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2010 Fiscal Year Annual Research Report

磁気プラズマセイルの推進性能評価と最適化

Research Project

Project/Area Number 21246126
Research InstitutionJapan Aerospace Exploration Agency

Principal Investigator

船木 一幸  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙輸送工学研究系, 准教授 (50311171)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山川 宏  京都大学, 生存圏研究所・生存圏開発創成研究系, 教授 (50260013)
堀澤 秀之  東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
山極 芳樹  静岡大学, 工学部, 教授 (30220255)
大津 広敬  龍谷大学, 理工学部, 准教授 (20313934)
Keywords航空宇宙工学 / 惑星探査 / 磁気圏・電離圏 / プラズマ・核融合
Research Abstract

太陽風の運動エネルギーを利用した宇宙機推進(磁気プラズマセイル推進)の実現可能性を追求するため、磁気プラズマセイル推進の推力特性を評価可能な「磁気プラズマセイル地上実験シミュレータ」の整備ならびに同シミュレータによる実験を実施した。磁気プラズマセイル地上実験シミュレータは、直径2mの大型真空チャンバ中に設置される大口径太陽風模擬プラズマ風洞と、従来型より高出力な磁気プラズマセイル模型、の2つを特徴としたスケールモデル実験システムであり、平成22年度は、磁気プラズマセイル地上実験シミュレータを強化して運用することで、磁気プラズマセイルの原理検証を実施した。具体的には、コイルとプラズマ源とからなるパルス磁気プラズマセイルと太陽風模擬プラズマ流との干渉を実現した。実験研究と並行して進めている数値解析では、小型実証機から将来の太陽系脱出機まで幅広いクラスの磁気プラズマセイルの推力特性を評価し、その上で、磁気プラズマセイル宇宙機の概念設計を実施し、木星フライバイミッションの可能性と小型技術実証機の成立可能性を検討した。また、宇宙機搭載用超伝導コイルシステムの軽量化・高性能化が,磁気プラズマセイルミッションが成立するための鍵となることから、電源・コイル制御機器等を含めた宇宙機搭載超伝導コイルシステムの検討と、設計用物理モデルの構築を行い、サブスケールモデルのコイルの試験蓮用との比較にてモデルの妥当性を確認した。

  • Research Products

    (34 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (31 results)

  • [Journal Article] 3D Hybrid Simulation of Pure Magnetic Sail Including Ion-Neutral Collision Effect in Laboratory2010

    • Author(s)
      Yoshihiro Kajimura, Kazuma Ueno, Ikkoh Funaki, Hideyuki Usui, Masanori Nunami, Iku Shinohara, Masao Nakamura, Hiroshi Yamakawa
    • Journal Title

      Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan

      Volume: Vol.8 Pages: Pb_19-Pb_25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MHD Analysis of the Magnetic Diffusion Effect on Magneto Plasma Sail2010

    • Author(s)
      T.Fujimoto, H.Otsu, I.Funaki, Y.Yamagiwa
    • Journal Title

      Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences

      Volume: Vol.53,No.180 Pages: 84-90

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hybrid Particle-in-Cell Simulations of Magnetic Sail in Laboratory Experiment2010

    • Author(s)
      Yoshihiro Kajimura, Hideyuki Usui, Ikkoh Funaki, Kazuma Ueno, Masanori Nunami, Iku Shinohara, Masao Nakamura, Hiroshi Yamakawa
    • Journal Title

      Journal of Propulsion and Power

      Volume: Vol.26,No.1 Pages: 159-166

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 磁気セイルの推力特性に関するHybrid粒子シミュレーション2011

    • Author(s)
      松本正晴, 梶村好宏, 臼井英之, 船木一幸, 篠原育
    • Organizer
      平成22年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      相模原市
    • Year and Date
      20110316-20110618
  • [Presentation] 数値シミュレーションを用いた磁気プラズマセイルの推力評価2011

    • Author(s)
      梶村好宏, 他
    • Organizer
      RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      20110307-20110308
  • [Presentation] 粒子シミュレーションによる磁気セイルの推力検討2011

    • Author(s)
      芦田康将, 他
    • Organizer
      RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      20110307-20110308
  • [Presentation] 磁気プラズマセイルのスケールモデル実験2011

    • Author(s)
      上野一磨, 大塩裕哉, 矢守章, 船木一幸
    • Organizer
      平成22年度スペースプラズマ研究会
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      20110303-20110304
  • [Presentation] 準定常MPDアークジェットの下流領域のプルーム特性2011

    • Author(s)
      大塩裕哉, 上野一磨, 船木一幸
    • Organizer
      第51回航空原動機・宇宙推進講演会
    • Place of Presentation
      広島YMCAホール(広島市)
    • Year and Date
      20110303-20110304
  • [Presentation] ダイポール磁場中のリングカレント生成に関するハイブリッド粒子シミュレーション2011

    • Author(s)
      梶村好宏, 松本正晴, 船木一幸, 篠原育, 臼井英之
    • Organizer
      第51回航空原動機・宇宙推進講演会
    • Place of Presentation
      広島YMCAホール(広島市)
    • Year and Date
      20110303-20110304
  • [Presentation] 粒子シミュレーションによる磁気セイルの推力解析2011

    • Author(s)
      芦田康将, 船木一幸, 山川宏
    • Organizer
      第51回航空原動機・宇宙推進講演会
    • Place of Presentation
      広島YMCAホール(広島市)
    • Year and Date
      20110303-20110304
  • [Presentation] 未来の宇宙機2011

    • Author(s)
      船木一幸
    • Organizer
      第4回宇宙ユニットシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      20110300
  • [Presentation] イオン慣性長スケールにおける磁気セイルの推力特性に関する3次元ハイブリッド粒子シミュレーション2011

    • Author(s)
      梶村好宏, 船木一幸, 篠原育, 臼井英之, 松本正晴, 中村雅夫, 山川宏
    • Organizer
      平成22年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      20110120-20110121
  • [Presentation] 磁気セイル磁気圏における電流分布計測2011

    • Author(s)
      大塩裕哉, 上野一磨, 船木一幸
    • Organizer
      平成22年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      20110120-20110121
  • [Presentation] 3次元ハイブリッド粒子シミュレーションによるプラズマセイルの推進性能評価2011

    • Author(s)
      梶村好宏, 船木一幸, 篠原育, 松本正晴, 上野一磨, 大塩裕哉, 臼井英之
    • Organizer
      第11回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      20110105-20110107
  • [Presentation] プラズマセイル飛翔実験機の研究と実験室シミュレーション2011

    • Author(s)
      船木一幸, 山川宏, 杉田寛之, 中村武恒, 石村康生, 西田浩之, 梶村好宏, 大津広敬, 山本直樹, 山極芳樹, 篠原育, 小嶋浩嗣, 森高外征雄, 臼井英之, 沼波政倫, 藤田和央, 松本正晴, 小川博之, 坪井伸幸, 上野一磨, 大塩裕哉, 堀澤秀之, 向井祐利, 小山友一, 芦田康将, 中村雅夫
    • Organizer
      第11回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      20110105-20110107
  • [Presentation] Magnetohydrodynamic Numerical Analysis of Magnetic Plasma Sail Including the Effect of Interplanetary Magnetic Field2011

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Masaharu Matsumoto, Ikkoh Funaki, Yoshiki Yamagiwa
    • Organizer
      49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition
    • Place of Presentation
      Orlando, Florida
    • Year and Date
      20110104-20110107
  • [Presentation] 磁気プラズマセイル宇宙機の研究開発2011

    • Author(s)
      船木一幸, 山宏
    • Organizer
      小型科学衛星シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原市)
    • Year and Date
      2011-03-01
  • [Presentation] 磁気プラズマセイルの研究開発とその飛翔実証2010

    • Author(s)
      船木一幸, 山川宏, 杉田寛之, 石村康生, 中村武恒
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 磁気セイル推力制御のための超伝導コイル励磁用電源系の設計2010

    • Author(s)
      小山友一, 船木一幸, 中村武恒, 小嶋浩嗣, 山川宏
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] イオンスケール磁気プラズマセイルの推力予測実験2010

    • Author(s)
      上野一磨, 大塩裕哉, 船木一幸, 堀澤秀之, 山川宏
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 準定常MPDアークジェットプルームの非定常特性2010

    • Author(s)
      大塩裕哉, 上野一磨, 船木一幸
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 磁気セイル推力推定のための解析モデルに関する研究2010

    • Author(s)
      芦田康将, 山川宏, 船木一幸, 小嶋浩嗣
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 超伝導コイルを用いた磁気セイルの推力解析2010

    • Author(s)
      向井祐利, 船木一幸, 中村武恒, 小嶋浩嗣, 山川宏
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 惑星間磁場を考慮した磁気プラズマセイルの電磁流体解析2010

    • Author(s)
      山本直樹, 山極芳樹, 船木一幸
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 太陽風を利用した推進システムの推力特性に関する電磁流体シミュレーション2010

    • Author(s)
      西田浩之, 船木一幸
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] 磁気プラズマセイルの開発に向けたハイブリッド粒子シミュレーション2010

    • Author(s)
      松本正晴, 梶村好宏, 臼井英之, 船木一幸, 篠原育
    • Organizer
      第54回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      静岡県コンベンションアーツセンター(静岡市)
    • Year and Date
      20101117-20101119
  • [Presentation] Ground Thrust Measurement System for Superconducting Magnetic Sail Spacecraft2010

    • Author(s)
      Yuri Mukai, Ikkoh Funaki, Hiroshi Yamakawa, Taketsune Nakamura, Hirotsugu Kojima
    • Organizer
      61st International Astronautical Congress
    • Place of Presentation
      Prague, Czech
    • Year and Date
      20100927-20101001
  • [Presentation] Aerodynamic Characteristics of Magnetic Sail in Magnetized Solar Wind2010

    • Author(s)
      Hiroyuki Nishida, Ikkoh Funaki
    • Organizer
      61st International Astronautical Congress
    • Place of Presentation
      Prague, Czech
    • Year and Date
      20100927-20101001
  • [Presentation] Thrust Control System for Magnetic Sail Spacecraft under Variable Solar Wind Environment2010

    • Author(s)
      Tomokazu Koyama, Ikkoh Funaki, Taketsune Nakamura, Hirotsugu Kojima, Hiroshi Yamakawa
    • Organizer
      61st International Astronautical Congress
    • Place of Presentation
      Prague, Czech
    • Year and Date
      20100927-20101001
  • [Presentation] Experimental and Numerical Investigations on the Thrust Production Process of Magnetoplasma Sail2010

    • Author(s)
      Ikkoh Funaki, Hiroshi Yamakawa, Yoshihiro Kajimura, Kazuma Ueno, Yuya Oshio, Hiroyuki Nishida, Hideyuki Usui, Masaharu Matsumoto, Iku Shinohara
    • Organizer
      46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
    • Place of Presentation
      Nashville, TN
    • Year and Date
      20100725-20100728
  • [Presentation] Thrust Evaluation of Magneto Plasma Sail by Using Three-Dimensiona Hybrid PIC Code2010

    • Author(s)
      Yoshihiro Kajimura, Ikkoh Funaki, Iku Shinohara, Hideyuki Usui, Hiroshi Yamakawa
    • Organizer
      46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
    • Place of Presentation
      Nashville, TN
    • Year and Date
      20100725-20100728
  • [Presentation] 惑星間磁場を印加した磁気セイルの磁気圏変動の動的現象2010

    • Author(s)
      大塩裕哉, 上野一磨, 船木一幸
    • Organizer
      第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2010
    • Place of Presentation
      米子コンベンションセンター(米子市)
    • Year and Date
      20100624-20100625
  • [Presentation] 磁気プラズマセイル用マグネットの最適設計に向けたY系高温超電導コイルの電流輸送特性に関する基礎検討2010

    • Author(s)
      中村武恒, 船木一幸, 山川宏
    • Organizer
      2010年度春季低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      川崎市産業振興会館(川崎市)
    • Year and Date
      20100512-20100514
  • [Presentation] Plasma Wind Tunnel for Plasma Sail Experiments2010

    • Author(s)
      Ikkoh Funaki, Kazma Ueno, Yuya Oshio, Hideyuki Horisawa, Hiroshi Yamakawa
    • Organizer
      Asian Joint Conferences on Propulsion and Power
    • Place of Presentation
      宮崎観光ホテル(宮崎県)
    • Year and Date
      20100304-20100306

URL: 

Published: 2013-06-26   Modified: 2014-04-08  

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