Research on the water ion thruster for deep space exploration

深空探测水离子推进器研究

基本信息

批准号：
20J21587
负责人：
安宅泰穂
金额：
$ 1.98万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

私は近年活躍の場を広げている超小型衛星用の水イオンスラスタの研究を行っている．水を推進剤に用いることで将来的に軌道上での推進剤補給が可能になり，衛星の寿命を大きく向上させることが見込まれる．水イオンスラスタには水イオン源と水電子源が必須であるが，水電子源はすでに十分に性能が向上したため，私は水イオン源の性能向上に取り組んでいる．特に，私の研究で明らかになった，水イオン源内部のマイクロ波アンテナに直流電位を付与することで性能が向上した現象についての解明を行っている．当該年度はイオンスラスタ内部における，壁面の電位変更による性能向上理由の解明のため，内部及び外部のプローブ測定，性能の広範な特性取得に取り組んだ．しかし，内部のプローブ測定は，プローブをイオン源下流のグリッドより挿入したところ，プラズマからの入熱によりプローブが溶けてしまい，測定は不可能であった．今後，側壁から挿入するなどの変更を実施する予定である．外部のプローブ測定により，性能向上はイオンスラスタの外周部で大きく起こっていることが明らかになった．また性能の特性取得により，以下のことが明らかになった．まず，推進剤にキセノンあるいは水を用いた性能取得を行い，キセノンでは性能向上が見られないことが明らかになった．推進剤種による現象の有無は興味深く，今後現象の解明が望まれる．また水を用いた場合において，低流量の場合に性能向上の効果が大きいことが明らかになった．今年度は現象の解明に近づいたといえる．

我一直在研究水离子推进器的超小卫星，这些卫星近年来扩大了活动领域。使用水作为推进剂将使在轨道上补充推进剂的未来，并有望显着改善卫星的寿命。水离子推进器需要水离子源和水电子源，但是水电子的性能已经得到了充分的改进，因此我正在努力改善水离子源的性能。特别是，我一直在阐明我的研究中已经揭示的现象，这通过将直流电位吸收到水离子源内的微波天线，从而改善了性能。在这个财政年度，我们通过改变离子推进器内部的墙壁的潜力并获得广泛的性能特征来理解提高性能的原因。但是，当测量内部探针时，当探针通过离子源下游插入探针时，由于血浆中的热输入而熔化的探针使其无法测量。将来，计划了诸如从侧壁插入之类的变化。外部探测测量结果表明，在离子推进器的外围外围发生了显着提高性能。此外，通过获取性能特征来揭示以下内容：首先，使用氙气或水作为推进剂获得性能，并揭示了Xenon并没有提高性能。有趣的是，这种现象是否是由推进剂物种引起的，希望将来该现象能够阐明。还揭示了以低流速使用水时提高性能的效果很大。今年，可以说我们正在澄清这一现象。