| 研究概要 |
現在,イオンエンジン技術の新たな展開分野が注目されはじめている.太陽輻射圧や大気抵抗を推進器で補償してドラッグフリー状態を作り出し,重力波天文や地球重力場計測を行うのである.しかし,これらのミッションが要求する推力性能は,10μNという微小推力を10Hz以上の高速レスポンスをもってスロットリングするという,これまでに全く存在しなかったものである.本研究では,電圧により推力スロットリングが可能であり,かつ簡易性に優れ小型化に適したマイクロ波式イオンエンジンを,新しい宇宙利用の鍵となる上記ドラッグフリー用微小推力スラスタとして応用展開する研究を行った.
本研究の最大の焦点は,研究代表者が築いてきたマイクロ波イオンエンジンの技術を基に,イオンビーム源にも中和電子源にも両用できるプラズマ源を開発しエンジンの小型化を実現する点にある.19年度の研究において,低電力プラズマ源の開発,同プラズマ源を用いた高効率の超小型イオンエンジンの開発,同プラズマ源からの電子放出および2台運転によるビーム中和の原理実証,を達成した.
20度の研究では,イオン源および電子源の最適化を開始した.しかしながら,イオンと電子という性質の全く異なる粒子を,同一のシステムにより効率的に引き出すことは極めて難易度の高い研究である.そこで,はじめに,同プラズマ源からの電子放出特性の解明を行った.この結果,イオンビームおよび電子引出の両者を行うには,全く新しいグリッドシステムの構築が必要であるという結果が得られた.このため,電子引出特性の結果に基づき,新しいグリッドシステムを設計した.また,このグリッドには専用の支持機構が必要となるため,新しい機構および製作方法を開発しその実証を行った.
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