短軸長の高密度ヘリコンプラズマ源開発と高速プラズマ流制御の先進研究

本研究は、高周波回転磁場によるプラズマの無放電電極式の電磁加速法を提案し、その原理実証のために実験研究を行うものである。本手法は、プラズマに誘起される非線形の周方向電流と外部印加される径方向磁場との外積方向に作用するローレンツ力をプラズマ加速に用いる。本加速手法は次世代の新宇宙探査時に期待される長寿命性能を有するため、達成時には新ロケットエンジンの推進原理として注目され、新規開発に伴う技術の発展が期待される。今年度は、特に短軸長の高密度ヘリコンプラズマ源開発に重点を置き、開発するプラズマ源が提案する新電磁推進法に適用可能な高密度プラズマ源として有用であるかを実験的に評価したものである。本研究により得られた高密度・ディスク状ヘリコンプラズマ源は、高推力時に必要となる高密度・大面積放電に有利なプラズマ源であると実証され、かつプラズマ源の設計および制御指針を与える結果より、従来まで用いられてきた宇宙機のプラズマ源に代替されるプラズマ源として有望になると予想される。本研究で得られたプラズマ源を搭載して実証実験を行う事で更なる推進効率の向上が期待され、ヘリコンプラズマ源の適用範囲を飛躍的に拡大する結果を得ることができる。大口径のISAS/JAXAの高密度ヘリコンプラズマ発生装置を用い、イオンエンジンの加速グリッド等に用いられる軸方向境界条件を模擬し、宇宙機に搭載されるプラズマ源を模擬した環境で実験を行った。本研究により、ディスク状ヘリコンプラズマ生成時に重要となるヘリコン波の特性を理解し、種々の応用を視野に入れたヘリコンプラズマ源の使用時に必要となる基礎プラズマ特性が理解できた。産業への応用に関しては、本研究で得られた結果が有用であり、更に高精度なプラズマ制御技術の研究を行うためには、磁場強度・ガス圧・励起アンテナ径更には励起周波数を変更して、様々なパラメータで実験をする必要がある。

本研究は、高周波回転磁場によるプラズマの無放電電極式の電磁加速法を提案し、その原理実証のために実験研究を行うものである。本手法は、プラズマに誘起される非線形の周方向電流と外部印加される径方向磁場との外積方向に作用するローレンツ力をプラズマ加速に用いる。本加速手法は次世代の新宇宙探査時に期待される長寿命性能を有するため、達成時には新ロケットエンジンの推進原理として注目され、新規開発に伴う技術の発展が期待される。今年度は、特に短軸長の高密度ヘリコンプラズマ源開発に重点を置き、開発するプラズマ源が提案する新電磁推進法に適用可能な高密度プラズマ源として有用であるかを実験的に評価したものである。本研究により得られた高密度・ディスク状ヘリコンプラズマ源は、高推力時に必要となる高密度・大面積放電に有利なプラズマ源であると実証され、かつプラズマ源の設計および制御指針を与える結果より、従来まで用いられてきた宇宙機のプラズマ源に代替されるプラズマ源として有望になると予想される。本研究で得られたプラズマ源を搭載して実証実験を行う事で更なる推進効率の向上が期待され、ヘリコンプラズマ源の適用範囲を飛躍的に拡大する結果を得ることができる。大口径のISAS/JAXAの高密度ヘリコンプラズマ発生装置を用い、イオンエンジンの加速グリッド等に用いられる軸方向境界条件を模擬し、宇宙機に搭載されるプラズマ源を模擬した環境で実験を行った。本研究により、ディスク状ヘリコンプラズマ生成時に重要となるヘリコン波の特性を理解し、種々の応用を視野に入れたヘリコンプラズマ源の使用時に必要となる基礎プラズマ特性が理解できた。産業への応用に関しては、本研究で得られた結果が有用であり、更に高精度なプラズマ制御技術の研究を行うためには、磁場強度・ガス圧・励起アンテナ径更には励起周波数を変更して、様々なパラメータで実験をする必要がある。