超低電力マイクロ波放電式イオン源を用いた革新的小型プラズマ宇宙推進機の実現

• 研究課題/領域番号: 22686080
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 小泉 宏之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (40361505)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2012年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2010年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: イオンスラスタ / プラズマ / 小型衛星 / イオンエンジン / 小型イオン推進システム / マイクロスラスタ / 推力ノイズ / 超小型衛星 / 実宇宙機搭載 / 周波数変調分光 / レーザー吸収分光

研究概要

次世代の宇宙利用／開発にとって鍵となる小型衛星（100 kg以下の衛星）の発展には，高性能小型イオンスラスタが不可欠である．本研究では，小型イオンスラスタに対して，その実現に必須となる内部現象の解明（マイクロ波特性，内部密度分布），スラスタ特性把握（プルーム，推力ノイズ，推力係数）ならびに実証（長時間試験，ガス供給BBM開発）を実施した．これらから得られた成果は，50 kg級小型衛星程よし４号に搭載された小型イオン推進システム（同クラスでは世界初の実用となる予定）の設計に活かされた

研究成果

• [雑誌論文] Engineering Model of the Miniature Ion Propulsion System for the Nano-satellite (2014)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, H. Komurasaki, K., Aoyama, J., and Yamaguchi, K.
  • 雑誌名: Trans. JSASS Space Tech. Japan 巻: Vol.12
• [雑誌論文] Numerical Study of μ1 Ion Engine Optics Using JIEDI Tool (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, M., Koizumi, H., Inagaki, T., and Komurasaki, K.
  • 雑誌名: Trans. JSASS Space Tech. Japan 巻: Vol.12
  • NAID: 130003395420
• [雑誌論文] マイクロ波放電式小型イオンスラスタにおける外部着火装置によるプラズマ着火確率工場に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲垣匡志,小泉宏之,小紫公也
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.21(2)
• [雑誌論文] マイクロ波放電式小型イオンエンジンの高分解能中性粒子数密度分布測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉田裕人,小泉宏之,國中均
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.21(1) ページ: 9-14
  • NAID: 40019920476
• [雑誌論文] Electric field measurement in microwave discharge ion thruster with electro-optic probe (2013)
  • 著者名/発表者名: Ise, T., Tsukizaki, R., Togo, H., Koizumi, H., and Kuninaka, H.
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: Volume 83, No.124702
• [雑誌論文] マイクロ波放電式イオンエンジンμ10の推力増強と準安定中性粒子の空間密度分布との関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 月崎竜童,小泉宏之,嶋村耕平,西山和孝,國中均
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: Vol.60 ページ: 135-141
  • NAID: 10031044419
• [雑誌論文] マイクロ波放電式小型イオンスラスタのシステム性能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之,國中均
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: Vol.60 ページ: 128-134
  • NAID: 10031044399
• [雑誌論文] マイクロ波放電式小型イオンスラスタのシステム性能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 60 号: 3 ページ: 128-134
  • DOI: 10.2322/jjsass.60.128
  • NAID: 10031044399
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロ波放電式イオンエンジンμ10の推力増強と準安定中性粒子の空間密度分布との関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 月崎竜童
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 60 号: 3 ページ: 135-141
  • DOI: 10.2322/jjsass.60.135
  • NAID: 130001917611
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Measurement in Microwave Discharge Ion Thruster with Electro-Optic Probe (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ise, Hitoshi Kuninaka
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: ８３ 号: 12 ページ: 124702-124702
  • DOI: 10.1063/1.4770116
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロ波放電式小型イオンスラスタのシステム性能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之・國中等
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: (印刷決定)(未定)
  • NAID: 10031044399
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Japanese space gravitational wave antenna : DECIGO (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S., Ando, M., Seto, N., et al.
  • 雑誌名: CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY 巻: Vol.28, No.9
• [雑誌論文] Measurement of axial neutral density profiles in a microwave discharge ion thruster by laser absorption spectroscopy with optical fiber probes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsukizaki, R., Koizumi, H., Nishiyama, K., and Kuninaka, H.
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 82 ページ: 123103-123103
• [雑誌論文] Development of a Miniature microwave discharge ion thruster driven by 1 W microwave power (2010)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, H. and Kuninaka, H.
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: Vol26, No.3 ページ: 601-604
• [学会発表] Engineering Model Development of a Miniature Ion Propulsion System (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: UN/Japan Nano-Satellite Symposium
  • 発表場所: Nagoya (Japan)
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Development of the Miniature Ion Propulsion System for 50 kg Small Spacecraft (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: 48th Joint Propulsion Conference and Exhibit
  • 発表場所: Atlanta (USA)
  • 年月日: 2012-08-01
• [学会発表] Development of a Miniature and Low Power Ion Thruster for 50-kg-small spacecraft (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: The 4th Aerospace Innovation Workshop
  • 発表場所: 東京大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] Development of the Miniature Ion Propulsion System for 50 kg Small Spacecraft (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: 48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
  • 発表場所: Atlanta (USA)
• [学会発表] Performance of Miniature Microwave Discharge Ion Thruster for Drag-free Control (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Izumi
  • 学会等名: 48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
  • 発表場所: Atlanta (USA)
• [学会発表] Engineering Model Development of a Miniature Ion Propulsion System (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: UN/Japan Nano-Satellite Symposium
  • 発表場所: Nagoya (JAPAN)
• [学会発表] Electric propulsion for advanced space exploration and its future prospect (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: International symposium “Space explorations: small bodies in the solar system”
  • 発表場所: Kashiwa (JAPAN)
  • 招待講演
• [学会発表] 50 kg 超小型衛星用小型低電力イオンエンジンの紹介 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之
  • 学会等名: 第10回DECIGO ワークショップ
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] 50 kg超小型衛星用小型低電力イオンエンジンの紹介 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之
  • 学会等名: 第10回DECIGOワークショップ
  • 発表場所: 京都大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] System Performance of a Low Power and Miniature Ion Thruster (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI, Hitoshi KUNINAKA
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Applied Plasma Science
  • 発表場所: Hakone, Japan
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Performance Evaluation of a Miniature Ion Thruster μ1 with a Unipolar and Bipolar Operation (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: 32nd International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Wiesbaden (Germany)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Performance Evaluation of a Miniature Ion Thruster μ1 with a Unipolar and Bipolar Operation (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI, Hitoshi KUNINAKA
  • 学会等名: 32nd International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Wiesbaden, Germany
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Study of Frequency Modulation Laser Absorption Spectroscopy for the Plasma Measurement of a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa (Japan)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] Study of Frequency Modulation Laser Absorption Spectroscopy for the Plasma Measurement of a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI, Kazutaka NISHIYAMA, Hitoshi KUNINAKA
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] Contact Voltage and Geometric Configurations of a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI, Hitoshi KUNINAKA
  • 学会等名: The 18^<th> Annual Meeting of IAPS
  • 発表場所: 豪州メルボルン
  • 年月日: 2011-03-12
• [学会発表] 超低電力小型イオンエンジンμ1の研究と開発状況 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之, 國中均
  • 学会等名: 平成22年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
  • 年月日: 2011-01-21
• [学会発表] 小型衛星搭載用の小型低電力イオンエンジンの開発状況 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小泉宏之, 國中均
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡県静岡市
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Performance of the Miniature and Low Power Microwave Discharge Ion Engine μ1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI
  • 学会等名: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
  • 発表場所: Nashville (USA)
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Performance of the Miniature and Low Power Microwave Discharge Ion Engine μ1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki KOIZUMI, Hitoshi KUNINAKA
  • 学会等名: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
  • 発表場所: 米テネシー州
  • 年月日: 2010-07-26
• [備考] 1) ホームページ(小泉研究室)
  • URL: http://www.al.t.u-tokyo.ac.jp/Koizumi/html/htdocs/
• [備考] 2) ニュースリリース(小型イオン推進システムの開発)
  • URL: http://www.rcast.u-tokyo.ac.jp/ja/rcast/report/2013/0627.html
• [産業財産権] イオンエンジンのプラズマ着火用ガス供給方法及びシステム (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之,青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之,青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-008934
  • 出願年月日: 2013-01-22
• [産業財産権] 小型低消費電力イオンエンジンに用いるマイクロ波電源の起動時パワーアップ回路 (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之,時藤勉,青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之,時藤勉,青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-048155
  • 出願年月日: 2013-03-10
• [産業財産権] 人工衛星の軌道面制御方法 (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之,青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之,青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-008935
  • 出願年月日: 2013-01-20
• [産業財産権] 小型マイクロ波プラズマ源における誘電体保護機構 (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之,直井太郎,青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之,直井太郎,青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-211478
  • 出願年月日: 2013-10-08
• [産業財産権] 人工衛星の軌道面制御方法 (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之，青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之，青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-008935
  • 出願年月日: 2013-01-20
• [産業財産権] 小型低消費電力イオンエンジンに用いるマイクロ波電源の起動時パワーアップ回路 (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之，時藤勉，青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之，時藤勉，青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-048155
  • 出願年月日: 2013-03-10
• [産業財産権] イオンエンジンのプラズマ着火用ガス供給方法及びシステム (2013)
  • 発明者名: 小泉宏之，青山順一
  • 権利者名: 小泉宏之，青山順一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-008934
  • 出願年月日: 2013-01-22