| 研究課題/領域番号 |
20J21587
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
安宅 泰穂 (2020-2021) 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 特別研究員 |
安宅 泰穂 (2022) 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 超小型衛星 / 超小型推進機 / イオンスラスタ / プラズマ測定 / 水プラズマ / マイクロ波放電 / 電気推進機 / マイクロ波プラズマ / CubeSat / プラズマ / 小型衛星 / 推進機 / 静電加速 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超小型衛星の活躍が年々広がっているが，その幅をさらに広げる水イオンスラスタの実現に取り組む．実現のためには，水電子源の性能向上と，長時間作動試験が未実施であるという課題が残る．イオンスラスタは正のイオンを放出するという原理上，同量の電子を放出して衛星を中和する電子源が必要不可欠である．現状の性能では，水電子源の電子放出能力は水イオンスラスタに劣っており，その性能を発揮できていない．そのため引き出し電子量の向上に取り組む．またイオンスラスタは宇宙空間で数千時間作動するため，その宇宙実証を行うには，地上での長時間作動で問題がないことを確認しなければならない．
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| 研究実績の概要 |
当該年度においては，マイクロ波放電アンテナの直流バイアスによる水イオンスラスタの性能向上理由の解明を目的として，複数の実験を行った．向上理由が解明できれば，設計変更等によるさらなる性能向上の指針が得られる．具体的に行った実験は以下の三点である．
まず，イオン源内部のプローブ測定による，プラズマ密度，プラズマ電位，電子温度といったプラズマパラメータの解明である．イオン加速中の測定に成功したが，測定時の擾乱が5%程度と大きいことが分かった．この擾乱は無視できず，プローブ測定は断念した．
続いて，擾乱のない測定を目指し，側面の一部をガラスにした可視化イオン源を用いて，バイアス中のプラズマの撮影を行った．バイアスによりプラズマの発光はほとんど変化せず，電子温度やプラズマ密度が変化していないことを示唆する結果となった．このため，アンテナバイアスによる引き出し電流の増加は内部プラズマの電位構造の変化が影響しているといえる．
続いて，逆電位アナライザを用いた，アンテナバイアス中の下流のビーム測定を行った．バイアスによりプラズマ電位が数十ボルト程度，バイアス電位に合わせて変化していることが明らかになった．こちらは先の可視化イオン源の撮影の結果と整合している．
今後は，計算コストの低い簡易なモデルを用いた数値計算を行い，内部プラズマの詳細な構造の変化を明らかにしていく．この結果を先の実験結果と照らし合わせ，アンテナバイアスによる性能向上理由を解明していく予定である．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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