2005 Fiscal Year Annual Research Report
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15360453
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
小川 博之 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙航行システム研究系, 助教授 (60311172)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船木 一幸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙輸送工学研究系, 助教授 (50311171)
山川 宏 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙航行システム研究系, 助教授 (50260013)
藤田 和央 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 総合技術研究本部空気力学研究グループ, 主任研究員 (90281584)
中島 秀紀 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60112306)
大津 広敬 静岡大学, 工学部, 助手 (20313934)
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| Keywords | プラズマ / 探査機 / 電磁流体力学 / 太陽風 / 磁気圏 / 磁気プラズマセイル / 電磁プラズマセイル |
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| Research Abstract |
電磁プラズマセイルの推進原理と推進特性を明らかにするため数値解析及び実験を行い,以下の知見を得た.
1.電磁流体力学に基づいた数値解析から,ダイポール磁場の磁気モーメントを太陽風流れ方向と平行に向けたときが最も推進の効率が良いことが分かった.
2.太陽風とダイポール磁場との干渉の数値シミュレーションをHybrid PIC法により行い,さまざまなスケールの磁気セイルについて太陽風に対する抵抗係数を解析し抵抗係数の近似計算法則を開発した.
3.磁気セイル周りのプラズマの流れ場を模擬する地上実験設備の設計・製作を行った.磁気セイル周りの流れ場を模擬することができた.
4.電磁プラズマセイルの性能について評価した.イオンスラスターよりも良いパフォーマンスを得るには,大きな機体が必要となることが明らかになった.
6.有限ラーマ半径効果を考慮に入れて,3次元ハイブリッドコードによりプラズマ噴射による磁場インフレーションと太陽風干渉のシミュレーションを行い,十分に推力が発生できることを確認した(40kmの磁気圏で約3.4N).
7.噴射プラズマのβ値が大きい程磁気圏は大きく広がるが,β値が小さい程効率が良い関係にある.
8.一定加速度を持った場合と太陽からの距離の2乗に反比例して加速度が小さくなる場合の2ケースについて,太陽系脱出に必要な増速分を解析し,無次元加速度と脱出距離の関係を解析的に求めた.
また,人工的な磁気圏と太陽風との干渉を数値解析及び地上実験から完全に予測することは困難であるため,電磁プラズマセイルを実証する小型磁気セイル飛翔実験の検討を行った.
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