マイクロ波放電式中和器の性能向上に関する研究

本研究は日本の小惑星探査機「はやぶさ2」に搭載されたマイクロ波放電型イオンスラスタを対象として研究を行ったものである．このイオンスラスタは今後予定されている将来ミッションDESTINY+やOKEANOSへの適用が検討されており，性能向上が急務となっている．前年度までの実績として，マイクロ波放電型イオンスラスタのイオン源の磁場形状を新たに設計し，将来ミッションへの適用の可能性を示した．本年度の研究では，放電室内部のプラズマの挙動を調査するために，平板型プローブを作成し，できる限り通常動作を妨げないようにプラズマ診断を行うことを可能とした．結果として，放電室内部のイオン電流分布を計測することに成功し，新型放電室では生成プラズマ電流の総量が増加していることが確認された．これは，磁場形状の変化によりプラズマ生成に有効な領域が増加したものと結論した．一方で，放電室内部から引き出されるイオン電流の割合が低下していることも確認された．この点に関しては，イオンが磁場により旋回する効果を考慮した放電室内部損失領域を考慮することで，新型放電室では引き出し効率が低下する可能性があることを示すことに成功した．以上をもとに，マイクロ波放電型イオンスラスタの設計指針について提案を行った．

本研究は日本の小惑星探査機「はやぶさ2」に搭載されたマイクロ波放電型イオンスラスタを対象として研究を行ったものである．このイオンスラスタは今後予定されている将来ミッションDESTINY+やOKEANOSへの適用が検討されており，性能向上が急務となっている．前年度までの実績として，マイクロ波放電型イオンスラスタのイオン源の磁場形状を新たに設計し，将来ミッションへの適用の可能性を示した．本年度の研究では，放電室内部のプラズマの挙動を調査するために，平板型プローブを作成し，できる限り通常動作を妨げないようにプラズマ診断を行うことを可能とした．結果として，放電室内部のイオン電流分布を計測することに成功し，新型放電室では生成プラズマ電流の総量が増加していることが確認された．これは，磁場形状の変化によりプラズマ生成に有効な領域が増加したものと結論した．一方で，放電室内部から引き出されるイオン電流の割合が低下していることも確認された．この点に関しては，イオンが磁場により旋回する効果を考慮した放電室内部損失領域を考慮することで，新型放電室では引き出し効率が低下する可能性があることを示すことに成功した．以上をもとに，マイクロ波放電型イオンスラスタの設計指針について提案を行った．