Ion-scale interactions between space plasma and satellite magnetic fields targeting orbit control

空间等离子体和卫星磁场之间的离子尺度相互作用瞄准轨道控制

• 批准号: 21H01531
• 负责人: 稲守 孝哉
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01531/
• 关键词: 宇宙プラズマ; 人工衛星; 軌道制御; 磁気トルカ; 軌道力学

本研究では、低軌道に存在する宇宙プラズマと人工衛星に搭載された磁気トルカによる相互作用の現象に着目し、軌道制御への応用を目的としてプラズマの運動量変化より生じる反作用力（プラズマ力）の発生メカニズムを実験的に解明することを目的とする。今年度は小型衛星のエンジニアリングモデルに2.5Am2の磁気トルカを4本搭載し、軌道上の衛星コンフィグレーションと近づけた構成で実験を行った。実験では電気推進機よりプラズマ流を生成し，レーザー変位計によりプラズマ力を計測した。1年目と同じくイオン・電子質量比が軌道上環境と近く取り扱いが容易なアルゴンを用いた。その結果、イオンはローレンツ力により曲げられず磁化されないが，電子は軌道上と同程度磁化される環境を実験室環境で確認した。イオンが磁化されない環境ではあるが、抗力が発生することが分かった。Full-PIC法によるシミュレーションと比較するとシミュレーションの結果と比較して、実験結果の方が抗力が小さい結果が得られた。これらの実験の理由については考察を進めている。また、衛星パネル面の電位を計測し、電位が上昇することを確かめた。これは磁気トルカから磁場を出力すると電子が磁化され軌道が曲げられるため衛星面に電子が流入しにくくなったためと考えられる。ただし磁場の方向によっては上記と異なる結果が得られており考察を進めている。また宇宙実証実験に向けて、衛星表面電位を計測する系の小型衛星への実装を進めている。

This study で は, low orbit に exist す る universe プ ラ ズ マ と artificial satellite に carry さ れ た magnetic 気 ト ル カ に よ る interaction の phenomenon に suppression the し, track へ の 応 purpose を と し て プ ラ ズ マ の exercise - the よ り raw じ る reaction (プ ラ ズ マ) の 発 raw メ カ ニ ズ ム を be 験 of に interpret す る こ と を purpose と す る. Our は "small satellites の エ ン ジ ニ ア リ ン グ モ デ ル に 2.5 Am2 の magnetic 気 ト ル カ の を 4 this carry し, orbit satellite コ ン フ ィ グ レ ー シ ョ ン と nearly づ け た constitute で be 験 を line っ た. Be 験 で は electric 気 advance machine よ り プ ラ ズ を マ flow generated し, レ ー ザ ー - potentiometer に よ り プ ラ ズ を マ force measuring し た. With 1 year と じ く イ オ ン · electronic environment quality than が orbit と く take り Cha い が easy な ア ル ゴ ン を with い た. そ の results, イ オ ン は ロ ー レ ン ツ force に よ り qu げ ら れ ず magnetization さ れ な い が, electronic と は orbit with the degree of magnetization さ れ を る environment be 験 room environment で confirm し た. <s:1> <s:1> が magnetization されな が environment で あるが あるが, resistance が occurrence する とが とが division った った. Full - PIC method に よ る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と compare す る と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results と し て, be 験 results の party が resistance が small さ い results ら が れ た. Youdaoplaceholder6 れら <s:1> practical investigation <s:1> reason に に て て を investigation を enter めて る る. Youdaoplaceholder0, satellite パネ めた surface <s:1> potential を meter measured パネ, potential が rose する とを とを とを confirmed めた めた. こ れ は magnetic 気 ト ル カ か ら magnetic を output す る と electronic が magnetization さ れ orbit が qu げ ら れ る た め satellite surface に electronic が inflows し に く く な っ た た め と exam え ら れ る. の た だ し magnetic field direction に よ っ て は written と different な る results ら が れ て お り investigation を into め て い る. ま た universe be card be 験 に to け て, satellite surface potential を measuring す る is の small satellites へ の be fit を め て い る.

项目成果

宇宙プラズマと磁気トルカの相互作用による現象を用いた小型宇宙機の軌道制御への応用

利用空间等离子体和磁扭矩器相互作用引起的现象在小型航天器轨道控制中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本 岳瑠;稲守 孝哉;Ji Hyun Park;川嶋 嶺
• 通讯作者: 川嶋 嶺

Magnetic plasma drag demonstration mission for nanosatellite orbit control

纳米卫星轨道控制的磁等离子体阻力演示任务

• 发表时间: 2022
• 作者: J. Park;T. Inamori;H. Masuda;T. Miyamoto;T. Noro;K. Nagai;K. Kinefuchi;R. Kawashima;K. Yamaguchi
• 通讯作者: K. Yamaguchi

磁気トルカと地球低軌道プラズマの相互作用から生じる力の実験研究

磁扭矩器与近地轨道等离子体相互作用产生的力的实验研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 増田裕明，稲守孝哉，Park Ji Hyun，川嶋嶺，杵淵紀世志，山口皓平