2015 Fiscal Year Annual Research Report
不揮発性イオン液体を推進剤としたレーザーアブレーションスラスタの研究
| Project/Area Number |
26630450
|
|---|
| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
|---|
Principal Investigator |
船木 一幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50311171)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 航空宇宙工学 / 推進・エンジン / レーザー / マイクロスラスタ / イオン液体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
繰返しパルスレーザー光をイオン液体（推進剤）に照射して推力を得る、1mNクラス小型レーザー推進機の実証実験を行なった。本研究では、過去に研究されてきたレーザーアブレーションスラスタ（金属などの固体ターゲットに短時間大強度パルスレーザーを照射してジェットを生成するタイプ）の欠点である推進剤供給方式を抜本的に改善する試みとして、不揮発性のイオン液体を容器に充填した状態で暴露してレーザーを照射する、新しいタイプの推進機を目指している。もしもレーザー周波数の変化に応じて線形に変化する推力特性が得られれば、レーザー周波数を時間変化させることで高速な推力スロットリングが可能となるため、衛星の精密姿勢制御へ応用可能であろう。
実験システムは、レーザー、イオン液体を装填した推進剤ターゲット、推進剤ターゲットを搭載した推力測定スタンドから構成される。平成27年度は、小型レーザースラスタとレーザースラスタの推力計測に必要な推力測定スタンドを運用して、推力評価を実施した。推力特性は、レーザー周波数のみならず、レーザーパワ密度ならびに焦点距離に依存して変化することから、これら制御パラメータを適切に選択することで、可変推力のマイクロスラスタが構築可能であることが示唆された。また、推進剤ターゲット付近の計測から予想される推力発生メカニズムとしては、イオン液体へレーザーが照射された際の液体表面からの蒸発とアブレーションとの混在していると予想され、比推力を向上させるためには、液体表面からの蒸発よりも、アブレーションによるジェット生成を強調する必要があることが明らかになった。
|
