| 研究課題/領域番号 |
18H03815
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40380711)
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| 研究分担者 |
横田 茂 筑波大学, システム情報系, 准教授 (30545778)
森田 太智 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (30726401)
張 科寅 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (40710596)
桑原 大介 中部大学, 工学部, 講師 (60645688)
富田 健太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452729)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2018年度: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円)
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| キーワード | ホールスラスタ / 異常輸送 / プラズマ揺動 / レーザー診断 / マイクロ波干渉計測計 / ピコ秒レーザー / プラズマ乱流 / 電気推進 / 擾乱 / プラズマ計測 / 揺動 / 原動機・推進 / 宇宙推進 / プラズマ / 電気推進機 |
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| 研究成果の概要 |
ホールスラスタの推力電力比向上を阻害する電子の異常輸送に関して、異常輸送の物理機構解明のために、プラズマ揺動と異常輸送の関係を調査した。ある特定のプラズマ揺動は乱流の様相を示し、この揺動が放電電流と相関関係があることを明らかにした。さらにこの揺動は電離不安定性とも非線形結合していることが明らかになった。並行して数百Hzの低周波揺動も観察され、この低周波揺動がプラズマの乱流を抑制することを示唆された。並行して、これまで困難であったホールスラスタ内部のプラズマ諸量計測のために、ピコ秒レーザー診断法を開発し、その優位性を示した。本手法により、異常輸送と揺動間の定量的な関係解明に貢献する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の最大の成果はホールスラスタの異常輸送にはこれまであまり注目されてこなかったプラズマ乱流が影響していることを実験的に示したものであり、異常輸送を抑制し、推力電力比向上にはこのプラズマ乱流の制御が鍵となることを示したことである。この成果をさらに発展させ、プラズマ乱流の物理機構を解明することで、異常輸送の抑制が可能になり、推力電力比90 mN/kWを超えるホールスラスタ開発への道が開ける。このホールスラスタは宇宙利用コストの大幅な削減を通して安全安心社会の構築に貢献する。
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