JP4697683B2 - 宇宙空間用実験サンプル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の材料を実験サンプルとして用いて宇宙空間でこれらの材料に与える影響等を調べるために用いる宇宙空間用実験サンプル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球周回軌道上に恒久的且つ多目的な有人施設としての宇宙ステーションを構築し、該宇宙ステーションに連結したサービスモジュールや、実験モジュールで、各種の実験や研究を行う計画が進められている。
【０００３】
上記サービスモジュールで行う実験の１つとして、各種の金属やフィルム、シート等を実験サンプルとして宇宙空間にたとえば、１年間、２年間、３年間というような長期間曝して、これらの期間中に原子状酸素や放射線、紫外線等から材料が受ける影響による各種材料の劣化状況を地上に持ち帰って調べたり、あるいは、宇宙空間に浮遊するデブリを捕獲するものを何種類も実験サンプルとして用い、長期間に亘る宇宙での実験後、地上に持ち帰ってデブリの捕獲状況を調べたりすることが行われている。
【０００４】
かかる実験に用いられているこれまでの実験サンプル装置は、上記の如き各種の材料や各種のデブリ捕獲部からなる多数の実験サンプルを取り付けてなるサンプルホルダーを、折り畳み、展開可能とした箱型の保持構造体に保持させて、サービスモジュールに取り付けて用いるようにし、該保持構造体を折り畳んでサンプルホルダーを格納した状態で打ち上げ、地球周回軌道上で、保持構造体を展開してサンプルホルダーのサンプル面を宇宙空間に露出させた状態で実験を行わせるようにしたものであり、たとえば、３台の装置を用いる場合は、１台を１年間、別の１台を２年間、残りの１台を３年間というように宇宙に展開しておいて、１年経過後に１台、２年経過後に別の１台、３年経過後に残りの１台を順次地球に回収して、１年、２年、３年でどのように材料の劣化状況が変わるのかを各サンプルの解析を行うことにより調べるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の同様な目的の実験サンプル装置は、サンプルホルダーと保持構造体とが一体構造物として製作されているため、本来は、宇宙実験終了後の解析には、実験サンプルのみが必要であるにも拘らず、不必要な保持構造体をも回収せざるを得ないという問題がある。宇宙実験では、打ち上げ重量や回収重量に制限があったり、重量により打ち上げ、回収の費用が決定するものであり、保持構造体をも回収せざるを得ない従来の実験サンプル装置の場合は、回収重量が大きくなって重量制限の厳しい宇宙実験においての一つの弱点となっている。
【０００６】
そこで、本発明は、回収して解析が必要な部分を効率よく回収できるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、複数の実験サンプルを平面的に取り付けてなるサンプルホルダーと、該サンプルホルダーを前後方向に抜き差し可能に収納させる収納部を備えて該収納部の前後方向奥側まで上記サンプルホルダーを差し込んだ状態で該サンプルホルダーを固定保持させると共に該サンプルホルダーに取り付けた上記各実験サンプルを宇宙空間に露出させるようにしてある保持構造体とを別々に備えてなり、且つ上記サンプルホルダーの固定保持は、上記保持構造体に設けた収納部の左右両側のレール部の少なくとも片側の所要個所に組み付けて左右方向内方へ常時突出付勢されるようにした係止部材と、上記サンプルホルダーの左右両端面の少なくとも片面の所要個所に設けた係止部材を係止させるための係止部とで行うようにした構成とする。
【０００８】
保持構造体の収納部にサンプルホルダーを挿入して収納させた状態では、サンプルホルダー側の係止部に収納部側の係止部材が係止しているため、サンプルホルダーの固定状態が保持される。実験終了後は、サンプルホルダーを収納部から引き出すことができるので、保持構造体を残してサンプルホルダーのみの回収が可能となる。
【０００９】
又、係止部材の組み付け位置を、保持構造体に設けた収納部の前後方向奥側端部位置とした構成とすることにより、サンプルホルダーを前方へ少し引き出した時点で、係止部材による固定保持力がなくなるので、サンプルホルダーを楽に引き出すことができる。
【００１０】
更に、係止部材を山型の板ばねとし、且つ係止部を凹部とした構成とすることにより、簡単な構造で確実な機能が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図３は本発明の実施の一形態を示すもので、各種の実験サンプル１を宇宙空間への露出面となる面に平面的に並べて取り付けてなる板状のサンプルホルダー３Ａ，３Ｂと、該サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを固定保持した状態で収納でき且つ前面Ｆ側から前後方向へ抜き差しできるようにした収納部９，１１を有する保持構造体４とからなる実験サンプル装置とする。
【００１３】
詳述すると、上記保持構造体４は、平面形状を正方形とした所謂骨組枠である第１フレーム５及び第２フレーム６と平板状のカバーケーシング７からなり、第１フレーム５は、前後方向（矢印Ｙ方向）の前側のみが開放する広幅（厚み）構造の空洞部を有して、該空洞部の左右方向（矢印Ｘ方向）の中央部に前後方向に延びる仕切壁８を設けて、内部に左右２つの長方形状のサンプルホルダー収納部９を区画形成し、該左右の各収納部９内に比較的厚みの厚いサンプルホルダー３Ａを前側より抜き差しして収納できるようにしてあり、又、第２フレーム６は、前後方向の前側のみが開放する狭幅（厚み）構造（第１フレーム５の約半分位）の空洞部を有して、該空洞部の左右方向の中央部に前後方向に延びる仕切壁１０を設けて内部に左右２つの長方形状のサンプルホルダー収納部１１を区画形成して、該左右の各収納部１１内に比較的厚みの薄いサンプルホルダー３Ｂを収納できるようにしてあると共に、後述する折り畳み格納状態での外表面となる面に蓋板２が取り付けてある。上記第１フレーム５の左右方向の一端部に、第２フレーム６とカバーケーシング７を重ねた状態でそれぞれヒンジ１２により開閉可能に取り付け、図２に示す如く、第１フレーム５を表裏両面から挟むように第２フレーム６とカバーケーシング７を重ね合わせることにより、折り畳んだ状態にできるようにしてあり、この状態で互に重なり合う第１フレーム５の端部ブラケット１３と第２フレーム６の端部ブラケット１４とカバーケーシング７の端部ブラケット１５に固定ピン１６を差し込むことにより保持構造体４の打ち上げ時の折り畳み格納状態が得られるようにしてあり、又、図１（イ）（ロ）に示す如く、第１フレーム５に対し第２フレーム６とカバーケーシング７とを開いて保持構造体４を展開したときに、第２フレーム６の端部ブラケット１４とカバーケーシング７の端部ブラケット１５に固定ピン１７を差し込むことで周回軌道上での展開状態が得られるようにしてある。
【００１４】
又、上記第１フレーム５の左右両側部５ａの内側面と仕切壁８の左右両側面には、前後方向に延びるレール溝１８を形成し、且つ上記仕切壁８の左右両側面の前後方向奥側端部位置に、図１（ハ）に拡大して示す如く、左右方向内方へ常時突出付勢されるようにした係止部材としての山型の板ばね１９が組み付けてある。更に、上記第２フレーム６の左右両側部６ａの内側面と仕切壁１０の左右両側面にも、第１フレーム５と同様なレール溝１８を形成すると共に、仕切壁１０の左右両側面の前後方向奥側端部位置に、図１（ハ）に示すものと同様の係止部材としての山型の板ばね１９が組み付けてある。
【００１５】
一方、上記サンプルホルダー３Ａ，３Ｂは、図３に一例を示す如く、収納部９，１１の大きさ、厚み寸法に合わせて作られた平面形状及び厚みを有しており、宇宙空間への露出面となる表面側に、各種多数の実験サンプル１を取り付け、又、長手方向となる前後方向の一端に把手２０を取り付けた構成としてあり、更に、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂの左右両側端面には、上記第１フレーム５、第２フレーム６のレール溝１８に係合させるための所要長さのガイドレール２１が、前後方向に所要間隔を隔てて取り付けてあり、且つ、上記仕切壁８，１０に組み付けた板ばね１９と対応するガイドレール２１の位置に、板ばね１９の山型頂部を嵌入させるための凹部２２が係止部として設けてある。
【００１６】
なお、図１（イ）及び図２において、２３は保持構造体４の開閉操作するとき等に用いる把手を示す。
【００１７】
地上から宇宙空間への打ち上げ時には、第１フレーム５と第２フレーム６とカバーケーシング７を図２の如く折り重ねた格納状態とし、且つ第１フレーム５の各収納部９と第２フレーム６の各収納部１１にそれぞれ対応するサンプルホルダー３Ａと３Ｂを差し込んで保持させておくようにする。この際、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを収納部９，１１の奥側まで差し込むと、仕切壁８，１０の前後方向奥側端部位置に組み付けられている板ばね９の山型頂部がサンプルホルダー３の差し込み側先端部付近のガイドレール２１に設けられている凹部２２に嵌入するが、地上空間では、この板ばね１９の嵌入力だけではサンプルホルダー３Ａ，３Ｂを固定できないので、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂがそれぞれ第１フレーム５の収納部９、第２フレーム６の収納部１１から抜けないように、テザーワイヤ等の適宜な固定手段を用いて固定しておくようにする。
【００１８】
一方、打ち上げられて地球周回軌道上における宇宙ステーションのサービスモジュールで、実験を行う場合は、図１（イ）（ロ）の如く、第１フレーム５に対し第２フレーム６とカバーケーシング７を開いて保持構造体４全体を展開させ、各実験サンプル１が宇宙空間に露出するような状態にセットして用いるようにする。この場合、地球周回軌道上では、地上の如き重力や振動が作用しないので、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂのガイドレール２１の凹部２２への保持構造体４側の板ばね１９の嵌入力だけで、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを確実に固定保持することができる。
【００１９】
上記状態において、所定期間の実験が終了すると、保持構造体４は残して、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂのみを回収させるようにする。この場合、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂは、把手２０を掴んで前方へ引くと、凹部２２への板ばね１９の嵌入を小さな力で解除することができる。この際、板ばね１９は各収納部９，１１の奥側端部位置に組み付けてあることから、図１（イ）において二点鎖線で示す如く、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを前方へ少し引き出した時点で板ばね１９による固定保持力がなくなるため、以後レール溝１８に対しガイドレール２１が摺動することにより、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを第１フレーム５の収納部９、第２フレーム６の収納部１１から楽に引き抜くことができる。
【００２０】
これにより、保持構造体４から切り離したサンプルホルダー３Ａ，３Ｂだけを地上へ回収させるようにすることができるようになるので、保持構造体４と一緒に回収する場合に比して回収重量を大幅に軽減することができて有利となる。
【００２１】
次に、図４及び図５はいずれも本発明の他の実施の形態を示すもので、１つのサンプルホルダー３Ａや３Ｂに対し１つの板ばね１９を用いるようにすることに代えて、図４は、１つのサンプルホルダー３Ａや３Ｂの左右いずれか一方の側端面の前端部と奥側端部に凹部２２を設けて、該各凹部２２に板ばね１９をそれぞれ係合させるようにした場合を、又、図５は、１つのサンプルホルダー３Ａや３Ｂの左右両側端面の奥側端部に凹部２２を左右対称的に設けて、該各凹部２２に板ばね１９をそれぞれ係合させるようにした場合を示す。
【００２２】
図４や図５に示すように構成した場合は、サンプルホルダー３Ａや３Ｂの固定保持力をより高めることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、サンプルホルダー３Ａ，３Ｂを固定保持するための係止部材として、簡単な構造で確実な機能が得られるように山型の板ばね１９を採用した場合を示したが、ばねにより突出付勢されるようにした小突起であってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の宇宙空間用実験サンプル装置によれば、複数の実験サンプルを平面的に取り付けてなるサンプルホルダーと、該サンプルホルダーを前後方向に抜き差し可能に収納させる収納部を備えて該収納部の前後方向奥側まで上記サンプルホルダーを差し込んだ状態で該サンプルホルダーを固定保持させると共に該サンプルホルダーに取り付けた上記各実験サンプルを宇宙空間に露出させるようにしてある保持構造体とを別々に備えてなり、且つ上記サンプルホルダーの固定保持は、上記保持構造体に設けた収納部の左右両側のレール部の少なくとも片側の所要個所に組み付けて左右方向内方へ常時突出付勢されるようにした係止部材と、上記サンプルホルダーの左右両端面の少なくとも片面の所要個所に設けた係止部材を係止させるための係止部とで行うようにした構成としてあるので、実験が終了したサンプルホルダーを保持構造体から引き出して、サンプルホルダーのみを地上に回収することができることから、回収重量面で有利となって、回収作業を効率よく行うことができ、又、係止部材の組み付け位置を、保持構造体に設けた収納部の前後方向奥側端部位置とした構成とすることにより、サンプルホルダーを収納部から少し引き出した時点で係止部材による固定力を解除できるので、サンプルホルダーを収納部から楽に引き抜くことができ、更に、係止部材を山型の板ばねとし、且つ係止部を凹部とすることによって、簡単な構造で確実な機能が得られる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の宇宙空間用実験サンプル装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は保持構造体を展開した状態の正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図、（ハ）は（イ）のＢ部拡大断面図である。
【図２】保持構造体の折り畳み格納状態を示す斜視図である。
【図３】図１の装置で用いるサンプルホルダーの一例を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示すサンプルホルダーの平面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態を示すサンプルホルダーの平面図である。
【符号の説明】
１ 実験サンプル
３Ａ，３Ｂ サンプルホルダー
４ 保持構造体
９，１１ 収納部
１８ レール溝（レール部）
１９ 板ばね（係止部材）
２２ 凹部（係止部）

Claims (3)

1. 複数の実験サンプルを平面的に取り付けてなるサンプルホルダーと、該サンプルホルダーを前後方向に抜き差し可能に収納させる収納部を備えて該収納部の前後方向奥側まで上記サンプルホルダーを差し込んだ状態で該サンプルホルダーを固定保持させると共に該サンプルホルダーに取り付けた上記各実験サンプルを宇宙空間に露出させるようにしてある保持構造体とを別々に備えてなり、且つ上記サンプルホルダーの固定保持は、上記保持構造体に設けた収納部の左右両側のレール部の少なくとも片側の所要個所に組み付けて左右方向内方へ常時突出付勢されるようにした係止部材と、上記サンプルホルダーの左右両端面の少なくとも片面の所要個所に設けた係止部材を係止させるための係止部とで行うようにした構成を有することを特徴とする宇宙空間用実験サンプル装置。
2. 係止部材の組み付け位置を、保持構造体に設けた収納部の前後方向奥側端部位置とした請求項１記載の宇宙空間用実験サンプル装置。
3. 係止部材を山型の板ばねとし、且つ係止部を凹部とした請求項１又は２記載の宇宙空間用実験サンプル装置。

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