2012 Fiscal Year Annual Research Report
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21246126
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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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, 准教授 (50311171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山川 宏 京都大学, 生存圏研究所, 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)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 惑星探査 / 磁気圏・電離圏 / プラズマ・核融合 / セイル推進 |
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| Research Abstract |
地球磁場を逃れて惑星間軌道にでると、強い太陽風が吹いている事が知られている。もしこの太陽風プラズマを宇宙機のつくる人工的な磁場で受け止めることが出来れば、太陽風の運動エネルギーを利用した宇宙推進（磁気プラズマセイル推進）が可能になるが、このようなシステムが実現可能かどうかについては議論が分かれていた。本研究では、惑星間を航行する磁気プラズマセイル宇宙機の推力特性と電磁流体現象を実験的理論的手法により解明し、その上で、磁気プラズマセイルの推力特性を把握した。まず、磁気プラズマセイル地上実験シミュレータにて、磁気プラズマセイルのスケールモデル実験を実施した。この実験では、太陽風プラズマを模擬した水素プラズマジェット中に電磁石と高密度プラズマ源を設置し、電磁石のみを設置した場合の磁気セイルの推力（F_mag）と、これら全てを動作させた磁気プラズマセイルの推力（F_MPS）とを評価し、最大1.9の推力増倍率（F_MPS/M_mag）が得られた。よって、磁気プラズマセイルの原理実証実験に初めて成功した。また、磁気プラズマセイルの宇宙空間での動作を想定した電磁流体、イオン粒子、ならびに全粒子の各数値シミュレーションを様々な仕様の電磁石について実施し、電磁流体モデルでは3程度、イオン粒子／全粒子モデルでは5～10程度の推力増倍率を得た。以上の実験ならびに理論研究は、人工的な磁気圏を膨らましながら深宇宙を航行する磁気プラズマセイルの原理を確立した初めての成果である。最後に、得られた推力特性に基づき木星以遠の深宇宙探査機の概念設計を実施したところ、磁気プラズマセイルの実用化に先立ち、宇宙機搭載用電磁石の軽量化や推力増倍率の向上が必要であることが解り、これらは今後の課題として残った。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 太陽風帆の研究2013
Author(s)
船木一幸,山川 宏
Organizer
第53回航空原動機・宇宙推進講演会
Place of Presentation
倉敷、日本
Year and Date
20130304-20130305
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[Presentation] プラズマセイルの数値シミュレーションならびに実験室シミュレーション2013
Author(s)
船木一幸,梶村好宏,芦田康将,西田浩之,山村治人,山極芳樹,大塩裕哉,上野一磨,篠原育,堀江優之),山川宏
Organizer
宇宙科学シンポジウム
Place of Presentation
相模原、日本
Year and Date
20130108-20130109
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[Presentation] The Use of Dipole Plasma Equilibrium for Magnetic Sail Spacecraft2012
Author(s)
I. Funaki, Y. Kajimura, Y. Ashida, H. Nishida, Y. Oshio, I. Shinohara, H. Yamakawa
Organizer
The Joint Conference of the International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS) and the International Workshop on Plasma Material Interaction Facilities for Fusion (PMIF)
Place of Presentation
Tsukuba, Japan
Year and Date
20120827-20120831
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