2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of a space debris removal technology by a bi-directional plasma acceleration
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18K18746
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / スペースデブリ / プラズマ推進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙環境の利用が促進される中スペースデブリ問題が深刻化している．本研究では，１台の電気推進機のみを用いた革新的なスペースデブリ除去の原理実証を目指して，双方向加速型プラズマ推進機の原理実証と実用化に向けた研究開発を行う．初年度である2018年度は，上流部と下流部の両者に開口端および磁気ノズルを有するプラズマ推進機を設計・製作し，双方向へのプラズマ噴射に関する実験を実施した．また，直径1m, 長さ2mのスペースチャンバーにおいて，推進機をスラストバランスへ接続し，デブリを模擬したターゲット板を別途振子へと接続し，プラズマ噴射によってそれぞれに加わる力の絶対値計測を実施した．
上記実験において，外部磁場配位を制御した際に，上流・下流域へと噴射されるプラズマ流束が大きく変化することが観測され，磁場配位によって双方向プラズマ加速が制御可能であることが実験的に明らかにされた．プラズマ分布計測によって，この双方向プラズマ噴射の変化はプラズマ生成部における密度分布の非対称性に起因していることが明らかになり，その詳細なメカニズム解明は今後の課題の一つである．また推力・ターゲットへの力の計測によって，双方向へ対称にプラズマが噴射される際には，推進機への正味の力をゼロとした状態でデブリを減速可能であることが実験的に実証された．また外部磁場制御によって，推進機の加速・減速および上述のスペースデブリ除去モードがスイッチ可能であることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度において，革新的なスペースデブリ除去法として原理実証できた点は，予想以上に進展があったといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の成果を踏まえて，スペースデブリ除去を実現可能な性能を室内実験で得ること，またＲＦシステム等の周辺機器開発等に関しても精力的に進めることで，原理的な点も含めた真の国産新型電気推進機開発，およびスペースデブリ除去法として開発を進める予定である．
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| Causes of Carryover |
今年度，スラストバランスとターゲット式振子を製作したが，学内共通設備を使用した製作と設計により価格を大幅に抑えたため，当初計画に比べて使用額を抑えることが出来た．次年度以降に計画しているＲＦシステム開発等で多くの高周波部品が必要になるため，その開発費として，当該課題の目標達成に向けて使用する予定である．
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