2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of a Hybrid Kick Motor to Provide Innovative Orbit-Transfer Capabilities for Micro-Spaceproves

Planned Research

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Project Area	Agile and Frequent Solar System Exploration with Innovative Microsatellite
Project/Area Number	20H05747
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (II)
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	Nagata Harunori 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40281787)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	KAMPS LANDON 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (70869502) 脇田督司北海道大学, 工学研究院, 助教 (80451441)
Project Period (FY)	2020-10-02 – 2023-03-31
Keywords	ハイブリッドロケット / 小型相乗り宇宙機 / 軌道変換ロケット / ノズル浸食
Outline of Final Research Achievements	The purpose of this study is to develop a kick motor (upper stage rocket for orbit transfer) for share-riding micro space probes that will phase to a geostationary transfer orbit and then give an acceleration of about one km/s at perigee to go to the Moon, Mars, Venus, or other planets. For this purpose, we obtained fuel regression rate equations for cylindrical and CAMUI shapes (to ensure flexibility in designing solid fuel shapes), developed an optimal design method that considers nozzle erosion, and developed a method to suppress nozzle erosion. Static firing tests gave fuel regression rate equations, and an algorithm searched the solution that maximizes the velocity increment under the constraints of the envelope and weight for share-riding. As a result, we selected nitrous oxide as the liquid oxidizer. Combustion experiments with a graphite nozzle cooled by a liquid oxidizer revealed that regenerative cooling could suppress nozzle erosion.
Free Research Field	宇宙推進工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究成果を事業化するため、北大発ベンチャー企業としてLetara（株）を2020年に起業し、2022年2月に最初の資金調達に成功した。本研究成果を事業化するため、北大発ベンチャー企業としてLetara（株）を2020年に起業し、2022年2月に最初の資金調達に成功した。本研究成果を事業化するため、北大発ベンチャー企業としてLetara（株）を2020年に起業し、2022年2月に最初の資金調達に成功した。本研究成果を事業化するため、北大発ベンチャー企業としてLetara（株）を2020年に起業し、2022年2月に最初の資金調達に成功した。