新型ホール推進機の作動特性とビーム発散に関する実験的研究

宇宙用電気推進機の一種であるホール推進機は、静電場と静磁場を用いてイオンを加速し推力を得る機構を持つ。電気推進機の中で現在までに最高の推進効率を示しているイオン推進磯と比較すると、ホテル推進機は推力が大きく、より地球近傍での使用に適していると考えられるため、近年各国で注目を集めている。ホール推進機はSPT型とTAL型という二種類大別されているが、双方の特性の定量的な比較が十分に行われていないために、性能や作動の安定性を考慮した場合にどちらがより実用に適しているかということが不明確である。また本研究以前には、日本国内においてTAL型についての実験的研究が行われたことはない。したがって、将来的に両者の長所を取り入れた最適なホテル推進機を設計する準備として、本研究ではTAL型の作動特性やビーム発散などを調べることとし、TAL型に近い新型ホール推進機を設計及び製作した。ホール推進機の排気プラズマは低密度で圧力が低いため、地上で実験を行うためには、適した真空条件を作り出す真空チャンバが必要である。本研究機関が所有していた真空チャンバの気密性を上げ、また作動に必要な電力・推進剤をチャンバ内に導入するため、新たなフランジを製作し、推進剤供給系・電力供給系を整えた。その後、新型ホール推進機の作動を行った結果、磁場の強度が作動に影響を与えることが確認された。また、ビームの発散角や推力を測定するための機器を製作していた段階であり、今後、定量的に作動特性やビーム発散、それらへの磁場形状の影響等を評価する予定である。

宇宙用電気推進機の一種であるホール推進機は、静電場と静磁場を用いてイオンを加速し推力を得る機構を持つ。電気推進機の中で現在までに最高の推進効率を示しているイオン推進磯と比較すると、ホテル推進機は推力が大きく、より地球近傍での使用に適していると考えられるため、近年各国で注目を集めている。ホール推進機はSPT型とTAL型という二種類大別されているが、双方の特性の定量的な比較が十分に行われていないために、性能や作動の安定性を考慮した場合にどちらがより実用に適しているかということが不明確である。また本研究以前には、日本国内においてTAL型についての実験的研究が行われたことはない。したがって、将来的に両者の長所を取り入れた最適なホテル推進機を設計する準備として、本研究ではTAL型の作動特性やビーム発散などを調べることとし、TAL型に近い新型ホール推進機を設計及び製作した。ホール推進機の排気プラズマは低密度で圧力が低いため、地上で実験を行うためには、適した真空条件を作り出す真空チャンバが必要である。本研究機関が所有していた真空チャンバの気密性を上げ、また作動に必要な電力・推進剤をチャンバ内に導入するため、新たなフランジを製作し、推進剤供給系・電力供給系を整えた。その後、新型ホール推進機の作動を行った結果、磁場の強度が作動に影響を与えることが確認された。また、ビームの発散角や推力を測定するための機器を製作していた段階であり、今後、定量的に作動特性やビーム発散、それらへの磁場形状の影響等を評価する予定である。