管内で加速する新しいレーザー推進法に関する基礎研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450391
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752)
• 研究分担者: 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• キーワード: レーザー推進 / プラズマ / バリスティックレンジ

研究概要

本年度の計画として、昨年までのレーザー駆動管内加速装置の試作、インパルス、圧力測定実験の基礎データ取得の実験を基に、垂直打上実験とその詳細な推進性能データを取得する予定であったが、平成13年7月31日付けで基盤研究(S)の内定によりこの課題を辞退することとなった。
しかし、それまでの研究成果で本装置の作動が実際に可能であったことを実証することができ、さらに数値シュミレーションのための基礎データを取得することで、数値シュミレーションによる加速機構のより詳細なプロセスを明らかにすることができた。特に、管内に封入する作動気体の化学種や充墳圧力を変えることによって推進性能を制御できる点、管内での閉じ込め効果による性能向上、出口側からレーザー光を入射させる3点は、本研究のとくにアピールできる点であり、研究成果を外国の学会で発表し、本装置のオリジナリティーと実際に得られた推進性能について高い評価を得ている。この基礎研究は、将来の宇宙輸送システムに抜本的な改革をもたらす可能性を持っている。現在のロケットシステムは、ロケット本体に推進剤、酸化剤を搭載するため、特に打上げ時には、上空で使用する燃料/酸化剤を加速するために推力を出さねばならないというジレンマがある。これに対して、本研究のシステムは、作動気体は予め管内に封入しておくため、打ち上げコストを大幅に(1/10〜1/100)に削減できる可能性がある。また、飛行体の姿勢制御不要、レーザーに追尾機能搭載不要、レーザー光による周辺への危険性がなく、大気汚染、騒音の問題もない。近い将来、太陽光発電衛星からのレーザー光を利用した直接打上システム、軌道上での運動量発生システム、宇宙エレベータなどての実用展開の可能性も期待できる。これら基礎研究成果は、上記基礎研究(S)の研究課題に引き継がれ、実用展開を視野に入れたより高度な基礎研究に活用される見通しである。

研究成果

• [文献書誌] Sasoh, A.: "Laser-driven in-tube accelerator"Review of scientific instruments. 72・3. 1893-1898 (2001)
• [文献書誌] Sasoh, A.: "Plural voltage minima in arc-heated channel flow"Phys of Plasmas. 8・4. 1376-1383 (2001)
• [文献書誌] Sasoh.A, Ohnishi, Y., Ramjaun, D., Takayama.K, Otsu, H., Abe, T.: "Effective Test Time Evaluation in High Enthalpy Expansion Tube"AIAAJ. 39・11. 1376-1383 (2001)
• [文献書誌] Choi, j.Y., Sasoh, A., Jeung, I.S., Kim, S.K., Cho, H.J: "Numerical and Experimental Studies of Laser-Driven Ram Accelerator"37^<th> AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. (2001)
• [文献書誌] Sasoh, A., Kister, M., Urabe, N., Takayama, K.: "LITA(Laser-driven In-Tube Accelerator) Operation Under Elevated Pressures"37^<th> AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. (2001)