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2008 Fiscal Year Final Research Report

Research and Development of Novel Electrode-less Plasma Rocket Engines using Helicon Sources

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 17206084
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

TOKI Kyoichiro  Tokyo University of Agriculture and Technology, 大学院・共生科学技術研究院, 教授 (40172142)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHINOHARA Shunjiro  九州大学大学院, 総合理工学研究院, 准教授 (10134446)
TANIKAWA Takao  東海大学, 総合科学技術研究所, 教授 (70207174)
HADA Toru  九州大学大学院, 総合理工学研究院, 准教授 (30218490)
FUNAKI Ikkoh  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 准教授 (50311171)
Project Period (FY) 2005 – 2008
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
Research Abstract

電気推進ロケットエンジンは、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高効率・低燃費型の宇宙機用エンジンであるが、プラズマを生成加速する電極の寿命が課題であった。本研究では、寿命制限の無い究極の電気推進ロケットエンジンを目指して、プラズマの生成から加速にいたる全てを無電極アンテナで行う新しいタイプのエンジンの研究を実施した。直径2.5cmの小型エンジンによる地上実験では、高密度プラズマの生成に電磁波の一種であるヘリコン波励起技術を用いた。更に、このヘリコンプラズマをアンテナによって電磁加速するオール無電極電気推進ロケットの実証に世界で初めて成功した。

  • Research Products

    (35 results)

All 2009 2008 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (17 results)

  • [Journal Article] On the Electrodeless MPD Thruster Using a Compact Helicon Plasma Source2008

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, T. Hada, I. Funaki, Y. Tanaka, A. Yamaguchi, and K.P. Shamrai
    • Journal Title

      AIAA-2008-4729, 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Hartford

      Pages: 1-9

  • [Journal Article] Plasma Electromagnetic Acceleration with Antennae in Small Helicon Source2008

    • Author(s)
      Y. Tanaka, K. Toki, S. Shinohara, T. Hada, T. Tanikawa, I. Funaki, and K. P. Shamrai
    • Journal Title

      26th International Symposium on Space Technology and Science, Hamamatsu 2008-b-48

      Pages: 1-6

  • [Journal Article] Compact Helicon Source Experiments for Electrodeless Electromagnetic Thruster, AIAA-2007-53112007

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, K. Shamrai, T. Hada, and I. Funaki
    • Journal Title

      43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &am; Exhibit, Cincinnati

      Pages: 1-7

  • [Journal Article] 宇宙研における高密度ヘリコンプラズマ実験2007

    • Author(s)
      谷川隆夫, 篠原俊二郎, 船木一幸, 他
    • Journal Title

      2006年度宇宙関連プラズマ研究会講演集 JAXA-SP-06-016

      Pages: 30-34

  • [Journal Article] 小ヘリコン源を用いたプラズマ生成・加速2007

    • Author(s)
      都木恭一郎, 橋本隆, 牧田賢治, 田中良和, 篠原俊二郎, 羽田亨, 池田泰, 谷川隆夫, 他
    • Journal Title

      2006年度宇宙関連プラズマ研究会講演集 JAXA-SP-06-016

      Pages: 62-66

  • [Journal Article] Development of a Strong Field Helicon Plasma Source2006

    • Author(s)
      S. Shinohara, and H. Mizokoshi
    • Journal Title

      Rev. Sci. Instrum 77,036108

      Pages: 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modeling Electromagnetic Field Excitation and rf Power Absorption in a Large Helicon Plasma2006

    • Author(s)
      K.P. Shamrai, and S. Shinohara
    • Journal Title

      Thin Solid Films 506-507

      Pages: 555-558

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Small Helicon Plasma Source for Electric Propulsion2006

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, and K. P. Shamrai
    • Journal Title

      Thin Solid Films 506-507

      Pages: 597-600

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Plasma Performance in Very Large Helicon Device2006

    • Author(s)
      T. Tanikawa, and S. Shinohara
    • Journal Title

      Thin Solid Films 506-507

      Pages: 559-563

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Small Helicon Source for Electrodeless Plasma Production and Electromagnetic Acceleration 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit2006

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, K. P. Shamrai, I. Funaki, T. Hashimoto, and K. Makita
    • Journal Title

      Sacramento AIAA-2006-4843

      Pages: 1-8

  • [Journal Article] Study of Electrodeless Plasma Production and Electromagnetic Acceleration2006

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, T. Hada, I. Funaki, K.P. Shamrai, T. Hashimoto, K. Makita, and Y. Ikeda
    • Journal Title

      Proceedings of the 25th International Symposium on Space Technology and Science 2006-b-45

      Pages: 298-303

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 宇宙研大容量ヘリコンプラズマ装置の概要2006

    • Author(s)
      谷川隆夫, 篠原俊二郎, 船木一幸, 佐藤杉弥, 竹田剛
    • Journal Title

      2005年度宇宙関連プラズマ研究会講演集 JAXA-SP-05-020

      Pages: 58-63

  • [Journal Article] Characteristics of a Large Volume, Helicon Plasma Source, Phys2005

    • Author(s)
      S. Shinohara, and T. Tanikawa
    • Journal Title

      Plasmas 12,044502

      Pages: 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Helicon Plasma Source Using a Flat-Spiral Antena for Electric Propulsion2005

    • Author(s)
      T. Tanikawa, S.Shinohara, and K. Toki
    • Journal Title

      Proceedings of the 56th International Astronautical Congress IAC-05-C4.4.05

      Pages: 8

  • [Journal Article] Plasma Acceleration in a Compact Helicon Source Using RF Antennae

    • Author(s)
      K. Toki, S. Shinohara, T. Tanikawa, T.Hada, I. Funaki, K.P. Shamrai, Y. Tanaka, and A. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of Plasma and Fusion Research Series, to be published

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics of Large Diameter, High-Density Helicon Plasma with Short Axial Length Using a Flat Spiral Antenna

    • Author(s)
      T. Motomura, K. Tanaka, S. Shinohara, T. Tanikawa, and K.P. Shamrai
    • Journal Title

      Journal of Plasma and Fusion Research Series, to be published

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of High-Density Helicon Plasma Sources and Their Applications

    • Author(s)
      S. Shinohara, T. Hada, T. Motomuta, K. Tanaka, T. Tanikawa, K. Toki, Y. Tanaka, K. P. Shamrai
    • Journal Title

      Phys. Plasmas 16(2009)057104

      Pages: 1-10

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on Low-Frequency Fluctuations Using New Azimuthal Probe Array in High-Density Helicon Linear Plasma

    • Author(s)
      K. Terasaka, S. Shinohara, Y. Nagashima, T. Yamada,M. Kawaguchi, T. Maruta, S. Inagaki, Y. Kawai,N. Kasuya,M. Yagi, A. Fujisawa, K. Itoh, S. Itoh
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research 2(2008)

      Pages: 0311-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] スパイラルアンテナを用いた短軸長の大口径・高密度ヘリコンプラズマ特性III2009

    • Author(s)
      本村大成, 田中謙次, 村上勝彦, 篠原俊二郎, 谷川隆夫, K.P. Shamrai
    • Organizer
      日本物理学会第64回年次大会
    • Place of Presentation
      池袋
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 次世代電気推進のための外部電磁場プラズマ加速の理論モデル2008

    • Author(s)
      羽田亨, 篠原俊二郎
    • Organizer
      宇宙関連プラズマ研究会2008
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      2008-12-16
  • [Presentation] RFアンテナによる無電極MPDスラスタの検討2008

    • Author(s)
      都木恭一郎, 篠原俊二郎, 谷川隆夫, 羽田亨, 船木一幸, 田中良和, 横井賢二, K.P. Shamrai
    • Organizer
      宇宙関連プラズマ研究会2008
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      2008-12-16
  • [Presentation] 大口径・短軸長プラズマの励起波動特性2008

    • Author(s)
      本村大成, 田中謙次, 村上勝彦, 篠原俊二郎, 谷川隆夫, K.P. Shamrai
    • Organizer
      第25回プラズマ・核融合学会年会
    • Place of Presentation
      栃木
    • Year and Date
      2008-12-04
  • [Presentation] Development of High-Density Helicon Plasma Source and Its Applications2008

    • Author(s)
      S. Shinohara
    • Organizer
      The 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics of American Physical Society
    • Place of Presentation
      Dallas(招待講演)
    • Year and Date
      2008-11-20
  • [Presentation] Characteristics of High-Density Helicon Plasma with Large Diameter Excited by a Flat Spiral Antenna2008

    • Author(s)
      S. Shinohara, et al.
    • Organizer
      The 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics of American Physical Society
    • Place of Presentation
      Dallas
    • Year and Date
      2008-11-19
  • [Presentation] RFアンテナを用いたプラズマ電磁加速方法の実験2008

    • Author(s)
      田中良和, 都木恭一郎
    • Organizer
      第52回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      淡路島夢舞台国際会議場
    • Year and Date
      2008-11-05
  • [Presentation] ヘリコンプラズマ源を用いた無電極MPDスラスタの検討2008

    • Author(s)
      都木恭一郎
    • Organizer
      大電力化/モジュール化電気推進に関する研究会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム
    • Year and Date
      2008-10-21
  • [Presentation] 小型ヘリコン源と無電極プラズマ電磁加速2008

    • Author(s)
      田中良和, 都木恭一郎, 篠原俊二郎, 羽田亨, 谷川隆夫, 船木一幸, K.P.シャムライ
    • Organizer
      2007年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      2008-01-29
  • [Presentation] 宇宙研磁化プラズマ装置で生成した比較的プラズマ長の短い大口径ヘリコンプラズマの特性2007

    • Author(s)
      谷川隆夫, 山際啓一郎, 船木一幸, 佐藤杉弥, 篠原俊二郎
    • Organizer
      平成18年度スペース・プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      20070322-23
  • [Presentation] ヘリコン波による高密度プラズマの生成2007

    • Author(s)
      橋本隆, 都木恭一郎, 篠原俊二郎, 谷川隆夫, 船木一幸, K.P. Shamrai
    • Organizer
      平成18年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      20070118-19
  • [Presentation] 小型ヘリコン源とアンテナを用いたプラズマ電磁加速2007

    • Author(s)
      田中良和, 都木恭一郎
    • Organizer
      第51 回宇宙科学技術連合講演会,2G07
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2007-10-30
  • [Presentation] ヘリコン源による高密度プラズマの構築2006

    • Author(s)
      橋本隆, 牧田賢治, 都木恭一郎, 篠原俊二郎, 羽田亨, 池田泰, 谷川隆夫, 船木一幸
    • Organizer
      第50回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      北九州(3F18)
    • Year and Date
      20061100
  • [Presentation] 時間変動外部電磁場に対するプラズマ応答の計算機実験2006

    • Author(s)
      池田泰, 羽田亨, 松清修一, 篠原俊二郎, 都木恭一郎, 橋本隆, 牧田賢治
    • Organizer
      平成17 年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      20060117-19
  • [Presentation] 小へリコン源を用いたプラズマ生成・加速2006

    • Author(s)
      都木恭一郎, 篠原俊二郎, 谷川隆夫, K.P. Shamrai, 船木一幸, 羽田亨, 池田泰, 橋本隆, 牧田賢治
    • Organizer
      宇宙関連プラズマ研究会2006
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      2006-12-19
  • [Presentation] Plasma Production and Electromagnetic Acceleration Using a Compact Helicon Source2006

    • Author(s)
      K. Toki, T. Hashimoto, K. Makita, S. Shinohara, T. Hada, Y. Ikeda, T. Tanikawa, I. Funaki, K.P. Shamrai
    • Organizer
      Asian Joint Conference on Propulsion and Power
    • Place of Presentation
      Beijing(J004)
    • Year and Date
      2006-04-21
  • [Presentation] Response of a Cylindrical Plasma to Time-varying External Electromagnetic Field2005

    • Author(s)
      Y. Ikeda, T. Hada, S. Matsukiyo, S. Shinohara, and K. Toki
    • Organizer
      Numerical Simulation Study, 29th Int. Electric Propulsion Conference
    • Place of Presentation
      Princeton(IEPC-2005-117)
    • Year and Date
      20051031-1104

URL: 

Published: 2010-06-10   Modified: 2016-04-21  

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