時空間変動磁場下の微粒子プラズマの物理挙動解明と電磁加速型無電極推進への影響調査

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無電極高周波型スラスタの一つである回転磁場（Rotating Magnetic Field: RMF）を用いた無電極追加加速法の性能向上に向けた運転条件の最適化と，実利用における微粒子プラズマの挙動を鑑みたRMF法によるプラズマ加速効果を評価することを本研究課題の目的とする．本年度は，まず内直径30 mmを有する段付き放電管を使用したRMFスラスタ模擬装置の設計・制作に取り組んだ．当該模擬装置における電磁石コイルを使用した磁気回路による発散磁場条件と，高周波電源によるプラズマ生成条件を確認した．またRMF駆動用電源系統の配線等のセッティングを行い，放電中のRMF磁場印加も確認した．現在当該小型RMF装置おけるRMF駆動時におけるプラズマ加速効果を，計測実験により評価中である．特に先行研究から，RMF回転周波数やRMF磁場強度はRMF加速効果と磁場浸透効果にとって重要であることがわかっており，当該小型装置における検証を推進している．中部大学桑原准教授所有の内直径100～170 mmのテーパ形状を有する比較的大口径のRMF駆動試験装置にて，RMF加速効果の計測実験による評価を進めた．イオンマッハ数の2次元分布計測やダブルプローブ法による電子密度計測に加えて，レーザー誘起蛍光法によりRMF駆動時軸方向におけるイオン流の2次元速度ベクトルを取得し，RM駆動によるスラスタ排気方向速度増加を確認した．RMFによるイオン加速効果に加えて，高いプラズマ密度の増加も，プローブ探針法により得た．これら計測結果から，プラズマ圧力増大に伴う圧力勾配の増大が見られ，これによる高い軸方向加速効果を検証した．これらから，RMF加速法の実現に向けたスラスタサイズのスケーリング測導出に向けた知見を得つつあるが，今後更なるRMF駆動条件変化の依存性検証が期待される．