[P-CG19] 惑星大気圏・電磁圏

[PCG19-P05] テラヘルツ分光装置のアンテナの乾熱滅菌処理の影響評価

*山内 良斗¹、濵口 優輝¹、岡田 望²、西堀 俊幸²、山崎 敦²、前澤 裕之¹ (1.大阪府立大学、2.宇宙航空研究開発機構)

キーワード：テラヘルツヘテロダイン分光、テラヘルツアンテナ、火星大気、惑星保護、乾熱滅菌

現在、火星ではMars Ice mapper計画など様々なミッションが検討されており、こうした将来の火星探査機のサブペイロードへの搭載の展開などを見据え、我々はテラヘルツヘテロダイン分光装置(THSS) の設計開発・検討を進めている。これは大気の微量分子や同位体を調べることで火星の水を含めた物質循環や大気科学、気象・気候環境に迫ることを目的としている。火星探査機では惑星保護カテゴリIVが適用されるため、THSSの構成要素の乾熱滅菌への耐久性評価は今後重要な課題となる。そこで本研究では、THSSのアンテナについて乾熱滅菌の試験を行ったため報告する。テラヘルツのアンテナはCFRPスキンの表面に特殊なコーティング層を設け，その上にプラズマ溶射とコールドスプレー法でアルミ層を成膜し，さらに切削と研磨を行って高精度かつ低粗度な鏡面に仕上げている。これにより，成膜したアルミ層にマイクロポーラスが残留しにくくなり，研磨により1μm以下の鏡面粗さが実現している。本実験では、高温処理が、こうした鏡面・構造に与える影響を反射損失として検証した。
乾熱滅菌は、恒温槽内において惑星保護のカテゴリーIVが推奨する１つの条件である125度/48時間を採用した。湿度の制御は行わず、乾燥窒素をポリエチレンのパックに一緒に封入した。温度は場所による依存があり125-127度の大気中で実施した。反射損失自体は小さな値であるため、高感度なテラヘルツのセンサーを使用する必要がある。そこで本実験では、JAXAにおいて4 Kに冷却した649.32 GHz帯のNb超伝導電極/絶縁層/Nb超伝導電極(SIS)の並列接合型のヘテロダインミクサ検出素子を用いて行った。超伝導SISミクサは、量子雑音に迫る高感度性能を有し、電波天文学やSMILESなどの地球大気環境計測などで使用されている。テラヘルツアンテナを、SIS受信機システムの常温の光学伝送系にセットして通常のY-factor法を実施し、反射損失を導出した。この結果、乾熱処理前は反射損失が0.77±0.09%であったのに対し、処理後は0.7±0.4%となり、熱処理による有意な性能劣化は生じないことが分かった。今後は他のテラヘルツ分光装置のコンポーネントにおいて乾熱滅菌処理を実施していくと同時に、滅菌の効果についても検証していく予定である。