1MWミリ波をもちいたマイクロ波ビーミング推進の基礎実験

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655363
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究所, 助教授 (90242825)
• Keywords: 先端推進 / ビーミング推進 / マイクロ波推進 / ジャイロトロン

Research Abstract

パラボラ型推進機模型でマイクロ波を集光することにより,大気をブレークダウンしプラズマを生成する作動条件を見出し,安定にプラズマを保持する技術を確立することを目的として基礎的な実験を行った。ロードセルに推力測定、高速度ビデオ画像解析による打ち上げ初速度測定、および打ち上げを行い、マイクロ波推進機の性能を見積もった。また画像より、プラズマの生成、膨張過程を捕らえた。日本原子力研究所那珂研究所で開発された高周波加熱装置(JT-60U用110GHzまたは170GHz、1MWジャイロトロン)を用い、以下の2段階に分けて実験を行った。
1)東京大学における推力測定予備実験
高出力ミリ波装置を使用する前の準備段階として、想定されるインパルスを、組み上げた推力測定系に与え、ロードセルを含む、周辺の計測用電子回路の動作確認を行った。併せて、測定系に見合った力学モデルを考えることで、解析的な出力値と実際の実験値との比較を試み、これによって推力測定装置・方法の確立した。
2)日本原子力研究所那珂研究所における推進実験
日本原子力研究所那珂研究所に実験装置一式を運び込み、同研究所で開発された高出力ミリ波装置を使用して、推進実験・推力測定を行った。実験方法は以下の通りである。
1.パラボラの焦点距離と,マイクロ波のパワーをパラメターとして,着火条件を調べた。
2.推力測定系を用いて,推力パワー特性を明らかにした。
3.打ち上げ実験用の軽量推進機(円錐-円筒型、紙製、20グラム)を製作し、打ち上げ実験を行った。
これらの実験の結果、推力電力比400N/MWという大変高い推進性能を得ることができた。