• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

プラズマ推進機における基底準位のイオン生成・加速機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H04973
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

月崎 竜童  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, 助教 (70720697)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
キーワードイオンエンジン / マイクロ波 / はやぶさ2 / Destiny+ / 中性粒子 / 2光子 / LIF / 2光子レーザ誘起蛍光法 / TALIF / ECR / レーザ / トムソン散乱 / 2光子LIF / プラズマ / レーザ誘起蛍光法 / 2光子レーザ誘起蛍光法 / ホールスラスタ / キセノン / カソード / 電気推進 / 2PLIF / プラズマ診断 / イオンスラスタ
研究成果の概要

「はやぶさ2」に搭載されたマイクロ波イオンエンジンの推進剤・キセノン中性粒子密度を2光子レーザ誘起蛍光法にて計測することに成功した。イオンエンジンのイオン源では推力向上の前後で、運転状態における内部の数密度がどのように変化したのか定量的に計測し、中性粒子密度が増加すると励起中性粒子が多数生まれ、電離に寄与し性能向上に至ったという結論を得た。中和器においては、プルーム領域における中性粒子のダイナミックな動きを初めて捉えることに成功した。かかる成果は、国内外の査読雑誌に13本出版され、現在も3本投稿中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

イオンエンジンやホールスラスタなどの宇宙用プラズマ推進機は、燃料の密度分布が推進性能や電源仕様に重大な影響を及ぼすにもかかわらず実験的に計測する手法が確立されてこなかった。本研究によって確立された中性粒子密度計測手法によって数値計算の妥当性が検証可能となっただけでなく、推進性能やプラズマの電流振動に中性粒子がどのような影響をもたらすのか明らかになった。プラズマ推進機のさらなる発展により、地球全域をカバーするインターネット衛星網や、太陽系の生命起源に迫る深宇宙探査などの新たな宇宙プロジェクトが可能となり、人類の宇宙進出が加速する。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 13件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Plasma hysteresis caused by high-voltage breakdown in gridded microwave discharge ion thruster μ102021

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Yusuke、Tsukizaki Ryudo、Daiki Koda、Tani Yoshitaka、Shirakawa Ryo、Hattori Kana、Nishiyama Kazutaka
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 185 ページ: 179-187

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2021.05.001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neutral atom density measurements of xenon plasma inside a μ10 microwave ion thruster using two-photon laser-induced fluorescence spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Tsukizaki Ryudo、Yamashita Yusuke、Kinefuchi Kiyoshi、Nishiyama Kazutaka
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 190 ページ: 110269-110269

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2021.110269

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of discharge chamber geometry on ion loss in microwave discharge ion thruster2020

    • 著者名/発表者名
      Tani Yoshitaka、Yamashita Yusuke、Tsukizaki Ryudo、Nishiyama Kazutaka、Kuninaka Hitoshi
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 176 ページ: 77-88

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2020.05.062

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation and experimental simulation of performance deterioration of microwave discharge ion thruster μ10 during space operation2020

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa Ryo、Yamashita Yusuke、Koda Daiki、Tsukizaki Ryudo、Shimizu Yusuke、Tagawa Masahito、Nishiyama Kazutaka
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 174 ページ: 367-376

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2020.05.004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristics of Plasma and Gas in Microwave Discharge Ion Thruster μ10 Using Kinetic Particle Simulation2020

    • 著者名/発表者名
      YAMASHITA Yusuke、TANI Yoshitaka、TSUKIZAKI Ryudo、KODA Daiki、NISHIYAMA Kazutaka
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      巻: 18 号: 3 ページ: 57-63

    • DOI

      10.2322/tastj.18.57

    • NAID

      130007840097

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Two-photon Laser-induced Fluorescence Spectroscopy to Microwave Cathode2020

    • 著者名/発表者名
      TSUKIZAKI Ryudo、YAMASHITA Yusuke、KINEFUCHI Kiyoshi、NISHIYAMA Kazutaka
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      巻: 63 号: 6 ページ: 281-283

    • DOI

      10.2322/tjsass.63.281

    • NAID

      130007935584

    • ISSN
      0549-3811, 2189-4205
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutral ground state particle density measurement of xenon plasma in microwave cathode by two-photon laser-induced fluorescence spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamashita, R.Tsukizaki, K. Kinefuchi, D.Koda, and K. Nishiyama
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 168 ページ: 108846-108846

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2019.108846

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical investigation of plasma properties for the microwave discharge ion thruster μ10 using PIC-MCC simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamashita, Y.Tani, R. Tsukizaki, D.Koda, and K. Nishiyama
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 7 号: 7 ページ: 073510-073510

    • DOI

      10.1063/1.5097661

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Azimuthal ion drift of a gridded ion thruster2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Yusuke、Tsukizaki Ryudo、Yamamoto Yuta、Koda Daiki、Nishiyama Kazutaka、Kuninaka Hitoshi
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 27 号: 10 ページ: 105006-105006

    • DOI

      10.1088/1361-6595/aae29b

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Azimuthal velocity measurement in the ion beam of a gridded ion thruster using laser-induced fluorescence spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukizaki Ryudo、Yamamoto Yuta、Koda Daiki、Yusuke Yamashita、Nishiyama Kazutaka、Kuninaka Hitoshi
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 27 号: 1 ページ: 015013-015013

    • DOI

      10.1088/1361-6595/aa9f9a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Throttling Operation on Lifetime of Microwave Discharge Cathode2018

    • 著者名/発表者名
      Ryudo Tsukizaki, Yoshitaka Tani, Satoshi Hosoda, Kazutaka Nishiyama, and Hitoshi Kuninaka
    • 雑誌名

      Frontier of Applied Plasma Technology

      巻: 10 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 2光子吸収レーザ誘起蛍光法を用いたマイクロ波放電型イオンエンジンμ10の内部推進剤密度の直接計測2021

    • 著者名/発表者名
      山下 裕介、月崎 竜童、杵淵 紀世志、西山 和孝
    • 学会等名
      令和2年度宇宙輸送シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Performance Characterization of a Microwave Discharge Cathode - Hall Thruster System2019

    • 著者名/発表者名
      Morishita T., Tsukizaki R., Yamamoto N., Nishiyama K., Kuninaka H.
    • 学会等名
      32nd International symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Microwave Discharge Cathode for a 200 W Class Hall Thruster2019

    • 著者名/発表者名
      Morishita T., Tsukizaki R., Yamamoto N., Kubota K., Kinefuchi K., Nishiyama K., Kuninaka H.
    • 学会等名
      36th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutral density measurement of microwave cathode by two photon laser-induced fluorescence spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Ryudo Tsukizaki, Yusuke Yamashita, Kinefuchi Kiyoshi, Kazutaka Nishiyama, and Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      32nd International symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutral density measurement of microwave cathode by two photon absorption LIF2019

    • 著者名/発表者名
      Ryudo Tsukizaki, Yusuke Yamashita, Kinefuchi Kiyoshi, Kazutaka Nishiyama, and Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      36th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study of microwave discharge ion thruster2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Yamashita, Yoshitaka Tani, Ryudo Tsukizaki, Daiki Koda, Kazutaka Nishiyama, and Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      36th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma characteristics of microwave ion thrusters μ10 using 2D-PIC/MCC simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Yamashita, Yoshitaka Tani, Ryudo Tsukizaki, Daiki Koda, Kazutaka Nishiyama, and Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2DPIC simulation and laser-induced fluorescence spectroscopy of the roll torque of the gridded ion thruster2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Yamashita, Ryudo Tsukizaki, Yuta Yamamoto, Daiki Koda, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      2018 Joint Propulsion Conference AIAA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Azimuthal Velocity Measurement of μ10 Microwave Ion Thruster by Laser Induced Fluorescence Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Ryudo Tsukizaki, Yuta Yamamoto, Yusuke Yamashita, Koda Taiki, Kazutaka Nishiyama and Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Quasisteady Operation of Applied Field 2DMPD Thruster using Electric Double-Layer Capacitors2017

    • 著者名/発表者名
      Shunichiro Ide, Ryudo Tsukizaki, Hitoshi Kuninaka,
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Responsiveness of Magnetic Circuit composed of Electrical Steel for Hall Thruster2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Oka, Ryudo Tsukizaki, Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Heating Model in μ10 Ion Thruster2017

    • 著者名/発表者名
      Giulio Coral, Ryudo Tsukizaki, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Twophoton LIF of Ground State Neutral Xe for Electric Propulsion Application2017

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kinefuchi, Yuya Oshio Nunome, Shinatora Cho, Ryudo Tsukizaki
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study of Sputtering in Microwave Discharge Neutralizer using Quartz Crystal Microbalance2017

    • 著者名/発表者名
      Shunya Morita, Yoshitaka Tani, Daiki Koda, Ryudo Tsukizaki, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi
    • 学会等名
      The 35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] JAXA電気推進研究室

    • URL

      https://stage.tksc.jaxa.jp/wp-eplab/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 宇宙航空研究開発機構 電気推進研究室

    • URL

      http://stage.tksc.jaxa.jp/wp-eplab/publication/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究教育職員 月崎竜童

    • URL

      http://www.isas.jaxa.jp/about/researchers/ryudo_tsukizaki.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi