宇宙機が周回する地球低軌道には残留大気が存在し、その主成分は原子状酸素(AO)である。宇宙機の周回速度は約8km/sであり、これを相対速度としてAOに衝突される。宇宙機を構成する熱制御材料など高分子材料は、AOとの相互作用によってその表面が酸化および浸食され、機械特性や熱光学特性が低下するため、地球低軌道を模擬したAO照射環境における高分子材料の劣化予測や防護技術の確立が不可欠である。本研究では、ポリエチレンなどの高分子材料にAOを照射し、微視的突起構造の形成と、照射に伴なう表面近傍での高分子の自由体積の変化を調べたところ、突起構造形成と自由体積サイズの減少の関連が示唆された。