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

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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。