Research and Demonstration of Next Generation Hall Thrusters and their Mechanism for Producing High-speed Plasma Jet

下一代霍尔推进器及其产生高速等离子射流的机制的研究和示范

• 批准号: 20H05656
• 负责人: 船木 一幸
• 金额: $ 121.89万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05656/
• 关键词: 航空宇宙工学; プラズマ・核融合; 宇宙機推進; ホールスラスタ; ホローカソード; 惑星探査

宇宙活動が太陽系内そしてその外の領域へと拡張していくためには、宇宙機が軌道変換するための能力を一層向上させることが求められ、一例として火星圏への往復航行や外惑星への周回ミッションでは、宇宙機推進に対して40～50km/sまたはそれ以上の排気速度が必要となる。本研究では、実験的手法により高電圧ホールスラスタの排気速度と特性を評価し、排気速度40～50km/sが可能かどうかを直接的に検証することを目的としている。本年度は、高電圧ホールスラスタ実験を行う「初期試験フェーズ」の研究を継続し、ホールスラスタ実験・ホローカソード開発・探査システム検討のそれぞれについて前年度に引き続き成果が得られた。ホールスラスタ実験では、通常のホールスラスタ動作である200-300Vでの特性（排気速度で13-14 km/s程度）に対して、高電圧動作として1,000V（最大で30 km/s）までの動作に成功した。2種類試作したスラスタのうち、狭窄化形状チャンネルについては従来のホールスラスタとは異なる新しい設計コンセプトの検証に成功し、高電圧時により高い排気速度が得られている。ホローカソードについては、10A以下でも安定動作が可能なモデルをホールスラスタ実験に適用した他、プラズマプローブと温度計測システムを利用した放電室内部診断による動作特性の解明が進んだ。また、外惑星探査のためのシステム検討では、地球から火星への軌道変換におけるホールスラスタの有用性を、スイングバイ利用時や化学推進を利用した場合との比較から定量的に明らかにした。

Space activity in the solar system and the outer regions of the universe, such as the orbit of the universe, the ability to move upward, such as the orbit of Mars, the orbit of the universe, the orbit of the orbit of the universe, the orbit of the universe, the orbit of the orbit of the universe This study aims to evaluate the exhaust velocity characteristics of high voltage exhaust gas, and to evaluate the exhaust velocity of 40~50km/s. This year, the research on "Initial Trial" of high voltage high The characteristics of the normal operation of 200-300V (exhaust speed of 13-14 km/s) are successful for high voltage operation of 1,000V (maximum of 30 km/s). 2. The test results of different design methods were successful, and the exhaust speed was high at high voltage. The analysis of the operation characteristics of the temperature measurement system using the internal diagnosis of the discharge chamber is carried out. The Earth, Mars and Mars orbit change, the usefulness of space exploration, the use of chemical propulsion, and the comparison of quantitative space exploration.

项目成果

Emitter Temperature and Plasma Distribution inner LaB6 Hollow Cathode

LaB6 空心阴极内部的发射器温度和等离子体分布

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuya Oshio;Hiroki Watanabe and Funaki Ikkoh
• 通讯作者: Hiroki Watanabe and Funaki Ikkoh

SPT 型ホールスラスタの高電圧作動限界調査

SPT型霍尔推进器高压运行极限的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 天野耕希;船木一幸;渡邊裕樹;山極芳樹;大塩裕哉;松本裕斗
• 通讯作者: 松本裕斗

高電圧ホールスラスタの初期動作試験

高压霍尔推进器初次运行试验

• 发表时间: 2022
• 作者: 田口秀之、廣谷智成、大木純一、斎藤俊仁;佐藤哲也、手塚亜聖、津江光洋、土屋武司、中谷辰爾、松尾亜紀子;市川真也;竹内 佑甫;松本 祐斗,船木 一幸,渡邊 裕樹,大塩 裕哉,堀澤 秀之,大西 惟仁
• 通讯作者: 松本 祐斗,船木 一幸,渡邊 裕樹,大塩 裕哉,堀澤 秀之,大西 惟仁

近赤外線2色放射温度計によるLab6ホローカソードのオリフィス表面温度測定

Lab6 使用近红外双色辐射温度计测量空心阴极孔板表面温度

• 发表时间: 2023
• 作者: 平井溪登;大塩裕哉;渡邊裕樹;堀澤秀之;船木一幸
• 通讯作者: 船木一幸

国産ホールスラスタ搭載のソーラー電力セイルを想定した地球-木星間輸送ミッション解析

假设太阳能帆配备家用霍尔推进器的地球-木星运输任务分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤哲也;田口秀之;津江光洋;土屋武司;松尾亜紀子;藤川貴弘;鈴木宏二郎;中谷辰爾;渡邉保真;森田直人;手塚亜聖;石村康生;宮路幸二;増田和三;廣谷智成;高橋英美;今村俊介;大木純一;西田俊介;本郷素行;小島孝之;天野耕希,船木一幸,山極芳樹
• 通讯作者: 天野耕希,船木一幸,山極芳樹