宇宙環境シミュレータによる次世代イオンエンジン搭載宇宙機のプラズマ干渉解析・評価

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360405
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 臼井 英之 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10243081)
• 連携研究者: 國中 均 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (60234465) ; 大村 善治 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50177002)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: イオンエンジン / プラズマ干渉 / プラズマシミュレーション / 宇宙機 / 宇宙環境

研究概要

プラズマ粒子シミュレーションをベースとした宇宙環境シミュレータを応用し、イオンエンジンプラズマ干渉解析用数値シミュレータ開発を行った。また、それを用いて、イオンエンジン近傍のイオンビームの中和電子ダイナミクスとそのパラメータ依存およびイオンビームと電子の相互作用に関する計算機シミュレーション解析を行い、次世代イオンエンジン搭載宇宙機のプラズマ干渉に関する基礎的な知見を得ることが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Multi-Utility Spacecraft Charging Analysis Tool (MUSCAT) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Muranaka, S. Hosoda, J. Kim, S. Hatta, K. Ikeda, T. Hamanaga, M. Cho,H. Usui, H. O. Ueda, K. Koga, and T. Goka
  • 雑誌名: IEEE transactions on plasma science 36 ページ: 2336-2349
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマ粒子シミュレーション電流計算のOpenMP並列化手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之, 杉崎由典, 冨田清司, 大村善治, 三宅洋平, 青木正樹
  • 雑誌名: 情報処理学会ACS 論文誌 1 ページ: 250-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Photoelectron Effect on the Antenna Impedance via Particle-In-Cell Simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake and H. Usui
  • 雑誌名: Radio Science 43 ページ: RS4006-1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic Particle-In-Cell Simulation on the Impedance of a Dipole Antenna Surrounded by an Ion Sheath (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake, H. Usui, H. Kojima, Y. Omura, and H. Matsumoto
  • 雑誌名: Radio Science 43 ページ: RS3004-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Application of Geospace Environment Simulator for the Analysis of Spacecraft-Plasma Interactions (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, Y. Miyake, M. Okada, Y. Omura, T. Sugiyama, K. T. Murata, D. Matsuoka, H. O. Ueda
  • 雑誌名: IEEE Transactions on plasma science Volume 34(Issue 5) ページ: 2094-2102
  • 査読あり
• [雑誌論文] simulation of spacecraft charging by artificial ion-beam emission (2006)
  • 著者名/発表者名: I. Funaki, H. Usui, Y. Nakayama, and H. Kuninaka
  • 雑誌名: IEEE Transactions on plasma science Volume34(Issue 5) ページ: 2031-2037
  • 査読あり
• [学会発表] 宇宙機とプラズマの相互作用(Spacecraft-Plasma Interactions) (2009)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之
  • 学会等名: 第3回プラズマ科学シンポジウム(PSS2009/SPP-26)
  • 発表場所: 名古屋大学 豊田講堂・シンポジオン
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] Multi-Scale Plasma Particle Simulation for the Development of Interplanetary Flight System (2008)
  • 著者名/発表者名: H. USUI, Y. KAJIMURA, M. NUNAMI, I. FUNAKI, I. SHINOHARA, H. YAMAKAWA, M. NAKAMURA, D. AKITA and H. O. UEDA
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics
  • 発表場所: Hakata, Japan
  • 年月日: 20082911
• [学会発表] Analysis of Receiving Antenna Characteristics in Space Plasma Environment via Particle-In-Cell Simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and Y. Omura
  • 学会等名: XXIXth UR SI General Assembly
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20080800
• [学会発表] Particle-In-Cell Simulation on the Effective Length of a Receiving Antenna in Space Plasma Environment (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and Y. Omura
  • 学会等名: AOGS 2008
  • 発表場所: Busan
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] Theory and Fully Kinetic Simulations (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Wang, H.Usui, C.Chang, Ion Beam Neutralization
  • 学会等名: 第5回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] 惑星間航行システム開発に向けたマルチスケール粒子シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之, 篠原育, 山川宏, 船木一幸, 中村雅夫, 梶村好宏, 沼波政倫, 秋田大輔, 上田裕子
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会秋学会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] Three-Dimensional Particle-In-Cell Simulations on Active Mitigation of Spacecraft Charging in the Earth's Polar Region (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, K. Imasato, Y. Omura and H. Kuninaka
  • 学会等名: 26th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics symposium
  • 発表場所: Kyoto University Clock Tower Centennial Hall
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] Particle-In-Cell simulations on spacecraft charging mitigation by plasma injection (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, K. Imasato, and H. Kuninaka
  • 学会等名: COSPAR 2008
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2008-07-15
• [学会発表] Numerical study on spacecraft charging mitigation by plasma injection (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, K. Imasato, Y. Omura, H. Kuninaka
  • 学会等名: 26^<th> International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 2008-06-03
• [学会発表] Particle-In-Cell simulations on active mitigation of spacecraft charging in the Earth's polar region (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, K. Imasato, Y. Omura, H.Kuninaka
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議
  • 年月日: 2008-05-30
• [学会発表] Effect of Photoelectrons on the Impedance of an Electric Field Antenna in the Spacecraft Environment (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake, H. Usui, H. Kojima, Y. Omura, H. Matsumoto
  • 学会等名: 8th International School/Symposium for Space Simulations
  • 発表場所: Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 20072024-0303
• [学会発表] Omura, Numerical Analysis on Electric Field Antennas in Space Plasma Environment via Electromagnetic Particle-In-Cell Simulation, American Geophysical Union (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and Y. Omura
  • 学会等名: Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20071200
• [学会発表] 宇宙機環境プラズマ解析コードの開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村中崇信、上田裕子、臼井英之、篠原育
  • 学会等名: 第51 回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(SORA)、札幌
  • 年月日: 20071029-31
• [学会発表] 3次元プラズマ粒子シミュレーションによる極軌道衛星の帯電解析とその緩和手法の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 今里康二郎、臼井英之、大村善治、國中均
  • 学会等名: 第51回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(SORA)、札幌
  • 年月日: 20071029-31
• [学会発表] EM-PIC Simulation Analysis on the Characteristics of Satellite-Onboard Antenna in Space Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and Y. Omura
  • 学会等名: International CAWSES Symposium
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20071000
• [学会発表] EM-PIC Simulation Analysis on the Characteristics of Satellite-Onboard Antenna in Space Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and Y. Omura
  • 学会等名: International CAWSES Symposium
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20071000
• [学会発表] PIC Simulations on Charge Mitigation by Plasma Release, IEPC-2007-104 (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, and K. Imasato
  • 学会等名: 30th Interantional electric propulsion conference (IEPC)
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 20070917-20
• [学会発表] Effect of Photoelectrons on the Impedance of Electric Field Antenna onboard Spacecraft, 3B3-3 (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, Y. Omura, and H. Matsumoto
  • 学会等名: 2007 International Symposium on Antennas and Propagation
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 20070820-24
• [学会発表] Effect of Photoelectrons on Electric Field Antenna in Space(Invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, Y. Miyake, H. Kojima, Y. Omura, H. Matsumoto
  • 学会等名: North American Radio Science Meeting URSI 2007
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 年月日: 20070720-26
• [学会発表] Effect of Photoelectrons on the Impedance of the Electric Field Antennas onboard Spacecraft : EM-PIC Simulation Analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, Y. Omura, and H. Matsumoto
  • 学会等名: IUGG XXIV General Assembly
  • 発表場所: Perugia, Italy
  • 年月日: 20070700
• [学会発表] Application of PIC simulations to the analysis of spacecraft-plasma interactions (Invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, Y. Miyake, K. Imasato, Y. Omura, H. O. Ueda, I. Shinohara, M. Okada, and H. Matsumoto
  • 学会等名: 8th International School/Symposium for Space Simulations
  • 発表場所: Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 20070224-0303
• [学会発表] Basic analysis of the spacecraft charging with three-dimensiona electrostatic plasma simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojiro Imasato, H. Usui and Y. Omura
  • 学会等名: 8th International School/Symposium for Space Simulations
  • 発表場所: Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 20070224-0303
• [学会発表] Spacecraft charging simulation with full-particle ES code modeling of the REIMEI satellite observation (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroko O. Ueda, Masaki Okada, Hideyuki Usui, Koujiro Imasato
  • 学会等名: 8th International School/Symposium for Space Simulations
  • 発表場所: Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 20070224-0303
• [学会発表] 衛星環境プラズマ数値シミュレータ開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之, 篠原育, 上田裕子, 岡田雅樹
  • 学会等名: 第120 回地球電磁気・地球惑星圏学会総会・講演会
  • 発表場所: 相模原市産業会館・けやき会館
  • 年月日: 20061104-07
• [学会発表] レイメイ衛星搭載のラングミュアプローブ特性に関するPIC シミュレーション-進捗報告- (2006)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之、今里康二郎, 上田裕子, 岡田雅樹
  • 学会等名: 第3 回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: JAXA つくば宇宙センター
  • 年月日: 2006-12-08
• [図書] TerraPub (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, Y. Omura (Edit)
  • 総ページ数: 360
  • 出版者: Advanced Methods for Space Simulations