| Project/Area Number |
20K14949
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 無電極電気推進機 / 高周波プラズマ / 電気推進機 / プラズマ / 高周波 / ECR放電 / 超小型推進機 / 深宇宙探査 / 電磁流体 |
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| Outline of Research at the Start |
過去の超小型深宇宙探査衛星ではまだ電気推進機の数年にわたる長期作動には成功しておらず、これは既存の電極を用いた超小型電気推進機が電極損耗により短命であるためである。そこで本研究では「電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマの選択的生成」、「磁気ミラーを用いたプラズマ閉じ込め」、「変動磁場を用いた繰り返しパルス加速」の３つの特徴を持った無電極の超小型衛星用無電極電気推進機を新しく提案し、実験からその最適な作動点を模索する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, I aim to demonstrate a newly proposed electrodeless electric propulsion system for space craft. In this propulsion system, plasma generated with electron cyclotron resonance (ECR), which is the interaction between electrons in magnetic field with specific strength and high-frequency (GHz band) electro-magnetic wave, is accelerated by controlling the magnetic field by a coil. A system capable of radiating a high frequency with a maximum output of about 15 W in the frequency range of 2 GHz to 4 GHz was completed. ECR discharge plasma was successfully created in a tube with a diameter of 10 mm within the target energy range using only permanent magnets. However, the stable generation of plasma in the magnetic field by a coil and a magnet was not successful. Therefore, farther researches are needed to demonstrate this propulsion.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で実証を目指す推進機は，長寿命，高燃費な超小型衛星向けの推進機であり，これが実現されれば，超小型衛星によるミッションの幅が大きく広がることが期待される．近年、超小型人工衛星は学術、産業双方の観点から注目を集めており，このことには大きな社会的な意義がある．現在，本推進機の実証にまでは至っていないが，推進機の放電室を模した管内において目標電力内でのプラズマ生成には成功しており，実現に向けた多くの知見を得ることが出来た．今後，加速用のコイルや，さらに安定したプラズマ生成を実現する放電室形状の検討を進め，実現を目指す．
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