パルス型プラズマスラスタにおける効率的な推進剤供給方法に関する研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13F03740
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小泉 宏之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LING Yeong Liang 東京大学, 先端科学技術研究センター, 外国人特別研究員
• Keywords: 小型宇宙推進 / パルス型プラズマスラスタ / 液体推進剤 / 静電スプレー / キューブサット

Research Abstract

現在, 活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において, そのミッションを制限している主要因は大きな△Vを提供することができる小型推進系の欠如である. これら小型推進系の欠如は, 宇宙デブリの増加に拍車をかけ, 将来的な小型衛星の活動を減少させることとなってしまう.
本研究では, この問題を解決するため小型宇宙推進機の1つである液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ(L-PPT)を取り扱う. このスラスタでは真空中に射出された液滴がパルス放電によって気化/プラズマ化され高速排気される. 数kgの小型衛星に対して1km/sを超えるような大△Vを実現させるためには, この液体推進剤パルス型プラズマスラスタの高効率化, 特に液体供給機構の改良, が不可欠である. 本研究の目的は, 1)L-PPTに適した液体推進剤噴出方式を開発すること, 2)開発した液体噴射器を用いてプロトタイプスラスタので寿命評価を行うことである.
研究初期段階の目的は, 現在提案している3タイプの液体噴射器のいずれが, 真空中への液滴噴射および微粒化に適しているかを見極める点にある. 3タイプの噴射器とは, 1)機械式バルブによる噴射器, 2)超音波振動を用いた噴射器, 3)静電スプレー式噴射機である. 場合によってはこれらを組み合わせたタイプの噴射器も検討範囲にある.
上記目的達成のためこれまで, 最適な噴射方式の詳細検討, および具体的な実験方法および計画の検討を実施してきた. この結果として, 実験は静電スプレー式噴射機の製作および実験から始めることを決定した. さらに, 同噴射機の実験モデルの設計を行い現在, 組立を実施している. また, 実験に適した液体の選定/購入を実施した.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験装置の購入における業者のやりとりが英語でできないことが要因である. 常に日本人学生を経由せざるを得ないため, 装置の準備に時間を要している.

Strategy for Future Research Activity

今後の研究方策は, 当初の計画にのっとり, エレクトロスプレー噴射機を大気中作動を経て、真空作動ならびに液滴計測, PPTとの噛み合わせと実施していく. 全体の研究計画に大きな変更点はない.