高機能小型衛星搭載用電気推進システムの試作

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355034
• Research Institution: TOKYO METROPOLITAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 竹ヶ原 春貴 東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (20227010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橘 武史 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50179719) ; 都木 恭一郎 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (40172142) ; 荒川 義博 東京大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134490)
• Keywords: 電気推進 / 小型衛星 / 姿勢制御 / 軌道変更 / プラズマ推進 / パルス作動 / テフロン

Research Abstract

パルス型プラズマスラスタ(PPT)は,衛星の小型/高機能化が検討されている現在,パルス作動による高精度な力積制御・軽量化・低電力化が可能であり,その研究開発は大いに貢献するところがある.そこで前年度・前々年度の研究成果を踏まえ,宇宙開発事業団μ-LabSat II搭載を前提とした高性能小型パルス型プラズマスラスタのひながたとしてのエンジニアリングモデル(EM)の試作・性能評価を行った.
本年度の主な研究内容・実績は以下のとおりである.
1 前年度・前々年度の研究成果に基づき,下記の構成から宇宙開発事業団μLab-SatII搭載用EMを設計試作した.
・スラスタヘッド(推進剤供給系,コンタミネーションシールド等を含む.)
・電源装置
・キャパシターバンク
・筐体(締結用部品等を含む)
2 その実用推進機としての性能等の評価を行った.その結果,質量1.4kg以下,消費電力約5w, A5用紙以下のサイズの小型軽量低電力PPTであり,その推進性能は小型衛星搭載用PPTとして満足できるものであることが確認された.
また,打上げ時の耐環境性試験として,宇宙開発事業団筑波宇宙センタで熱真空試験,振動試験を実施し,基本的な設計に問題がないことを確認した.
今後の小型電気推進システムを念頭にした下記のパルス型プラズマスラスタの研究を進めた.
(1)これまでに開発した液体推進剤PPTおよびスラストスタンドを用いて,液体推進剤PPTの推進性能の測定を行った.
(2)同軸型テフロンPPTの性能評価
(3)金属含有テフロンのPPT推進剤への適用検討

Research Products

• [Publications] N.Kumagai, H.Takegahara, 他: ""Research and Development Status of Low Power Pulsed Plasma Thruster System for micro-Lab Sat II""28^<th> International Electric Propulsion Conference, March. 17-21, 2003, Toulouse, France. IEPC-03-0202. (2003)
• [Publications] K.Kawahara, H.Takegahara, 他: ""Study on Plume Characteristics of Pulsed Plasma Thruster""28^<th> International Electric Propulsion Conference, March 17-21, 2003, Toulouse, France. IEPC-03-0160. (2003)
• [Publications] M.Kameoka, H.Takegahara, K.Toki, 他: ""Single Impulse Measurement of a Coaxial Pulsed Plasma Thruster""28^<th> International Electric Propulsion Conference, March. 17-21, 2003, Toulouse, France. IEPC-02-0093. (2003)
• [Publications] Koizumi, H., Arakawa, Y., 他: ""Liquid Propellant Pulsed Plasma Thruster""28^<th> International Electric Propulsion Conference, March. 17-21, 2003, Toulouse, France. IEPC-03-0087. (2003)
• [Publications] 各務聡, 荒川義博, 他: ""液体推進剤を用いたパルスプラズマスラスタ(PPT)の試作と作動実験""日本航空宇宙学会誌. 51-589. 85-88 (2003)
• [Publications] 大川恭志, 橘武史: ""パルス型プラズマスラスタの二段放電動作""日本航空宇宙学会誌. 51-590. 114-118 (2003)
• [Publications] 小出貴宏, 竹ヶ原春貴, 他: ""パルス型プラズマスラスタのμ-Lab Sat II 搭載用推進機としての研究開発長時間作動評価""第11回スペースエンジニアリングコンファレンス,2003年1月24日,日本機械学会. (2003)
• [Publications] 竹ヶ原春貴, 田村宏司, 他: ""μ-Lab Sat II 搭載用パルス型プラズマスラスタの研究開発,-BBMからEMへ-""平成14年度宇宙輸送シンポジウム2003年1月15日-17日. (2003)
• [Publications] 亀岡昌彦, 都木恭一郎, 竹ヶ原春貴, 他: ""同軸型PPTの設計および動作特性""平成14年度宇宙輸送シンポジウム2003年1月15日-17日. (2003)
• [Publications] 河原健太郎, 竹ヶ原春貴, 他: ""μ-Lab Sat2号機搭載用パルス型プラズマスラスタの性能評価""第45回宇宙科学技術連合講演会,2002年10月23日-25日,通信総合研究所. 3G3. 1433-1438 (2002)
• [Publications] N.Kumagal, H.Takegahara, 他: ""Plume Diagnostics in Pulsed Plasma Thruster""38th AIAA/ASME/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 7-10 July, 2002, Indianapolis, Indiana. AIAA-2002-4124. (2002)
• [Publications] K.Tamura, H.Takegahara, 他: ""Evaluation of Low Power Pulsed Plasma Thruster for μ-LabSat II""38th AIAA/ASME/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 7-10 July, 2002, Indianapolis, Indiana. AIAA-2002-4272. (2002)
• [Publications] K.Sato, H.Takegahara, 他: ""R&D on Low Power Pulsed Plasma Thruster System for micro-Lab Sat II""International Symposium on Space Technology and Science(ISTS), ISTS Matsue, 2002, May 26-June 2. 2002-b-10. 284-289 (2002)
• [Publications] H.Mashidori, T.Tachibana, 他: ""Performance of a Pulsed Plasma Thruster Using Double Discharge Method""International Symposium on Space Technology and Science(ISTS), ISTS Matsue, 2002, May 26-June 2. 2002-b-16. 313-318 (2002)
• [Publications] 栗木恭一, 荒川義博, 都木恭一郎, 竹ヶ原春貴他: "電気推進ロケット入門ISBN4-13-062805-4"東京大学出版会(2003年5月発行予定). 260 (2003)