2005 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリコンプラズマ源を用いた先進的無電極プラズマロケットエンジンの研究開発
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17206084
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
都木 恭一郎 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (40172142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠原 俊二郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (10134446)
谷川 隆夫 東海大学, 総合科学技術研究所, 教授 (70207174)
羽田 亨 九州大学, 大学院総合理工学研究院, 助教授 (30218490)
船木 一幸 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教授 (50311171)
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| Keywords | 無電極プラズマ生成 / ヘリコンプラズマ源 / 無電極プラズマ加速 / 電磁加速 / プラズマロケットエンジン |
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| Research Abstract |
研究代表者らは、独自のアイデアでプラズマの生成から加速にいたる全プロセスを無電極方式で行う、プラズマロケットエンジンの研究を行う。これは、寿命制約の無い究極の電気推進ロケットエンジン(軌道上で太陽電池等のエネルギーにより推進剤をプラズマ化して電気的に加速噴射するロケットエンジン)である。
今年度は当初の予定通り、中型(直径70cm、長さ120cm)の本研究専用の真空チェンバーを新たに設置し、真空ポンプも油拡散ポンプを従来の8インチから10インチに増強、それに伴ってロータリーポンプも従来の2台から3台へ増強できた。目標としていたガス流量アルゴン4mg/sにあっても良好な真空度(〜10mtorr)を確保できるようになった。また、真空ポンプの水冷却系に垂れ流しでない循環冷却水塔を導入することができた。一方、海外研究協力者の解析結果により、現有の磁場コイル(〜200Gauss)よりも約2倍強い磁場によって、10^<13>cm^<-3>のヘリコンプラズマを達成できると予測されたため、コイル電源の増強(〜400Gauss)を行った。また、計測装置データレコーダも購入した。
プラズマ生成には、これまでのループアンテナの代わりに、サドル型(Boswell型)アンテナを用いることで、プラズマ加速コイルとの誘導干渉を避けることに成功した。結果的には予測どおりの磁場強さとアルゴン流量のパラメター設定で、目標とした10^<13>cm^<-3>のプラズマ密度を達成することができた。その際、分散関係式からの予測、プラズマ色がピンクから青白いものに瞬時に変化することから、高密度はヘリコン波による生成と考えられた。
並行して、より大型のヘリコンプラズマ源の制御実験、プラズマ物性計測、無電極プラズマのパルス電磁加速シミュレーション、がそれぞれの研究分担者によって準備された。
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