高機能小型衛星搭載用電気推進システムの試作

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355034
• 研究機関: 東京都立科学技術大学
• 研究代表者: 竹ヶ原 春貴 東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (20227010)
• 研究分担者: 橘 武史 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50179719) ; 都木 恭一郎 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (40172142) ; 荒川 義博 東京大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134490)
• キーワード: 電気推進 / 小型衛星 / 姿勢制御 / 軌道変更 / プラズマ推進 / パルス作動 / テフロン

研究概要

1.前年度の成果に基づき,小型衛星搭載用パルス型プラズマスラスラ(PPT)の推進性能に支配的なパラメータがエネルギ密度(テフロン昇華面単位面積あたりの投入エネルギ)であること,また本研究対象とする数ジュールクラスの小型スラスタから数百ジュールの大型スラスタに及ぶ広範囲でこのエネルギ密度に対し,比推力およびマスショットが線形であることを明らかにした.これを用いることにより,所定推進性能を発揮するための推進機設計のための指針を得ることができた.
2.上記に基づき,設計試作した推進機を用い,その推進性能評価および50万ショットに及ぶ繰り返し作動実験を行い,その初期性能が小型衛星搭載用PPTとして満足できるものであることおよび実利用では数百〜数千万ショットの繰り返し作動が必要となるPPTの寿命限定要因の洗い出しを行った.
3.また,上記2の50万ショット繰り返し作動実験では,前年度試作した電源装置BBM,キャパシタバンクBBMおよびスラスタヘッドBBMを用い,PPTシステムとしての整合性,機能確認、重量、消費電力等の評価も行った.
今後の小型電気推進システムを念頭にした下記のパルス型プラズマスラスタの研究を進めた.
4.テフロン以外の固体推進剤PPTの実験評価,デュアルキャパシタバンクによる二重放電の性能への影響評価
5.液体推進剤PPTの性能評価
6.同軸型固体推進剤PPTの試作評価,インパルスビット測定用ねじり式スラストスタンドの試作評価

研究成果

• [文献書誌] Miwa, IGARASHI, Naoki, KUMAGAI, Kensuke, SATO, Kouji, TAMURA, Haruki, TAKEGAHARA, 他: "Performance Improvement of Pulsed Plasma Thruster for Micro Satellite 1., Oct. 15-19,2001"2001 International Electric Propulsion Conference, Pasadena, CA, USA. IEPC-01-152. (2001)
• [文献書誌] Haruki, TAKEGAHARA, Miwa, IGARASHI, Naoki, KUMAGAI, Kensuke, SATO, Kouji, TAMURA, 他: "Evaluation of Pulsed Plasma Thruster System for μ-Lab sat II"2001 International Electric Propulsion Conference, Pasadena, CA, USA. IEPC-01-153. (2001)
• [文献書誌] 竹ヶ原春貴: "電気推進を中心とした衛星・探査機の推進システムの現状と将来展望"特集解説(将来型宇宙輸送システム開発に向けた大学の研究課題)"日本航空宇宙学会誌. 第49巻,第569号. 18-21 (2001)
• [文献書誌] 田村宏司, 五十嵐美和, 佐藤健輔, 熊谷直紀, 河原健太郎, 竹ヶ原春貴: "パルス型プラズマスラスタ(PPT)の長時間作動における性能評価""第42回航空原動機・宇宙推進講演会,2002年1月30日〜31日,千歳市文化会館. (2001)
• [文献書誌] 田村宏司, 五十嵐美和, 佐藤健輔, 熊谷直紀, 河原健太郎, 竹ヶ原春貴: "パルス型プラズマスラスタ(PPT)の長時間作動評価""第10回スペースエンジニアリングコンファレンス,2002年1月18日日本機械学会. A1. (2002)
• [文献書誌] 小泉宏之, 各務聡, 小紫公也, 荒川義博: "液体推進剤Pulsed Plasma Thrusterのための液体噴射によるプラズマの観察"第45回宇宙科学技術連合講演会"第45回宇宙科学技術連合講演会,3C1,2001年10月17日〜19日,アクトシティ浜松. 3C1. (2001)
• [文献書誌] 各務聡, 小泉宏之, 小紫公也, 荒川義博: "液体推進剤PPTの作動特性"平成13年度宇宙輸送シンポジウム,平成14年1月17日〜18日,宇宙科学研究所. (2002)
• [文献書誌] 亀岡昌彦, 清水幸夫, 都木恭一郎, 竹ヶ原春貴: "同軸型PPTの動作特性"平成13年度宇宙輸送シンポジウム,平成14年1月17日〜18日,宇宙科学研究所. (2002)
• [文献書誌] 大川恭志, 岡田麻希, 真志取秀人, 山田誠, 橘武史: "パルス型プラズマスラスタの二段放電動作試験"平成13年度宇宙輸送シンポジウム,平成14年1月17日〜18日,宇宙科学研究所. (2002)