宇宙航空研究開発機構(JAXA)と北海道大学(北大)は7月26日、微小重力環境における固体材料の燃焼性を地上での試験結果に基づき定量的に評価できる手法の検証を目的として、新たに開発された「固体燃焼実験装置」(SCEM)による燃焼実験(FLAREテーマ)を、国際宇宙ステーション(ISS)の「きぼう」日本実験棟で2022年5月19日から開始し、2022年6月23日に実施したISS初の高濃度酸素条件での材料燃焼実験の結果を発表した。

同成果は、FLAREテーマ代表研究者で、北大大学院 工学研究院機械・宇宙航空工学部門の藤田修教授らを中心とした研究チームによるもの。なお、FLAREテーマは2012年に「きぼう」利用テーマ重点課題区分として採択された、「火災安全性向上に向けた固体材料の燃焼現象に対する重力影響の評価」のことで、JAXAや北大のほか、NASA、欧州宇宙機関、フランス国立宇宙研究センター、ドイツ航空宇宙センターなど、4か国の14機関が参加する実験だという。

これまで、宇宙船内などで使用する材料には、米国航空宇宙局(NASA)の材料燃焼性試験基準に合格した難燃性材料を使用することが原則とされてきた。しかし、NASA基準では重力に依存して生じる火炎周囲の対流が材料の燃焼性に与える影響が考慮されていないため、月面の1/6G環境や軌道上の微小重力環境にも対応する、重力による影響を適切に考慮した材料の燃焼性評価手法の確立が求められていたという。

また、日本も参加するアルテミス計画においては、2020年代後半に恒常的な月面友人活動拠点が建設される計画で、そうした居住施設などの与圧環境として、ISS(大気圧、21％O2)とは異なる低圧・高濃度酸素条件(0.56気圧、34％O2)が検討されているが、ISSでこれまで用いられてきたNASAの実験装置では、大気圧かつ21％以下の酸素濃度における材料燃焼実験しか実施できなかったという。

そこでFLAREテーマでは、微小重力環境における材料の燃焼性評価手法で用いる地上での燃焼試験方法をこれまでに国際標準化済みで、今後その新手法の妥当性をさまざまな材質の材料を用いた「きぼう」での燃焼実験により検証していく計画としている。

なお、今回の世界初の手法として、材料の燃焼限界酸素濃度を定量的なインデックスとして与え、国内外で広く活用されている酸素指数法をベースに、微小重力環境における酸素指数を評価可能としたものを採用するという。