Upper limit of plasma density at which Hall-type electrostatic acceleration is dominant and its utilization

• Project/Area Number: 25K01416
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小紫 公也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90242825)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2030-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2029: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2028: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2027: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: エネルギー全般 / 航空宇宙工学 / 推進 / プラズマ

Outline of Research at the Start

宇宙機用電気推進ロケットであるホール加速器は、高い推力密度が得られるが、慢性的に需給がひっ迫するキセノン以外での作動が難しい。キセノンよりも電離断面積の小さい代替ガスで同等の電離度（推進剤利用効率）を実現するにはプラズマ密度を高めることが必須であるが、それに伴い容器壁面へのプラズマ損失の激増と加速器への熱負荷の増大という２つの困難が生じる。本研究では作動ガス流量密度、放電電流密度を増大させてプラズマの高密度化を図り、学問的には「ホール型静電加速が卓越する（機能する）プラズマ密度の上限」は幾らかということを問う。この成果は、宇宙輸送・探査用推進機の脱キセノン化をもたらすものと期待できる。