無電極プラズマ宇宙推進機の性能向上に成功 ～大電力?長寿命電気推進による宇宙輸送技術の実現へ前進～

無電極プラズマ宇宙推進機の性能向上に成功～大電力?長寿命電気推進による宇宙輸送技術の実現へ前進～

2022年11月11日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科　电気エネルギーシステム専攻
准教授　高桥和贵

【発表のポイント】

大电力?无电极の磁気ノズルプラズマ推进机の推进効率を约30%まで向上
イオンエンジン^*1やホールスラスタ^*2に続く次世代の大电力电気推进机の実现に期待

【概要】

种々の宇宙ミッション実现には宇宙机へのエンジン搭载が必要になります。高周波プラズマ源と磁気ノズルによるプラズマ加速を経て宇宙空间へ燃料を喷射し推力を発生する无电极プラズマ推进机^*3は、次世代の大电力宇宙推进机として期待されています。一方、推进効率の向上と物理课题の解明が大きな课题となっています。

东北大学大学院工学研究科および非平衡プラズマ学際研究センタープラズマフロンティア科学部門の高橋和貴准教授 (JST創発研究者) は、プラズマ発生部にカスプと呼ばれるプラズマ閉じ込め磁場構造を印加することで壁面へのエネルギー損失を抑制できることを見出し、高周波電力から推進エネルギーへの変換効率が以前の20%から約30%に向上したことを室内実験で明らかにしました。さらに、理論モデルによって実験結果を説明できることを示しました。

本研究成果は2022年11月10日（現地時間）にネイチャーパブリッシンググループの英国科学雑誌Scientific Reports（電子版）に掲載されました。今後、作動環境の影響（スペースチャンバーのサイズや残留ガスの影響）の検証や、エンジニアモデル?プロトタイプの開発、関連する物理現象の理解を国際共同研究も含めて進める予定です。