| 研究課題/領域番号 |
18K18907
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| 研究分担者 |
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
小室 淳史 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 電気推進 / CubeSat / スパッタリング / 小型衛星 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度までにアルゴンガスを用いてマグネトロン方式プラズマ源によってターゲット材をスパッタリングした際に，質量放出によって推力が発生する可能性を示した．今年度は，その定量的な評価を行うために，プラズマ源下流域においてプラズマ分布を計測し，荷電粒子による推力を評価した．その結果，荷電粒子による推力は計測された推力の1%程度であることが分かり，スパッタリングによって推力が発生していることが実験的に実証された．また，大電流パルス電源を用いてHiPIMS方式でプラズマ生成をしたところ，Cuイオンの発光が顕著になることが観測され，HiPIMS方式の場合にはスパッタされたターゲット材がイオン化していることが明らかになった．同時に，DCマグネトロンに比べて推力が半減することが観測され，ターゲット材のリサイクリングによりイオン化したターゲット材が再度ターゲットへと引き戻されるため，推力が低下していることが明らかになった．得られた推力から，小型衛星のミッション終了後の軌道遷移を評価したところ，地球大気圏へ再突入する軌道へと遷移できる可能性が示唆された．
また，ガスタンクを用いないシステムを構築するために，燃料としてセシウムの導入を試みた．まずはマグネトロンスパッタリングの永久磁石にはサマコバ磁石を採用し，プラズマ源本体を200℃程度，セシウムタンクを250℃程度まで加熱し，DCマグネトロン方式でプラズマ生成を試みた．その結果，ターゲット材近傍でプラズマが生成される様子が観測されたが，アルゴン使用時に比べて圧倒的にプラズマ密度が低下していることが分かった．今後，他の液体燃料を用いたプラズマ生成と推力発生の実証が必要であることが分かった．
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