Space debris removal using continuous laser ablation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02348
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka Prefecture University (2020-2021)
• Principal Investigator: Koichi Mori 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90375121)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スペースデブリ

Outline of Final Research Achievements

The objectives of this study are (1) To measure the thrust force generated when a low-power-density continuous-wave-laser beam is irradiated on a solid material, (2) To measure the thrust force generated when a laser beam is irradiated on a molten metal droplet. Consequently, we obtained the results as follows:
(1) A electrostatic levitation furnace is newly developed to measure the laser-driven thrust force.
(2) Using a electrostatic levitation furnace, the laser-driven thrust force generated on molten metals are measured for the first time in vacuum.

Free Research Field

航空宇宙推進工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

（１）静電浮遊装置を用いて外力を定量的に計測する手法を確立した。
（２）本研究の成果により、固体ターゲットのレーザー照射時の運動について、ターゲット表面の昇華に伴うアブレーション推力を加味した予想が可能となった。これは３Dプリンターなど、粉体へのレーザー照射を行う機器などの挙動をより精密に予測することに役立つ。
（３）理論的には、真空中なら、100W程度の比較的低パワーのレーザー装置を用いて、フォトンの運動量の１００００倍程度の推力を発生できる見積もりだが、現状は100倍程度に留まる。今後の継続的な研究により飛躍的性能向上が期待できる成果を得た。