パルス型プラズマスラスタにおける効率的な推進剤供給方法に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

現在，活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において，そのミッションを制限している主要因は大きな速度増分（ΔV）を提供することができる小型推進系の欠如である．小型推進機の有力候補としてパルス型プラズマスラスタの研究が盛んに行われている．同スラスタは，固体樹脂を推進剤として用いることにより極めて簡易な構造を有するが，大きな欠点として，固体樹脂の幾何形状上的制限により搭載推進剤質量が限られる点がある．本研究では，この問題を解決するため液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ（L-PPT）を取り扱い，特に不可欠である液体供給機構の改良を行うことを目的としている．このために，本研究は次の２つの液体噴射方法，静電スプレー式液体噴射方法と多孔質浸透型液体供給方法を提案／実施した．静電スプレー式液体噴射は，高電圧を利用して液体表面に高電場を印加し，静電力により液体を抽出／微粒化する技術である．しかし，低揮発性液体および無揮発性液体に対し，静電スプレー噴射の実験を様々な針形状／条件の下で実施した結果， 10 kV以上の高電圧印加が必要であることが明らかとなり，スラスタへの適用への困難性が明らかとなった．この一方で，研究者らは多孔質に無揮発性液体を染み込ませて放電におり受動的に供給する方法を着想した．この方法では，多孔質体に染みこんだ無揮発性液体がプラズマ生成部に暴露され，プラズマに対して受動的な液体推進剤供給が行われる．放電実験の結果，提案方法における放電時のインダクタンスは，従来型と大きな差がなく電流経路が正常であることがわかった．さらに推力測定の結果，同じエネルギーにおいて従来よりも高いインパルス（推力）が得られることがわかった．比推力に関しては低下している可能性があるが，液体供給が可能であるため，総合的なΔVを大きくできる可能性が高い．