周方向電場印加によるホール効果を利用した大電力無電極推進機の新たな可能性
| Project/Area Number |
21K18774
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小泉 宏之 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40361505)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 大電力電気推進 / 無電極プラズマ / ホール効果 / 宇宙探査 |
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| Outline of Research at the Start |
現在の宇宙開発は月以遠の深宇宙を次世代の目標としており，この鍵の１つが効率的な大電力電気推進である．現在，ホール効果スラスタと磁気ノズルスラスタという２大候補が鎬を削っているが，両者ともに一長一短を有している．研究代表者は，最近の研究成果に基づき両者の特性をあわせ持つ新しいスラスタの可能性に気づいた．本研究で提案するスラスタは，ホール効果スラスタと同様の半径方向磁場と，加速用アンテナが誘起する周方向電場のホール効果による荷電分離を利用する．本提案は既に実験的に確認されている物理に基づく一方で，周方向電流によるプラズマ生成量と，変動する軸方向電場が上流を向くフェーズのイオン流が未知要素である．
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在，世界の宇宙開発は活況を呈しており，月そして火星へと続く深宇宙への機運が高まっている。この深宇宙進出の鍵を握るのは効率的な（優れた燃費をもつ）大電力電気推進である．このための２大候補がホール効果スラスタと磁気ノズルスラスタである．本研究では，無電極推進機にホール電流を適用することで，両者の特性をあわせ持つ新しい推進機の探求を行う．昨年度までに、半径磁場卓越型の無電極推進機のプロトタイプを製造し、その基本特性の把握を実施した。また、作動パラメータ範囲を広げるために、半径方向磁場の強度を調整可能な電磁コイルを開発した。本年度は、電磁コイルの増強を行いさらに作動パラメータ範囲を広げた上で、各種プローブによりプロトタイプ推進機の特性を明らかにする予定であった。しかし、実験を進める中で推進機の作動に不具合が生じたこと、同実験を遂行予定であった研究協力者に異動が生じたこと、等により予定の実験を遂行できなかった。推進機の不具合は、主にプラズマ接触部（セラミック）からの伝熱による周囲樹脂構造部の破壊が要因と特定し、その改良版の推進機を製造した。また、半径磁場卓越型の基礎となる特性を探るため、加速用コイルを作動させない状態（静磁場のみ）における排出プラズマのエネルギー分析を実施した。これにより、静磁場のみの状態であっても、半径磁場の印加が排出プラズマに顕著な差をあたえることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は、電磁コイルの増強を行いさらに作動パラメータ範囲を広げた上で、各種プローブによりプロトタイプ推進機の特性を明らかにする予定であった。しかし、実験を進める中で推進機の作動に不具合が生じたこと、同実験を遂行予定であった研究協力者に異動が生じたこと、等により予定の実験を遂行できなかった。このため、推進機ならびに周辺機器の作動を確実にするための改修、および、推進機のより基本的な特性を把握するための測定を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、2022年度に実験技術の習得を行った２名の大学院生ならびに新しく研究に加わる１名の大学院生が研究協力者として実験を遂行する予定である。この体制により、当初2022年度に実施予定であった項目である「加速コイル電流の増強し、かつ、マッチング周波数範囲を広げ、パラメータ空間を広げた上での本研究が提案する推進機のコンセプト試験」を遂行予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
