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

短轴高密度螺旋等离子体源研制及高速等离子体流动控制研究进展

• 批准号: 10J02860
• 负责人: 本村 大成
• 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 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02860/
• 关键词: 無電極電磁推進法; 低アスペクト比; ヘリコンプラズマ; 高密度ヘリコンプラズマ; 周方向回転磁場

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。

This study は, high frequency planning field に よ る プ ラ ズ マ の の without discharge electrode type electromagnetic speed method proposed を し, そ の principle be card の た め に be 験 を line う も の で あ る. This gimmick は, プ ラ ズ マ に induced さ れ る nonlinear の weeks direction current と external Inca さ れ る diameter direction magnetic field と の outer product direction に す る ロ ー レ ン ツ force を プ ラ ズ マ accelerate に with い る. This acceleration technique は nextgen の new space survey に expect さ れ る long-life performance を have す る た め, achieve に は new ロ ケ ッ ト エ ン ジ ン の propulsion principle と し て attention さ れ, new rules 発 に う technology の 発 exhibition が expect さ れ る. Our は, short axial length に の high-density ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ open source 発 に key を buy き, open 発 す る プ ラ ズ マ source が proposal す る に new electromagnetic propulsion method may apply な high-density プ ラ ズ マ source と し て useful で あ る か を be に 験 reviews 価 し た も の で あ る. This study に よ り have ら れ た high-density · デ ィ ス ク shape ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ source は, high thrust に necessary と な る high density, large discharge に favorable な プ ラ ズ マ source で あ る と card be さ れ, か つ プ ラ ズ マ source の design お よ び suppression pointer を and え る results よ り, 従 ま で with い ら れ て き た universe machine の プ ラ ズ マ source に instead of さ れ る プ Youdaoplaceholder0 と て て て is expected to になると be expected to される. This study で have ら れ た プ ラ ズ マ source を carry し て be card be 験 を doeth う で more な る propulsion の が upward look forward to working rate さ れ, ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ source の applicable van 囲 を leap に company, big す る results る を こ と が で き る. Large diameter の ISAS/JAXA の high-density ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ 発 を い, raw device イ オ ン エ ン ジ ン の accelerate グ リ ッ ド い に in ら れ を る axis boundary conditions simulated し, cosmic machine に carry さ れ る プ ラ ズ マ source を simulation し た environment で be 験 を line っ た. This study に よ り, デ ィ ス ク shape ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ generated に important と な る ヘ リ コ ン wave の features を understand し, kind of 々 の 応 vision with を に into れ た ヘ リ コ ン プ ラ ズ マ source の に necessary when using と な る based プ ラ ズ マ features が understand で き た. Industry へ の 応 with に masato し て は, this study で ら れ た useful results が で あ り, more に high-precision な プ ラ ズ マ suppression technology の を line う た め に は, magnetic field intensity ガ ス 圧, wound up ア ン テ ナ diameter more に は wound up cycle for を - more し て, others 々 な パ ラ メ ー タ で be 験 を す る necessary が あ る.

项目成果

Research and Development of Electrodeless Plasma Thrusters Using High-Density Helicon Sources : The Heat Project

使用高密度螺旋源的无电极等离子体推进器的研究和开发：热项目

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Shinohara;et al.
• 通讯作者: et al.

高密度ヘリゴンプラズマを用いた電磁推進への応用II

高密度 heligon 等离子体 II 在电磁推进中的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: 本村大成;大野英治;片波寛嗣;酒井洋輔;安武孝洋;森淳一郎;篠原俊二郎;羽田亨
• 通讯作者: 羽田亨

低アスペクト比・高密度ヘリコンプラズマの生成

产生低纵横比/高密度螺旋等离子体

• 发表时间: 2011
• 作者: 本村大成;寺坂健一郎;田中雅慶
• 通讯作者: 田中雅慶

レーザー誘起蛍光法を用いたドリフト波揺動の運動論的相関

使用激光诱导荧光方法研究漂移波波动的动力学相关性

• 发表时间: 2010
• 作者: 本村大成;F.Skiff;V.Patel;X.Li;篠原俊二郎
• 通讯作者: 篠原俊二郎

Large-area high-density helicon plasma sources

• DOI: 10.1088/0963-0252/19/3/034018
• 发表时间: 2010-05
• 期刊: Plasma Sources Science and Technology
• 影响因子: 3.8
• 作者: S. Shinohara;T. Motomura;K. Tanaka;T. Tanikawa;K. P. Shamrai