2006 Fiscal Year Annual Research Report
高速プラズマ流の加熱・加速制御技術の確立と先進宇宙プラズマ推進機開発
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18340183
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安藤 晃 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90182998)
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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)
服部 邦彦 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (90261578)
市村 真 筑波大学, 物理物質科学研究科, 助教授 (10151482)
武藤 敬 核融合科学研究所, プラズマ加熱研究系, 教授 (90115949)
船木 一幸 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙輸送工学研究系, 助教授 (50311171)
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| Keywords | 高周波加熱 / プラズマ推進 / VASIMR / HITOP / イオン加熱 / 磁気ノズル / 宇宙電気推進 |
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| Research Abstract |
近年、プラズマを用いた電気推進機が次世代の推進システムとして必要不可欠なものとして開発が進められている。本研究の目的は、高速プラズマ流のイオン加熱法を確立し、磁気ノズルと組み合わせた推力可変の次世代のプラズマ推進システムを開発するために、1.高速で移動するプラズマ流中のイオン加熱手法の確立、2.磁気ノズル配位を用いた流れ方向エネルギーへの変換手法の確立、3.磁場からのプラズマ離脱の検証を進め、推力可変プラズマ推進機システムの有効性を明らかにし、その実現に寄与することである。
本年度は10^<18>m^<-3>以上の高密度条件下でのイオンサイクロトロン加熱を実現するために、1MHzまでの発振周波数を有した高周波電源を準備し、イオン加熱実験を行った。HITOP真空装置内に高周波印加陽のヘリカル型アンテナを設置し、既存の磁場コイル(〜1kG定常)を用い、水素プラズマ条件での高密度イオン加熱を実施した。水素プラズマでの加熱では、ヘリウムプラズマでの実験と比較してより高磁場での加熱現象が観測でき、また加熱効率も高い値が得られた。同時に、印加周波数が高いほど高密度側での加熱効果が大きいことが実験的に確認できた。
さらに、発散型磁場によるプラズマ加速効果も確認され、その流れエネルギーの計測を行った結果、水素プラズマでは100km/sを越える準定常プラズマ流が生成され、比推力として1万秒を越える値が実現されていることが確認できた。また同時に、この比推力は印加高周波電力の増減で制御できることも確認された。
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