太陽風を利用した宇宙推進システム実現を目的とした研究

旨在实现利用太阳风的空间推进系统的研究

• 批准号: 07J02798
• 负责人: 西田 浩之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02798/
• 关键词: 電磁流体力学; 宇宙推進; 太陽風; 推力発生機構; 航空宇宙工学; 惑星探査

磁気プラズマセイルは宇宙機に搭載した超伝導コイルとプラズマ噴射により強い磁場を形成し,その磁場を帆として惑星間空間中の太陽風(高速のプラズマ流)を受けることで推力を得る.プラズマ噴射により形成された(磁場インフレーションされた)磁気圏と太陽風の干渉を理想電磁流体力学に基づいてシミュレーションし,磁気プラズマセイルの推力発生メカニズムについての解析を実施した,噴射プラズマ流のAflven Mach数と磁気プラズマセイルの推力の関係を調べた結果,噴射プラズマ流のAlfven Mach数が1を超えると磁気プラズマセイルは推力を得られなくなることが明らかとなった.この結果は磁気プラズマセイルが推力を得る為には電磁流体波(MHD波)が太陽風から宇宙機にまで伝わる必要があることを示している。すなわち,太陽風から宇宙機への運動量伝達プロセスにおいてMHD波が重要な役割を果たしていることが明らかにした.磁気プラズマセイルの推進性能についての評価を行った.推進性能の評価には,太陽風運動量の推力への返還効率と推力の噴射プラズマの運動量に対する比率,2つのパラメータを導入した.磁気プラズマセイルが推力を得る為には亜音速の噴射プラズマ流を磁場形成に用いる必要があるが,このような条件では高い推進効率が発揮できないことが示された.明らかにした推力発生メカニズムを基に,推進効率を改善する方法について検討を行った.磁場形成に用いる噴射プラズマの噴射方向を太陽方向に限定することで,噴射プラズマ流の運動量をも推力として利用する方法について検討を行った.シミュレーションにより磁気プラズマセイルとしての推力に加えて噴射プラズマ流による推力も推進に利用できることが示されたが,推進効率の改善は数割程度であることも示された.

Magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル は universe machine に carry し た super 伝 guide コ イ ル と プ ラ ズ マ jet に よ り を し formation, strong い magnetic field そ の magnetic を sail と し て humbug star の in the space between the solar wind (high-speed の プ ラ ズ マ flow) を by け る こ と で thrust を る. プ ラ ズ マ jet に よ り form さ れ た (magnetic イ ン フ レ ー シ ョ ン さ れ た) magnetic 気 sha-lu と sun Dry wind の involved を ideal electric MHD に base づ い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し, magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル の thrust 発 raw メ カ ニ ズ ム に つ い て の parsing を be applied し た, jet プ ラ ズ マ flow の Aflven Mach number と magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル の thrust の masato is を adjustable べ た results, jet プ ラ ズ マ flow の Alfven The Mach number 1 を が super え る と magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル は thrust を must ら れ な く な る こ と が Ming ら か と な っ た. こ の results は magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル が thrust を る as に は wave electric magnetic wave (MHD) が solar wind か ら universe machine に ま で 伝 わ る necessary が あ る こ と を shown し て い る. す な わ ち, solar wind か ら universe machine へ の exercise 伝 da プ ロ セ ス に お い て MHD wave が important な "を cut fruit た し て い る こ と が Ming ら か に し た. Magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル の propulsion performance に つ い て の review 価 を line っ た. の propulsion performance evaluation 価 に は, the solar wind activity の thrust へ の return rate of unseen と thrust の jet プ ラ ズ マ の exercise に す seaborne る ratio, 2 つ の パ ラ メ ー タ を import し た. Magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル が thrust を る as に は 亜 sonic の jet プ ラ ズ を マ flow field formed に with い る necessary が あ る が, こ の よ う な conditions で は high い promoting working rate が 発 swing で き な い こ と が shown さ れ た. Ming ら か に し た thrust 発 raw メ カ ニ ズ ム を に, promote working rate を improve す る method に つ い て 検 line for を っ た. Magnetic field formed に with い る jet プ ラ ズ マ の jet direction を sun direction に qualified す る こ と で, jet プ ラ ズ マ flow の exercise を も thrust と し て using す る method に つ い て 検 line for を っ た. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り magnetic 気 プ ラ ズ マ セ イ ル と し て の thrust に plus え て jet プ ラ ズ マ flow に よ る thrust も propulsion に using で き る こ Youdaoplaceholder0 indicates されたが, and the promotion efficiency <s:1> improves the <s:1> cutting degree である と と indicates された.

项目成果

MHD Flow Field and Momentum Transfer Process of Magneto-Plasma Sail

磁等离子帆MHD流场及动量传递过程

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Plasma & Fusion Res. SERIES
• 作者: H. Nishida;I. Funaki;Y. Inatani and K. Kusano
• 通讯作者: Y. Inatani and K. Kusano

磁気セイルにおける推進特性の3次元電磁流体解析

磁帆推进特性的三维磁流体动力学分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集 55
• 作者: 南澤 孝太;深町 聡一郎;梶本 裕之;川上 直樹;舘 障;南澤孝太;Kouta Minamizawa;南澤孝太;南澤孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;南澤 孝太;Hiroyuki Nishida;西田 浩之
• 通讯作者: 西田 浩之

太陽風から磁気プラズマセイルへの理想電磁流体的な運動量伝達プロセス

从太阳风到磁等离子体帆的理想磁流体动力动量传递过程

• 发表时间: 2007
• 作者: 南澤 孝太;深町 聡一郎;梶本 裕之;川上 直樹;舘 障;南澤孝太;Kouta Minamizawa;南澤孝太;南澤孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;南澤 孝太;Hiroyuki Nishida;西田 浩之;西田浩之;西田浩之;Hiroyuki Nishida;西田 浩之
• 通讯作者: 西田 浩之

磁気プラズマセイルにおける電磁流体的流れ場と推力について

磁等离子体帆中的磁流体动力流场和推力

• 发表时间: 2009
• 作者: 西田浩之;船木一幸;草野完也;稲谷芳文
• 通讯作者: 稲谷芳文

磁気プラズマセイルにおける電磁流体的流れ場と推力発生機構

磁等离子体帆磁流体动力流场及推力产生机制

• 发表时间: 2008
• 作者: 南澤 孝太;深町 聡一郎;梶本 裕之;川上 直樹;舘 障;南澤孝太;Kouta Minamizawa;南澤孝太;南澤孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;Kouta Minamizawa;Kouta Minamizawa;南澤 孝太;南澤 孝太;Hiroyuki Nishida;西田 浩之;西田浩之;西田浩之
• 通讯作者: 西田浩之