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2013 年度 実績報告書

液体金属を推進剤としたバルブレス・レーザーアブレーションスラスタの研究

研究課題

研究課題/領域番号 24656523
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 堀澤 秀之  東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
キーワード航空宇宙工学 / 推進・エンジン / レーザー / レーザー推進 / マイクロスラスタ / 液体金属
研究概要

繰返しパルスレーザー光を液体金属ターゲット(推進剤)に照射しながら推力を得る、100μN クラス小型レーザー推進機の実験実証を目的に研究を実施している。本研究では、過去に数多く研究されてきたレーザーアブレーションスラスタ(金属などの固体ターゲットに短時間大強度パルスレーザーを照射してジェットを生成するタイプ)の欠点である推進剤供給方式を抜本的に改善する試みとして、液体金属ポットにレーザーを照射する、バルブが一切不要な新しいタイプの推進機を目指す。
小型レーザースラスタ実験システムは、レーザー、液体金属推進剤を装填したターゲット、推進剤ターゲットを搭載した振り子式推力測定スタンド、ならびに、振り子の変位を測定するレーザー変位計から構成される。平成25年度は、小型レーザースラスタとレーザースラスタの推力測定に必要な推力測定スタンドの設計製作ならびに感度評価と、ターゲットの設計、ならびに、推力測定実験を実施した。外来ノイズの影響を取り除いた精密な推力測定のために、真空チャンバを防振台の上へ設置して、真空チャンバ全体を防振したレーザースラスタ実験システムを構築し、また、直径60cmの真空チャンバ内に設置されたねじり振り子式推力測定スタンドでは、マイクロニュートンクラスの高い測定感度を確認した。ターゲットについては、インジウムなどの液体金属を加熱して供給するシステムを製作し、レーザー照射の際の焦点距離制御することで液体金属をアブレーションさせ、小型のスラスタとして原理的に成立することが確認出来た。現状では~10Wのレーザー投入電力に対して、推力レベルがμNクラスと極めて小さいため、将来ミッションとして検討中のDECIGOやDPFにて利用するためには、レーザー電力に対する推力値の向上させることが必要であり、今後の課題である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] DPF WG,DPFミッションスラスタの研究開発状況2014

    • 著者名/発表者名
      船木一幸,小泉宏之,大川恭志,中山宜典,安東正樹
    • 学会等名
      第14回宇宙科学シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      20140109-20140110
  • [学会発表] DPFのためのμN級スラストスタンドの開発2014

    • 著者名/発表者名
      東浦孝典,船木一幸,大塩裕哉,外岡学志,佐藤修一
    • 学会等名
      第14回宇宙科学シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      20140109-20140110
  • [学会発表] DECIGOワーキンググループ,スペース重力波アンテナDECIGO計画(49):DPFに向けた超低推力ノイズ計測スタンドの開発2013

    • 著者名/発表者名
      東浦孝典,船木一幸,大塩裕哉,佐藤修一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      20130920-20130923
  • [学会発表] Characterization and Improvement of a Laser-Assisted Pulsed Plasma Thruster2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hosokawa, O. Yamada, H. Kobayashi and H. Horisawa
    • 学会等名
      29th ISTS
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20130602-20130609
  • [学会発表] レーザアシスト・パルスプラズマスラスタの推進性能評価,2013

    • 著者名/発表者名
      大井川佑治,小林治貴,山田修,刈間瑞樹,,堀澤秀之,船木一幸
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会第44期年会講演会,
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130418-20130419

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公開日: 2015-05-28  

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