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金属燃料を用いたスパッタリング式新概念電気推進機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18907
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
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
研究機関東北大学

研究代表者

安藤 晃  東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)

研究分担者 高橋 和貴  東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
小室 淳史  東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード電気推進 / CubeSat / スパッタリング / 小型衛星 / Cubesat
研究成果の概要

本研究では,スパッタリング現象によって金属材料を効率よく放出することで推力を発生する,新規電気推進方式の原理実証を行うことに成功した.ここでは,発生する推力がターゲット材料によって大きく変化することが確認され,この変化は材料固有の特性であるスパッタリング率によって説明可能であることが示された.また,プラズマ計測を実施した結果,荷電粒子によって発生しうる推力は,実際に計測された推力よりも十分小さく,無視できることが示された.したがって,スパッタリング現象による推力発生が実証された.さらに小型推進機開発を目指して,セシウムプラズマによるスパッタリング法に関する実験を展開した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

小型衛星の開発は,宇宙開発を活発化するとともに,宇宙開発産業を開拓していく重要な技術である.特に,衛星への推進系の搭載は大きな課題であり,精力的な研究開発が進められている.本研究ではスパッタリングによる推力発生という新概念を原理実証したため,宇宙工学の観点での学術的意義が大きいといえる.また小型衛星向けに複数種の推進方式を提供することは社会的な意義が大きく,本研究はその一助となるものである.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Direct measurement of thrust induced by a magnetron sputtering source2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazunori、Hidemasa Miura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimal multi-target plasma sputtering tool2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazunori、Saito Taichi、Ando Akira、Yabuta Yuki、Mizuguchi Hisashi、Yamamoto Naoko、Kamei Ryuichiro、Hara Shiro
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 171 ページ: 109000-109000

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2019.109000

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a momentum vector measurement instrument in steady-state plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazunori、Sugawara Takeharu、Akahoshi Hikaru、Takao Yoshinori、Ando Akira
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 10

    • DOI

      10.1063/1.5050553

    • NAID

      120006534524

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Direct measurement of a thrust induced by sputtered materials in magnetron-type plasma sources2020

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Miura, Kazunori Takahashi, Ando Akira
    • 学会等名
      4th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimal multi-target helicon sputtering tool2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Takahashi, Taichi Saito, Akira Ando, and Shiro Hara
    • 学会等名
      15th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct measurement of thrust induced by sputtered materials for a compact electric propulsion device2019

    • 著者名/発表者名
      三浦英将, 高橋和貴, 安藤晃
    • 学会等名
      2019年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 小型高周波プラズマ源を用いた実用化装置開発2019

    • 著者名/発表者名
      高橋和貴
    • 学会等名
      プラズマ流の基礎と応用に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a Minimal multi-target helicon sputtering tool2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Takahashi
    • 学会等名
      International Symposium on Semiconductor Manufacturing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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