研究課題
次世代宇宙用推進機であるホールスラスタは，人工衛星の小型化および高機能化を強力に推進するため，各国で競って研究開発が進められている．しかしながらホールスラスタには耐久性の向上という課題が残っている．そこで磁場形状と寿命の関係を調査し，長寿命化の指針を得るために必要不可欠なリアルタイムで定量的に寿命が計測できるキャビティリングダウン分光法を用いた寿命評価センサを開発した．寿命評価センサの感度向上のために，光学系を一から見直し，また検出能力の高い検出器に変更し，検出限界密度を10^11 m^-3に達成し，様々な作動パラメータの寿命への依存性の調査が可能となった．さらにイオンの生成・加速過程は寿命と密接にかかわっているため、長寿命化にはイオンの生成・加速過程、特に磁場形状との相関関係を解明する必要がある。イオンの生成・加速過程の解明には、プラズマ密度および温度分布の計測が必要不可欠で，これを可能にする測定技術であるレーザートムソン散乱計測の改良に取り組み，光学系等の改良によって，感度が10倍向上し，キセノンプラズマでのプラズマ密度および温度のより精密な計測が可能となった．これと並行して自己学習型システムを組み込んだデジタル制御電源の開発を行った．実際にスラスタとかみ合わせて実験を行い，作動パラメータを変更してそこから学習しその後最適値を算出しパラメータを最適値に設定できた．これよりこのシステムが機能したことを確認した．
2: おおむね順調に進展している
本年度購入した高感度検出器であるＩＣＣＤカメラの選定および納品に想定以上の時間をかけてしまったため，レーザートムソン散乱法の計測に十分な時間を取ることが出来なかったが，結果として想定通りの感度向上が確認できた．またＩＣＣＤカメラが納品されてくる間にインテリジェンス電源の開発やキャビティリングダウン分光法の感度向上に取り組むことができ，これらも当初の予定の成果を上げることが出来たため，おおむね順調に進展しているといえる．
開発したセンサを用いて、スラスタの形状や磁場の最適化を行う。これと並行して、プラズマ密度・温度の2次元分布を計測し、壁面に衝突するイオンの生成・加速過程との関係を定量的な解明を目指す。また，開発した寿命評価センサを用いて、電源自身が自己判断で、磁場を作る複数のコイルに流す電流を制御して常に最適な磁場で作動できる用に，制御システムの改良を検討する。これと並行して最近報告があったNo erosion Hallに大きく貢献するマグネチックシールドがどのように機能しているのかを明らかにするために，マグネチックシールドの寿命およびプラズマ密度への影響を調査する。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)
Review of Scientific Instruments
巻: 83 ページ: 073106
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPANTRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
巻: 10 ページ: Pb_79-Pb_83
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