小型スラスタのための水分解を用いた革新的着火システムの実証

• Project/Area Number: 19K23482
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 浅川 純 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任助教 (20845367)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 宇宙推進 / 超小型衛星 / 水 / 電気分解 / スラスタ

Outline of Research at the Start

超小型宇宙機による深宇宙探査の更なる発展のため，大推力と安全性を兼ね備えた金属／水ハイブリッドスラスタが提案されているが，通常の加熱方式では酸化被膜の溶融が困難であることを理由に着火に至っていない．そこで，小型スラスタのための水分解を用いた着火器を提案する．水の共有利用により，金属／水ハイブリッドスラスタと圧倒的親和性を持つ革新的な着火器が実現可能である．しかし，真空環境下での水分解特性及び水素／酸素着火限界は明らかになっていない．本研究では，小型スラスタのための水分解を用いた革新的着火システムの実証を目指し，真空環境下での水分解／水素酸素着火の基礎物理現象を解明する．

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、水分解を用いた小型スラスタ用着火システムの実証であり、「テーマ①：真空環境下での水分解特性の圧力／温度依存性の解明」「テーマ②：小型スラスタ用着火器における水素酸素混合気の着火限界の解明」という二つのテーマに細分化して研究遂行予定である。固体高分子膜の選定を行い、小型水電解セルのプロトタイプを構築し、水分解試験を実施した。併せてワシントンDCで開催された70th International Astronautical Congress（IAC）に参加し、同じく水電気分解を用いた水スラスタの研究を行うドイツのシュツットガルト大学の研究者らとの打ち合わせの場を設け、真空環境下での水分解コンセプトや、水素／酸素の着火限界等に関する議論を行った。その内容を実験系にフィードバックし、水素酸素混合気の真空中着火試験を実施した。