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Research of a miniature water ion thruster for nano-satelites

纳米卫星微型水离子推进器研究

基本信息

批准号：
18J13721
负责人：
中川悠一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究実施状況について、水分子の解離によるイオン組成の解明、および水イオンスラスタの10 kg衛星への搭載可能性を示すためのシステム解析の2点について述べる。本研究員の対象とする水のプラズマ源は、水分子が解離することによるエネルギーの損失や酸素原子の発生が重大な研究課題となっている。本年度は、水プラズマの0次元モデルを構築し、それをもとにイオンの組成を推定、影響を見積もった。また、直接的に観測する手法として四重極型質量分析器によるイオン種測定を実施した。0次元モデルはイオンスラスタの性能解析で広く用いられているプラズマのモデルで、一般的な推進剤であるキセノンではその結果が実験結果とよく一致することが知られている。本研究では、水にかかわる130あまりの反応を整理し26を選択、対象とするイオンスラスタに適応した。その結果、組成の電力・流量依存性が明らかになった。ビーム中のイオン種測定を実施する方法として、申請者は研究計画中においてE×Bプローブを用いたビーム測定を提案した。しかし、前述した水プラズマの0次元モデルにおいて、質量電荷比が近い物質に対して十分な分解能を持たないE×Bプローブが測定に不向きであること示唆された。本研究では、より質量電荷比の分解能が高い四重極型質量分析器を用いることで、プラズマ中のイオン組成をより詳細に明らかにした。本研究の大目的は、「省電力化・高燃費化を実現した10kg級衛星に搭載可能な高効率水イオンスラスタの実現」である。本研究員は、これまでの実験結果をもとに、本イオンスラスタをシステムとしたときの性能の解析を実施し、10kg級の衛星に搭載可能な電力・体積で実現可能であること、また、10kg級衛星に搭載した際のミッション遂行能力が一定程度あり十分有用性があることを示した。

2 points for the analysis of water molecule dissociation, water molecule dissociation, and the possibility of carrying a 10 kg satellite This researcher's research on the source of water, the dissociation of water molecules, the loss of water molecules and the generation of acid atoms is an important research topic. This year, the water quality of the 0-dimensional structure, the composition of the estimated, see the product The method of direct measurement and quadrupole mass analyzer is implemented. 0-dimensional analysis of performance of the engine, general propulsion, results of the engine, results of the engine, This study was conducted on the basis of the data collected from the 130-year-old and the 26-year-old. The results, composition, power and flow dependencies are clearly defined. The applicant shall submit a proposal for the application of the test in the research project. For example, the mass/charge ratio of a substance is determined by the decomposition energy of the substance. In this study, the decomposition energy of the mass-to-charge ratio is high, and the composition of the quadrupole mass analyzer is high. The main purpose of this study is to realize the high efficiency and high fuel consumption of 10 kg satellites. The researcher analyzed the performance of the 10-kg satellite and showed that the 10-kg satellite can carry power and volume to a certain extent.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Performance Dependence on the Microwave Frequency of the Miniature Water Ion Thruster and Its Neutralizer

微型水离子推进器及其中和器的性能对微波频率的依赖性

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Ryzhii;V. Ryzhii;T. Otsuji;and M.S. Shur;Yuichi Nakagawa，Daiki Tomita，Hiroyuki Koizumi，Kimiya Komurasaki
通讯作者：
Yuichi Nakagawa，Daiki Tomita，Hiroyuki Koizumi，Kimiya Komurasaki

Small Satellite Conference 2018

2018年小卫星会议

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Performance characterization of a miniature microwave discharge ion thruster operated with water

用水操作的微型微波放电离子推进器的性能表征

DOI：
10.1016/j.actaastro.2018.12.031
发表时间：
2019
期刊：
Acta Astronautica
影响因子：
3.5
作者：
Nakagawa Yuichi;Koizumi Hiroyuki;Kawahara Hiroki;Komurasaki Kimiya
通讯作者：
Komurasaki Kimiya

水を推進剤とするマイクロ波放電式小型イオンスラスタの開発状況

以水为推进剂的小型微波放电式离子推进器的研制现状

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡部大樹，寺田尚志，多々良涼一，松前義治，獨古薫，渡邉正義;中川悠一，富田大貴，安宅泰穂，小泉宏之，小紫公也
通讯作者：
中川悠一，富田大貴，安宅泰穂，小泉宏之，小紫公也

Experimental Characterization of the Microwave-Discharge Water Ion Thruster for CubeSat

立方体卫星微波放电水离子推进器的实验表征

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
出口桃子;深澤太郎;久保健雄;Yuichi Nakagawa，Yasuho Ataka，Hiroyuki Koizumi，Kimiya Momurasaki
通讯作者：
Yuichi Nakagawa，Yasuho Ataka，Hiroyuki Koizumi，Kimiya Momurasaki