磁気プラズマセイルの推力特性及び非定常現象に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

昨年度までに、磁気プラズマセイルの非定常特性として、模擬太陽風プラズマ流の変動特性と磁気圏の変動特性の関係を明らかにし、その結果から予想される宇宙空間における磁気プラズマセイルの推力変動特性を明らかにした。また、磁気プラズマセイルの推力特性に関しては、磁気圏拡大の改善についての研究を進めてきたが、未だ磁気圏拡大した磁気プラズマセイルの推力計測は実施されていない。今年度は、磁気プラズマセイルの推力計測を実施し、磁気プラズマセイルの推力増加の原理検証を目的として研究を行った。磁気プラズマセイルは、太陽風プラズマ流を磁気圏と呼ばれる磁場の帆で受け止めることにより推力を得る。磁気プラズマセイルの推力を正確に評価するためには磁気圏が太陽風内に収まっていることが要求されるが、これまでの実験により拡大後の磁気圏がプラズマ流より大きくなることが明らかになり、プラズマ流の大口径化が要求されている。本研究では新たに3台同時駆動のMPDアークジェソトを新型の太陽風シミュレータとして開発した。MPDアークジェットの3台同時駆動は初の試みであり、単体動作では、φ600mmほどであった模擬太陽風をφ1200mm以上への大口径化を達成した。次に、大口径化太陽風シミュレータを用いた磁気プラズマセイルの推力計測試験を実施した。推力計測には振り子式のスラストスタンドを用いて、推力によるスタンドの変位を計測した。推力計測結果ではコイルの磁気モーメントM=2.2×10^<-5>Tm^3とM=4.5×10^<-5>Tm^3の2つの条件で推力の増加が計測された.特に、M=2.2×10^<-5>Tm^3の条件では、0.09Nから0.17Nへと最大1.9倍の推力増分が計測された。この結果より世界で初めて磁気プラズマセイルの推力の増加が計測され,プラズマ噴射を用いた磁気圏拡大による推力増加が実験的に示された.