超小型衛星用多機能推進機の実現

多功能微小卫星推进装置的实现

• 批准号: 19J21437
• 负责人: 西井 啓太
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21437/
• 关键词: 宇宙推進機; 水; グリーンプロペラント; ハイブリッドロケット; マグネシウム; 金属燃焼; 発光分光; 凝縮燃焼生成物; レジストジェットスラスタ

化学エネルギーを用いた新しい推進機（本研究の根幹）を提案し，実用段階まで開発をすすめることで，小型衛星の利用の幅が広がることが期待される．前年度では，ワイヤ供給型推進機のフィージビリティ・スタディを行った．また，燃焼ガス内に存在する凝縮性酸化物の計測を行うべく，レーザー工学系及び，バンドパスフィルタを介したハイスピードカメラによる測定系を構築した．本年度では，プレート型マグネシウムを燃焼させ，その燃焼場から発せられる自発光を観測した．自発光は分光器及びバンドパスフィルタを介した光速度カメラによって撮影され，燃焼物質の励起光と凝縮燃焼生成物の温度観測に用いられた．また，燃焼場にレーザーダイオード光を照射し，透過率を観測することで，燃焼場に存在する凝縮燃焼生成物のおおよその生成状態を確認した．上記の結果，水の燃焼によって生成される凝縮燃焼生成物は燃料付近に非常に多く堆積した．その理由は沸点に比べて低い測定温度と表面酸化反応の進展によることが明らかにされた．また，その堆積物が生成物の拡散を阻害することで，さらに大きな堆積物へと成長することを透過光測定で明らかにした．

通过提出一种利用化学能的新型推进装置（本研究的核心）并将其开发推进到实用阶段，预计小型卫星的用途范围将会扩大。去年，我们对线馈推进系统进行了可行性研究。此外，为了测量燃烧气体中存在的可冷凝氧化物，我们使用激光工程系统和通过带通滤波器的高速相机构建了测量系统。今年，我们燃烧了板状镁，并观察了燃烧场发出的自发光。利用光谱仪和光速相机通过带通滤光片拍摄自发光，用于观察燃烧物质的激发光和凝聚燃烧产物的温度。此外，通过用激光二极管照射燃烧场并观察透射率，我们确认了燃烧场中存在的凝聚燃烧产物的大致形成状态。由于上述原因，水燃烧产生的大量冷凝燃烧产物沉积在燃料附近。其原因被揭示为测量温度低于沸点以及表面氧化反应的进行。此外，透射光测量表明，沉积物通过抑制产物的扩散而生长成更大的沉积物。

项目成果

The Measurement of 2-D Density Distribution at the Downstream of a Micronozzle of a Spacecraft Using Electron Beam Induced Fluorescence

利用电子束诱导荧光测量航天器微喷嘴下游的二维密度分布

• DOI: 10.2322/jjsass.69.219
• 发表时间: 2021
• 期刊: JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES
• 作者: Izawa Sota;Nishii Keita;Koizumi Hiroyuki;Komurasaki Kimiya
• 通讯作者: Komurasaki Kimiya

Combustion of Magnesium Wires with Oxygen and Water Vapor

镁丝与氧气和水蒸气的燃烧

• DOI: 10.1080/00102202.2021.2019241
• 发表时间: 2021
• 期刊: Combustion Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: Nishii Keita;Akiyama Mariko;Koizumi Hiroyuki;Komurasaki Kimiya
• 通讯作者: Komurasaki Kimiya

超小型ハイブリッドモーターの実現に向けた水ーマグネシウム燃焼場の観測

观察水镁燃烧场以实现超小型混合动力电机

• 发表时间: 2022
• 作者: 西井 啓太;小泉 宏之;小紫 公也
• 通讯作者: 小紫 公也

, Y. Mannami, M. Akiyama, M. Murohara, H. Koizumi and K. Komurasaki, "Experimental Study on Bulk Metal Water Combustion for Small Spacecraft Propulsion," AIAA Propulsion and

、Y. Mannami、M. Akiyama、M. Murohara、H. Koizumi 和 K. Komurasaki，“小型航天器推进用散装金属水燃烧的实验研究”，AIAA 推进和

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Nishii ;Y. Mannami;M. Akiyama;M. Murohara;H. Koizumi and K. Komurasaki;"Experimental
• 通讯作者: "Experimental

Pre-flight Testing of AQUARIUS: the Water Resistojet Thruster on the SLS EM-1 CubeSat for Deep Space Exploration

AQUARIUS 的飞行前测试：用于深空探索的 SLS EM-1 CubeSat 上的水阻喷射推进器

• 发表时间: 2019
• 作者: Syuji Kurogi;Tomohisa Sekimoto;Taro Funamoto;Tomomi Ohta;Shihoko Nakamura;Takuya Nagai;Mai Nakahara;Kumiko Yoshinobu;Kimi Araki;Masatake Araki;Etsuo Chosa;Keita Nishii
• 通讯作者: Keita Nishii