小型イオンエンジンの高性能化

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当研究室においては、従来から、小型イオンエンジンを開発して来た。この小型イオンエンジンでは、マイクロ波による電子サイクロトロン共鳴(ECR)加熱によりプラズマを無電極で生成出来る。このため、エンジンの長寿命化が期待でき、小型衛星の軌道修正、或は、「はやぶさ」に代表される惑星探査に応用可能である。エンジン本体としては、世界最高の性能を誇るものの、エンジンと一体となって運転される中和器(電子源)の開発は遅れ、いまだその性能は十分なものではない。(必要とされる電流、12mAに対し1て、現在まで種々のアイデアを試して来たが、6mAを達成しているに過ぎない。)今後、このタイプのイオンエンジンの実用化・商用化のためには、何としても中和器の性能を向上させる必要がある。今回の研究員候補者は、マイクロ波放電に関する知見を豊富に持っているので、彼と共同研究することにより、中和器の性能向上が大いに期待できる。具体的には、磁場配位を従来の軸方向ミラー磁場から、径方向カスプ磁場配位に変更することで、電子の壁への損失を軽減させ、引き出し電流量を増大させることが可能であると考えられる。更に、このカスプ磁場配位をイオンエンジン本体の方にも適用すると、更にイオンエンジン本体の方も性能が向上することが期待される。例えば、この配位では、生成されるイオンは、速度の半径方向成分が小さいので、引き出しグリッドの損傷が押さえられ、グリッドの長寿命化が期待される。結局、試行錯誤の結果、中和器に対しては、性能は要求されるものを遥かに超えるものが得られ、研究の所期の目的は成功裏に達成できた。また、イオンエンジンも同様に、要求される性能を大幅に超えるものが設計できた。