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北海道大学工学部
機械知能工学科
大学院工学院

〒060-8628
札幌市北区北13条西8丁目
TEL：
011-706-7568（学科主任）
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011-706-7889
E-mail：
mech@mech-
me.eng.hokudai.ac.jp

機械宇宙工学専攻

専攻の概要

機械宇宙工学専攻は、北大における宇宙航空工学の拠点として、平成17年4月に誕生しました。宇宙システム工学講座、機械フロンティア工学講座の2つの基幹講座に加え、連携講座として宇宙航空研究開発機構（JAXA）の客員教授らによる宇宙探査工学講座からなります。
所属学生は、基幹講座研究室においては機械工学・宇宙航空工学に関わる先端研究に携わることができるほか、希望者はJAXAにおいて修士・博士課程の研究を行うこともできます。また、国際共同研究も積極的に推進しており、多くの大学院生が海外での研究を経験しています。

本専攻では、次の2つを研究ターゲットとして、わが国のフロンティア技術開拓に貢献しています。

  1. 先進的宇宙利用技術と次世代宇宙輸送システムの開発
  2. 極限環境における物理現象の解明を通したフロンティア技術開拓

本専攻の最新情報、各研究室の詳細については、以下のホームページをご覧ください。

機械宇宙工学専攻ホームページ：http://www.eng.hokudai.ac.jp/edu/div/mechcosm/

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宇宙システム工学講座

■宇宙環境システム工学研究室

小型ロケット／小型衛星の開発により宇宙工学研究を小規模化し、我が国の宇宙技術開発の基盤を強化します。また、宇宙用推進機関や放熱器等の次世代宇宙システムに必要な基盤技術を開発し、宇宙利用の未来を切り拓きます。

CAMUIハイブリッドロケット《研究テーマ》

  • 無火薬式小型ロケット「CAMUI型ハイブリッドロケット」の開発
  • 超小型衛星の構造設計／熱設計技術の開発
  • 次世代宇宙往還機用パルスデトネーションエンジンの開発
  • 次世代大型宇宙構造物用放熱器「液滴ラジエータ」の開発
  • 波長選択性輻射パネルによる地球温暖化防止技術の開発

■宇宙環境応用工学研究室

微小重力・弱重力閉鎖空間での火災安全に資する基礎研究を通じて、安全･安心な有人宇宙活動の展開を積極的に支援します。微小重力場などの特殊場での極限燃焼現象の観察などを通じて燃焼現象の基礎物理を理解し、身近なエネルギー問題を解決します。

国際宇宙ステーション《研究テーマ》

  • 国際宇宙ステーション（ISS）を利用した宇宙用材料の火災安全性の評価に関する基礎的検討
  • 相似則を用いた微小重力燃焼場の模擬（低圧場、ダウンスケールの有効利用）
  • 燃焼合成による新素材開発：宇宙での利用が期待されるカーボンナノチューブの大量合成に関する研究
  • 熱的擾乱が与えられた際の燃焼不安定性に関する基礎研究
  • 次世代新燃料（DME、バイオコークス）の有効利用に関する最適化検討

■計算流体工学研究室

身近にありながら未知の現象を数多く含む流れ現象を対象に、高性能コンピュータを用 いてその物理メカニズムを解明します。乱流、反応流、空力音響、連成解析等をキーワードとして流れの数値シミュレーション技術を開発し、日本のものづくりに貢献します。

自動車周りの瞬時流れ構造《研究テーマ》

  • 次世代流体解析ソフトウェアFrontFlowの開発
  • 燃料電池内の電気化学反応と物質移動シミュレーション
  • 車両の非定常空力シミュレーション
  • ガスタービン燃焼器の乱流火炎シミュレーション
  • スキージャンプの空力解析
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機械フロンティア工学講座

■先端流体力学研究室

分子スケール、あるいはマイクロスケールの流れの素過程に注目し、その物理機構を精緻な実験、数値シミュレーション、数学的理論解析などを用いて解明します。得られた知見を用いて、新しい技術の開発を目指す先端的な流体力学に取り組みます。

《研究テーマ》

    蒸気‐液界面の先端的解析モデル
  • 衝撃波と音波を用いた蒸発や凝縮現象の分子論的研究
  • 分子動力学法による蒸発・凝縮現象の解明
  • 分子気体力学を用いた界面現象の統一的解析
  • マイクロ・ナノ気泡水中を伝播する超音波の音響特性の解析
  • 水蒸気・水混相噴流による革新的洗浄法の開発

■材料機能工学研究室

宇宙環境で機械構造物を安全に運用するために、超高真空、紫外線、放射線などが材料の強度や機械特性に及ぼす影響を調べています。これらの極限環境で得られた知見を、地上での材料開発や強度評価にフィードバックすることにより、基盤技術の発展を支えます。

宇宙空間で劣化したプラスティック表面《研究テーマ》

  • 金属材料の超高サイクル疲労機構
  • 超高真空中における金属疲労
  • 高分子材料の宇宙環境における劣化機構
  • 耐宇宙環境性高分子材料の開発
  • 炭素繊維強化複合材料の環境強度

■材料力学研究室

機械構造物の塑性変形や破壊現象を理解するために、結晶格子のミクロな大きさから構造物全体のマクロな大きさまでの階層的なモデルを構築し、マルチスケール解析を行うことにより、機械部品や構造体の形状と寸法を適切に決定する手法の追求を目標にしています。

機械材料の破壊《研究テーマ》

  • 食い違いや循環（格子回転）の弾性力学モデル
  • 形状記憶合金の変形
  • ナノ材料の塑性変形
  • 転位の数値解析モデル
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宇宙探査工学講座（JAXA連携講座）

月探査ローバーこの講座は、JAXA （宇宙航空研究開発機構）との連携で開設されており、JAXA において行われている実ミッションに関連する研究分野に深く関わります。主な研究分野は、惑星大気突入技術、宇宙往還技術、固体ロケット推進工学、宇宙ロボティクス、惑星探査ローバ、探査機の知能化等です。いずれも、JAXA で進められているミッションに係わる研究です。学生の皆さんには、柔軟な発想と若さそして体力を武器に一緒に宇宙工学の先端を押し広げて行くことを望んでいます。

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