.導電性高分子材料は共役系が面状に発達した導電性
    高分子フィルムからなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の宇宙飛翔体。 4.熱制御部材は単層の導電性高分子フィルムからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の宇宙飛翔
    体。 5.熱制御部材は導電性高分子フィルムを積層したもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の宇
    宙飛翔体。
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