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2012 年度 研究成果報告書

磁気プラズマセイルの推進性能評価と最適化

研究課題

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研究課題/領域番号 21246126
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

船木 一幸  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50311171)

研究分担者 山川 宏  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50260013)
堀澤 秀之  東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
山極 芳樹  静岡大学, 工学部, 教授 (30220255)
大津 広敬  龍谷大学, 理工学部, 准教授 (20313934)
連携研究者 篠原 育  宇宙航空研究開発機構, 准教授 (20301723)
西田 浩之  東京農工大学, 准教授 (60545945)
坪井 伸幸  九州工業大学, 准教授 (40342620)
研究協力者 梶村 好宏  明石工業高等専門学校, 講師
上野 一磨  宇宙航空研究開発機構, 研究員
大塩 裕哉  総合研究大学院大学, 大学院生
芦田 康将  京都大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
長崎 陽  京都大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
綾部 友洋  東海大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
山本 直樹  静岡大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
藤本 智也  静岡大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
小山 友一  京都大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
向井 祐利  京都大学, 大学院・工学研究科, 大学院生
研究期間 (年度) 2009 – 2012
キーワード航空宇宙工学 / 惑星探査 / プラズマ推進 / マグセイル
研究概要

超伝導コイルによる磁場をプラズマ噴射により広く展開して太陽風を受け止める事で推進力を得る宇宙機を磁気プラズマセイル宇宙機と呼ぶ。磁気プラズマセイルは、太陽系内を移動するための新しい深宇宙推進システムとして注目されていたが、その推進原理が本当に成立するかどうかについては賛否両論があった。本研究では、磁気プラズマセイルによる推力生成を数値実験ならびに地上実験で模擬することに成功するなど、磁気プラズマセイルが物理的に可能であることを初めて示した。

  • 研究成果

    (53件)

すべて 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (24件) 学会発表 (28件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Thrust Measurement of Magnetic Sail for Various Tilt Angles2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, Y. Oshio, I. Funaki, H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      Trans. JSASS, Aerospace Technol. Jpn

      巻: 10 ページ: Tb_13-Tb_16

    • DOI

      doi:10.2322/ tastj.10.Tb_13.

  • [雑誌論文] 伝導冷却マグネットを指向したビスマスならびにイットリウム系高温超電導テープ導体の伝熱特性2012

    • 著者名/発表者名
      長崎陽,中村武恒,船木一幸,芦田康将,山川宏
    • 雑誌名

      低温工学

      巻: 47 ページ: 597-604

    • DOI

      doi:10.2221/jcsj.47.597.

  • [雑誌論文] Application of a Total Variation Diminishing Scheme to Electromagnetic Hybrid Particle-in-cell Plasma Simulation2012

    • 著者名/発表者名
      M. Matsumoto, Y. Kajimura, H. Usui, I. Funaki and I. Shinohara
    • 雑誌名

      Comp. Phy. Comm

      巻: 183 ページ: 2027-2034

    • DOI

      doi: 10.1016/j.cpc.2012.04.021

  • [雑誌論文] Two-Dimensional Hybrid Particle-In-Cell Simulation of Solar Wind Plasma Flow around Magnetic Sail2012

    • 著者名/発表者名
      M. Matsumoto, Y. Kajimura, H. Usui, I. Funaki and I. Shinohara
    • 雑誌名

      Trans. JSASS, Aerospace Technol. Jpn

      巻: 10 ページ: Pb_43-Pb_50

    • DOI

      doi:10.2322/ tastj.10.Pb_43

  • [雑誌論文] 3D Hybrid Simulation of Pure Magnetic Sail on Ion Inertial Scale in Laboratory2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, I. Funaki, M. Matsumoto, I. Shinohara, H. Usui, K. Ueno, Y. Oshio and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      Trans. JSASS, Aerospace Technol. Jpn

      巻: 10 ページ: Pb_19-Pb_25,

    • DOI

      doi:10.2322/tastj.10.Pb_51.

  • [雑誌論文] ThrustEvaluation of a Magnetic Sail by Flux-Tube Model2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida, I. Funaki, H. Yamakawa, Y. Kajimura and H. Kojima
    • 雑誌名

      J. Propul. Power

      巻: 28 ページ: 642-651

    • DOI

      doi:10.2514/1.B34332.

  • [雑誌論文] Analysis of Thrust Characteristics of a Magnetic Sail in a Magnetized Solar Wind2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nishida and I. Funaki
    • 雑誌名

      J. Propul. Power,

      巻: 28 ページ: 636-641

    • DOI

      doi:10.2514 /1.B34260.

  • [雑誌論文] Thrust and Attitude Evaluation of Magnetic Sail by Three-Dimensional Hybrid Particle-in-Cell Code2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui, M. Matsumoto and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      J. Propul. Power

      巻: 28 ページ: 652-663

    • DOI

      doi:10.2514/1.B34334.

  • [雑誌論文] 惑星間磁場を考慮した磁気セイルの2次元Hybrid-PICシミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      松本正晴,梶村好宏,臼井英之,船木一幸,篠原育
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 60 ページ: 31-39

    • DOI

      doi:10.2322/jjsass.60.31.

  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Ion Kinetic Effect in Magnetic Field Inflation by the Injection of a Plasma Jet2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, I. Funaki, H. Nishida, H. Usui, I. Shinohara, H. Yamakawa and H. Nakashima
    • 雑誌名

      Trans. JSASS

      巻: 54 ページ: 90-97

    • DOI

      doi:10.2322/tjsass.54.90.

  • [雑誌論文] Discussion on Momentum Transfer Process of a Magneto-Plasma Sail2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nishida, I. Funaki, Y. Inatani and K. Kusano
    • 雑誌名

      J. Propul. Power

      巻: 27 ページ: 1149-1153

    • DOI

      doi: 10.2514/1.B34141.

  • [雑誌論文] 磁気セイル推力解析のための簡易モデルの検討2011

    • 著者名/発表者名
      芦田康将,船木一幸,山川宏,梶村好宏,小嶋浩嗣
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 59 ページ: 126-131

    • DOI

      doi:10.2322/jjsass.59.126.

  • [雑誌論文] 3D Hybrid Simulation of Pure Magnetic Sail Including Ion-Neutral Collision Effect in Laboratory, Trans. JSASS2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, K. Ueno, I. Funaki, H. Usui, M. Nunami, I. Shinohara, M. Nakamura and H. Yamakawa:
    • 雑誌名

      Aerospace Technol. Jpn

      巻: 8 ページ: Pb_19-Pb_25

    • DOI

      doi:10.2322/tastj.8.Pb_19.

  • [雑誌論文] MHD Analysis of the Magnetic Diffusion Effect on Magneto Plasma Sail2010

    • 著者名/発表者名
      T. Fujimoto, H. Otsu, I. Funaki and Y. Yamagiwa
    • 雑誌名

      Trans. JSASS

      巻: 53 ページ: 84-90

    • DOI

      doi:10.2322/tjsass.53.84.

  • [雑誌論文] Hybrid Particle-in-Cell Simulations of Magnetic Sail in Laboratory Experiment2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, H. Usui, I. Funaki, K. Ueno, M. Nunami, I. Shinohara, M. Nakamura and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      J. Propul. Power

      巻: 26 ページ: 159-166

    • DOI

      DOI: 10.2514/1.45096.

  • [雑誌論文] Thrust Measurement of Pure Magnetic Sail,2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, T. Kimura, T. Ayabe, I. Funaki and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      Trans. JSASS, Space Technol. Jpn

      巻: 7 ページ: Pb_65-Pb_69

    • DOI

      doi:10.2322/tstj.7.Pb_65.

  • [雑誌論文] Multi-Scale Plasma Particle Simulation for the Development of Interplanetary Flight System2009

    • 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
    • 雑誌名

      J. Plasma & Fusion Res. SERIES

      巻: 8 ページ: 1569-1573

  • [雑誌論文] MHD Flow Field and Momentum Transfer Process of Magneto-Plasma Sail2009

    • 著者名/発表者名
      H. Nishida, I. Funaki, Y. Inatani and K. Kusano
    • 雑誌名

      J. Plasma & Fusion Res. SERIES

      巻: 8 ページ: 1574-1579

  • [雑誌論文] Research Status of Sail Propulsion Using the Solar Wind,2009

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki and H. Yamakawa,
    • 雑誌名

      J. Plasma & Fusion Res. SERIES

      巻: 8 ページ: 1580-1584

  • [雑誌論文] Imaging of Plasma Flow around Magnetoplasma Sail in Laboratory Experiment2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, T. Ayabe, I. Funaki, H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      J. Plasma & Fusion Res., SERIES

      巻: 8 ページ: 1585-1589

  • [雑誌論文] Numerical Study of Inflation of a Dipolar Magnetic Field in Space by Plasma Jet Injection2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, H. Usui, M Nunami, I. Funaki, I. Shinohara and H. Nakashima
    • 雑誌名

      J. Plasma & Fusion Res. SERIES

      巻: 8 ページ: 1616-1621

  • [雑誌論文] Thrust Measurement of Pure Magnetic Sail using the Parallelogram-pendulum Method2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, I. Funaki, T. Kimura, H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      J. Propul. Power

      巻: 25 ページ: 536-539

    • DOI

      doi: 10.2514/1.39211.

  • [雑誌論文] Conceptual Design of YBCO Coil with Large magnetic Moment for Magnetic Sail Spacecraft

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, T. Nakamura, I. Funaki, Y. Ashida, and H. Yamakawa,
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Applied Supercond

      巻: (in press)

  • [雑誌論文] The Use of Dipole Plasma Equilibrium for Magnetic Sail Spacecraft

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, Y. Kajimura, Y. Ashida, H. Nishida, Y. Oshio, I. Shinohara and H. Yamakawa
    • 雑誌名

      Trans. Fusion Sci. Technol

      巻: (in press)

  • [学会発表] Two- and Three-dimensional Particle-in-cell Simulation of Magneto Plasma Sail2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida, I. Funaki, H. Yamakawa and Y. Kajimura,
    • 学会等名
      63rd IAC, IAC-12,C4,8,11,x13824
    • 発表場所
      Naples
    • 年月日
      20121000
  • [学会発表] Conceptual Design of Conduction-Cooled Superconducting Magnets for Space Application, App2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, T. Nakamura, I. Funaki, Y. Ashida, H. Kojima and H. Yamakawa
    • 学会等名
      Superconductivity Conf. 2012, Oregon, 1LA-07
    • 年月日
      20121000
  • [学会発表] Numerical Investigation on Conduction-cooled Superconducting Magnets in Space2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, T. Nakamura, I. Funaki, Y. Ashida, H. Kojima and H. Yamakawa
    • 学会等名
      63rd IAC, C.2.4.20
    • 発表場所
      Naples
    • 年月日
      20121000
  • [学会発表] Experimental Simulation of Magnetoplasma Sail for Thrust Measurement2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, Y. Oshio, I. Funaki and H. Yamakawa
    • 学会等名
      Int. Conf. Open Magnetic Systems for Plasma Confinement, P-58
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20120800
  • [学会発表] The Use of Dipole Plasma Equilibrium for Magnetic Sail Spacecraft, Int. Conf.2012

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, Y. Kajimura, Y. Ashida, H. Nishida, Y. Oshio, I. Shinohara, H. Yamakawa
    • 学会等名
      Open Magnetic Systems for Plasma Confinement, O-15,
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20120800
  • [学会発表] Cooling Characteristics of Conduction-Cooled HTS Coil Aiming at Magnetic Sail for Space Mission2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagasaki, T. Nakamura, I. Funaki, Y. Ashida, H. Kojima and H. Yamakawa
    • 学会等名
      24th Int. Cryogenic Engineering Conf., 17B-OR4-01
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20120500
  • [学会発表] Progress in MHD and Particle Simulations of Magnetoplasma Sail2012

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, Y. Kajimura, H. Nishida, Y. Ashida, H. Yamakawa, I. Shinohara, and Y. Yamagiwa
    • 学会等名
      48th Joint Propulsion Conf. (JPC), AIAA-2012-4300
    • 発表場所
      Atlanta
    • 年月日
      20120000
  • [学会発表] Yamakawa and Y. Kajimura, Two-Dimensional Particle-In-Cell Simulation of Magnetic Sails2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida, I. Funaki, H. Yamakawa and Y. Kajimura
    • 学会等名
      32nd Int. Electric Propulsion Conf. (IEPC), IEPC-2011-180
    • 発表場所
      Wiesbaden
    • 年月日
      20110900
  • [学会発表] Experimental Investigation of Magnetoplasma Sail: Magnetosphere Inflation by Equatorial Ring Current2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Oshio, K. Ueno and I. Funaki
    • 学会等名
      32nd IEPC, IEPC-2011-186
    • 発表場所
      Wiesbaden
    • 年月日
      20110900
  • [学会発表] Thrust Characteristics of Pure Magnetic Sail for Various Attack Angles in Laboratory Experiment2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, Y. Oshio, I. Funaki, and H. Yamakawa
    • 学会等名
      32nd IEPC, IEPC-2011-296
    • 発表場所
      Wiesbaden
    • 年月日
      20110900
  • [学会発表] The Dynamic Behavior of Magnetic Sails in Laboratory2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Oshio, K. Ueno, and I. Funaki
    • 学会等名
      47th JPC
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      20110700-0800
  • [学会発表] Numerical Model for Pure Magnetic Sail2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida, I. Funaki, H. Yamakawa and Y. Kajimura
    • 学会等名
      28th ISTS, 2011-b-53
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] Two-Dimensional Hybrid PIC Simulation on the Performance of a Magnetic Sail2011

    • 著者名/発表者名
      M. Matsumoto, Y. Kajimura, H. Usui, I. Funaki and I. Shinohara
    • 学会等名
      28th ISTS, 2011-b-54
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] 3D Hybrid Simulation of Pure Magnetic Sail in the Ion Inertial Scale in Laboratory2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui, K. Ueno, Y. Oshio, M. Matsumoto and H. Yamakawa
    • 学会等名
      28th ISTS, 2011-b-55
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] Thrust Measurement of Magnetic Sail for Various Tilt Angles2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, Y. Oshio, I. Funaki, H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 学会等名
      28th ISTS, 2011-b-56
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] Magnetohydrodynamic Numerical Analysis of Magnetic Plasma Sail Including the Effect of Interplanetary Magnetic Field,2011

    • 著者名/発表者名
      N. Yamamoto, M. Matsumoto, I. Funaki and Y. Yamagiwa
    • 学会等名
      49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA-2011-1073
    • 発表場所
      Orlando
    • 年月日
      20110100
  • [学会発表] Aerodynamic Characteristics of Magnetic Sail inMagnetized Solar Wind2010

    • 著者名/発表者名
      H. Nishida and I. Funaki
    • 学会等名
      61st IAC, IAC-10.C4.8.5
    • 発表場所
      Prague
    • 年月日
      20100900-1000
  • [学会発表] Thrust Control System for Magnetic Sail Spacecraft under Variable Solar Wind Environment2010

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama, I. Funaki, T. Nakamura, H. Kojima and H. Yamakawa
    • 学会等名
      61st IAC, IAC-10.C4.8.6
    • 発表場所
      Prague
    • 年月日
      20100900-1000
  • [学会発表] Experimental and Numerical Investigations on the Thrust Production Process of Magnetoplasma Sail2010

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, H. Yamakawa, Y. Kajimura, K. Ueno, Y. Oshio, H. Nishida, H. Usui, M. Matsumoto and I. Shinohara
    • 学会等名
      Experimental and Numerical Investigations on the Thrust Production Process of Magnetoplasma Sail
    • 発表場所
      Nashville
    • 年月日
      20100700
  • [学会発表] Thrust Evaluation of Magneto Plasma Sail by Using Three-Dimensional Hybrid PIC Code2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui and H. Yamakawa
    • 学会等名
      AIAA-2010-6686, 46th JPC
    • 発表場所
      Nashville
    • 年月日
      20100700
  • [学会発表] Plasma Wind Tunnel for Plasma Sail Experiments,2010

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, K. Ueno, Y. Oshio, H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 学会等名
      AJCPP2010-135
    • 発表場所
      Miyazaki
    • 年月日
      20100500
  • [学会発表] Research Status of Magnetoplasma Sail2009

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, H. Yamakawa
    • 学会等名
      31st IEPC, IEPC-2009-03
    • 発表場所
      Ann Arbor
    • 年月日
      20090900
  • [学会発表] Fluctuation of Magnetosphere in Scale-model Experiment of Magnetic Sail2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Oshio, K. Ueno and I. Funaki
    • 学会等名
      31st IEPC, IEPC-2009-09
    • 発表場所
      Ann Arbor
    • 年月日
      20090900
  • [学会発表] Thrust Characteristics of Pure Magnetic Sail in Laboratory Experiment2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, I. Funaki and Y. Oshio, H. Horisawa, and H. Yamakawa
    • 学会等名
      31st IEPC, IEPC-2009-11
    • 発表場所
      Ann Arbor
    • 年月日
      20090900
  • [学会発表] Magnetoplasma Sail : New Spacecraft Propulsion using the Solar Wind2009

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki and H. Yamakawa
    • 学会等名
      7th Int. Conf. MHD Energy Conversion, K2-1
    • 発表場所
      Shonan
    • 年月日
      20090900
  • [学会発表] Numerical Study of an Inflation of a Dipolar Magnetic Field by Plasma Jet Injection in Magneto Plasma Sail2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajimura, H. Usui, I. Funaki, I. Shinohara, and H. Yamakawa
    • 学会等名
      7th Int. Symp. Appl. Plasma Sci. (ISAPS)
    • 発表場所
      Hamburg
    • 年月日
      20090800-0900
  • [学会発表] Evaluation of Magnetic Field Interacted with Plasma Flow in Pure Magnetic Sail Scale Model2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, I. Funaki, T. Ayabe, Y. Oshio, H. Horisawa
    • 学会等名
      7th ISAPS
    • 発表場所
      Hamburg
    • 年月日
      20090800-0900
  • [学会発表] Laboratory Facility for Simulating Magnetoplasma Sail2009

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki, K. Ueno and Y. Oshio, T. Ayabe H. Horisawa and H. Yamakawa
    • 学会等名
      45th JPC, AIAA 2009-5451
    • 発表場所
      Denver
    • 年月日
      20090800
  • [図書] Solar Wind Sails, in Exploring the Solar2012

    • 著者名/発表者名
      I. Funaki and H. Yamakawa
    • 総ページ数
      439-462
    • 出版者
      Wind, Marian Lazar, ed., In-Tech

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公開日: 2014-08-29  

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