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次世代超小型・高機能衛星のためのマイクロプラズマスラスタの研究開発

Research Project

Project/Area Number 04J01160
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

鷹尾 祥典  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsマイクロスラスタ / ナノサテライト / マイクロプラズマ / マイクロ波プラズマ / マイクロノズル / 電気推進 / プラズマ診断 / 推力測定 / シミュレーション
Research Abstract

マイクロ波励起マイクロプラズマスラスタについて今年度は,マイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm,同軸型)に微細機械加工技術を用いて製作された3種類のマイクロノズル(スロート径0.12-0.2mm,長さ1.0-14mm)を装着し,微小推力スラストスタンドを用いた推進性能測定,数値計算結果との比較,また,高分解能分光器(焦点距離50cm,グレーティング:2400本/mm)を用いたプラズマ診断を行った.ここで,推進剤にはアルゴンを使用し,推進性能測定に関して微小推力の測定を精度良く行うため振子式とターゲット式測定法を組み合わせて行い,数値計算に関しては亜音速のプラズマ源から超音速のノズルスロート部下流の流れを自己無撞着に解析するモデルを構築して行った.推進性能の測定結果と数値計算結果との比較から,3種類のノズルの違いによる性能の有意な差は実験精度の誤差の範囲では得られなかったが,数値計算で示唆されていた圧力推力の大きな寄与を実験的にも確認し,ノズル壁面の状態としては断熱壁条件よりも等温壁条件にかなり近いことが分かった.また,推進剤流量60sccm,マイクロ波電力6Wにおいて得られた推進性能は,推力1.4mN,比推力79s,推進効率8.7%であり,超小型人工衛星(<10kg)の軌道制御に適用できることが実証できた.プラズマ診断では,トレーサーとして水素を微小量添加し,H_βスペクトル(486.1nm)のスペクトル幅からプラズマ源内部の電子密度を算出,得られた値は10^<14>Cm^<-3>代であり,これはプローブ測定によりプラズマプルーム中で得られた電子密度(〜10^<13>cm^<-3>)と比較して,プラズマ源から真空中に噴出される際にガスが数十倍に膨張することを考慮すると妥当な値である.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results)

  • [Journal Article] マイクロプラズマスラスター2007

    • Author(s)
      斧 高一, 鷹尾 祥典
    • Journal Title

      応用物理 76・4

      Pages: 394-398

    • NAID

      130007717789

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microwave-Sustained Miniature Plasmas for an Ultra Small Thruster2006

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono, Kazuo Takahashi, Yuichi Setsuhar
    • Journal Title

      Thin Solid Films 506-507

      Pages: 592-596

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Plasma Diagnostics and Thrust Performance Analysis of a Microwave-Excited Microplasma Thruster2006

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono, Kazuo Takahashi, Koji Eriguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 45・10B

      Pages: 8235-8240

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] A miniature electrothermal thruster using microwave-excited plasmas : a numerical design consideration2006

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono
    • Journal Title

      Plasma Sources Science and Technology 15

      Pages: 211-227

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microwave-Sustained Miniature Plasmas for an Ultra Small Thruster2006

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono, Kazuo Takahashi, Yuichi Setsuhara
    • Journal Title

      Thin Solid Films (発表予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Plasma Diagnostics and Thrust Performance Analysis of a Microwave-Excited Microplasma Thruster2006

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono, Kazuo Takahashi, Koji Eriguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics (発表予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] マイクロプラズマスラスターの研究開発2005

    • Author(s)
      鷹尾祥典, 斧 高一
    • Journal Title

      高温学会誌 第31巻,第5号

      Pages: 283-290

    • NAID

      10029253309

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microwave-Sustained Miniature Plasmas for an Ultra Small Thruster2005

    • Author(s)
      Yoshinori Takao, Kouichi Ono, Kazuo Takahashi, Yuichi Setsuhar
    • Journal Title

      Thin Solid Films (発表予定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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