レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用

激光等离子体在磁场控制空间推进系统中的应用

• 批准号: 10J01672
• 负责人: 前野 旭弘
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01672/
• 关键词: レーザー核融合ロケット; 磁気スラストチャンバー

昨年度に引き続き,将来の有人火星飛行に有望なレーザー核融合ロケットのためにその推進システムである磁気スラストチャンバーシステムに関する実験及び数値シミュレーションを大阪大学レーザーエネルギー学研究センター(レーザー研)と共同で実施した.実験においては,昨年8月にレーザーエネルギーが数Jオーダーの,本年1月に数kJオーダーのレーザー研実験設備にて実施した.実験では昨年度製作したパルス高電流生成装置を改良したものを用いて,磁場の有無や強弱におけるプラズマ粒子エネルギー分布(昨年実験)とプラズマ粒子密度(本年実験)を観察した.その結果,磁場によってプラズマの進行方向が偏向させられることがわかった.数値シミュレーションにおいては,レーザー研が開発したレーザー生成プラズマの生成過程を計算する流体コード(Star codes)と,九州大学が開発した磁場中のプラズマ挙動を計算する3Dハイブリッドコードと,昨年度開発したカップリングコードを改良したものを用いて,プラズマ生成から磁場中のプラズマ挙動までの一連の統合数値シミュレーションを行い,プラズマ生成を考慮していない過去の数値シミュレーションが推力の過大評価をしていたことがわかった.そして,レーザー核融合を含むレーザー生成プラズマの物理について調査するとともに,Star codesの改良をStar codes開発者と共同で行い,codesの計算精度や計算時間の向上に貢献した.そして,今年度得られた実験結果と統合数値シミュレーションと比較することによって,磁場の有無や強弱によってレーザー生成プラズマがどのようなパラメータ依存性やスケーリング則を示すのか判明した.この研究成果については近日中にアメリカ航空宇宙学会のJournal of Propulsion and Powerに投稿予定である.

去年之后，与激光能源研究中心（Laser Research Institute in Laser Energy Research Institute in Laser Energy Research Institute）合作进行了对未来MARS飞行的激光融合火箭的推进系统的实验和数值模拟。在实验中，该实验于去年8月在激光能源实验室实验设施上进行，其激光能量为多个J订单和今年1月的几个KJ订单。在实验中，在磁场的存在和强度下观察到血浆颗粒能分布（去年实验）和血浆颗粒密度（去年实验）。结果，发现等离子体行进的方向由磁场偏转。在数值模拟中，计算Laser Research Institute开发的激光生成等离子体的发电过程的流体代码（星形）。使用3D混合代码（代码），该代码在京都大学开发的磁场中计算血浆行为，以及去年开发的改进的耦合代码，我们进行了一系列从等离子体生成到等离子体在磁场中的等离子体行为的集成数值模拟，并发现过去的数值模拟不会考虑到等离子产生的过多的变形。我们研究了激光生成的等离子体的物理学，包括激光融合，并与Star代码开发人员合作改进了星形代码，从而有助于改善代码计算准确性和计算时间。通过比较今年获得的实验结果与集成的数值模拟，我们发现了激光生成的等离子体的参数依赖性和缩放规则，取决于磁场的存在或强度。我们将在不久的将来研究这项研究的结果。它将被发布到上台。

项目成果

インパルスビット測定による磁気スラストチャンバーの実証

通过脉冲钻头测量演示磁推力室

• 发表时间: 2010
• 作者: 中村悠志;砂田保人;李家賢一;前野旭弘,山本直嗣,中島秀紀
• 通讯作者: 前野旭弘,山本直嗣,中島秀紀

レーザー生成プラズマの宇宙推進システムへの応用実証実験

激光等离子体空间推进系统应用示范实验

• 发表时间: 2010
• 作者: 栗田聡、Chi Wai Wong;李家賢一、砂田保人;前野旭弘
• 通讯作者: 前野旭弘

レーザー核融合プラズマ推進の研究(小特集大型レーザー装置を用いた科学研究の新展開)

激光聚变等离子体推进研究（小专题：大型激光装置科研新进展）

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research
• 作者: 前野旭弘;山本直嗣;中島秀紀
• 通讯作者: 中島秀紀

レーザー核融合炉ロケット推進の基礎実験

激光聚变反应堆火箭推进基础实验

• 发表时间: 2011
• 作者: 岩下真士;賀谷信幸;中島秀紀,前野旭弘
• 通讯作者: 中島秀紀,前野旭弘

レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用

激光等离子体在磁场控制空间推进系统中的应用

• 发表时间: 2009
• 作者: J.Kasahara;K.Matsuoka;T.Nakamichi;M.Esumi;A.Matsuo;I.Funaki;前野旭弘,花屋倫生,安永将人,山本直嗣,中島秀紀,藤岡慎介,砂原淳,城崎知至,森芳孝
• 通讯作者: 前野旭弘,花屋倫生,安永将人,山本直嗣,中島秀紀,藤岡慎介,砂原淳,城崎知至,森芳孝