磁化イオン－中性粒子連成スワール加速の創成と液体水素プラズマ宇宙推進への展開

• Project/Area Number: 23H00210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 杵淵 紀世志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90648502)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 窪田 健一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (10723364) ; 小林 弘明 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50353420) ; 土屋 雄司 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50736080) ; 月崎 竜童 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70720697)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥47,970,000 (Direct Cost: ¥36,900,000、Indirect Cost: ¥11,070,000); Fiscal Year 2025: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2024: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2023: ¥27,560,000 (Direct Cost: ¥21,200,000、Indirect Cost: ¥6,360,000)
• Keywords: 電気推進 / 超伝導 / 液体水素 / レーザー分光 / プラズマシミュレーション

Outline of Research at the Start

宇宙用電気推進の性能向上が求められている．本研究では超伝導強磁場によりイオンと電子が共に磁力線に巻き付きながら回転する新たな現象「磁化スワール」を創成し解決を図る．磁化スワールを積極利用し，イオン－中性粒子の運動量連成により中性粒子の回転も誘起する．回転が軸流速（推力）へ変換される加速過程を応募者らが確立したレーザ分光及び粒子法数値解析により把握する．独自のコイル給電方式にて1Tを得て磁化スワールを発現させる．更に液体水素冷却により3Tを得て超伝導特性を解明する．新たな加速機構はプラズマ科学に新たな側面を付け加えると共に，液体水素を推進剤及びコイル冷媒とする小型・高性能な推進機の実現に繋がる．