2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12450393
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
荒川 義博 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50134490)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
小林 鶴雄 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90215343)
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| Keywords | レーザー / 宇宙推進 / レーザー推進 / プラズマ |
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| Research Abstract |
本研究では、レーザー推進を実現させるための比例則を確立することを目的として、安定なレーザープラズマの生成に成功したこれまでの研究成果をさらに発展させ、そのレーザープラズマを光学的プラズマ診断法により計測し、推進剤ガスのレーザー吸収・加熱特性、電離・励起反応、伝熱・エネルギー散逸等の物理現象を調べた。さらにレーザー推進機を試作して、推進剤の種類とその流量、レーザー光出力など各種作動条件を変化させて推力を測り、レーザー推進の基本性能を求め、前述の物理現象との関わりを調べた。
現有のレーザー及び低密度風洞を用いて、レーザー推進機を模擬したキャビテイ内にレーザープラズマを発生させた。そのプラズマからの自発光を高解像度カメラを用いて2次元的に捕らえることにより、レーザー吸収面の寸法、焦点からの位置等を測定した。これまでの研究から、吸収面位置はレーザー焦点から数ミリの位置にできることが分かっているため、0.1ミリ以下の画像解析能力を持つカメラが必要であり、超高速・高解縁力CCDカメラを新たに設備備品として購入した。また、レーザー強度、焦点距離、焦点距離/ビーム径、およびガス流量、チャンバー圧等をパラメータとして、それぞれに対する依存性を調べた。
レーザー入力エネルギーに対する排気プルームのエネルギー(排気エンタルピー)の割合とそのパラメータ依存性を調べた。エンタルピープローブを開発し、プローブへの熱量からエンタルピーを算出した。
試作したレーザー推進機を自作した推力測定用スタンドに載せて、レーザー光入力、推進剤の種類とガス流量、推進機内プラズマ生成部の幾何形状等の作動パラメータを変化させて推力を測った。この推力測定から、比推力、推進効率(レーザー入力に対する軸方向運動エネルギーの割合)を算出し、基本性能を評価した。
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