レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用

激光等离子体在磁场控制空间推进系统中的应用

• 批准号: 10J01672
• 负责人: 前野 旭弘
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01672/
• 关键词: レーザー核融合ロケット; 磁気スラストチャンバー

昨年度に引き続き,将来の有人火星飛行に有望なレーザー核融合ロケットのためにその推進システムである磁気スラストチャンバーシステムに関する実験及び数値シミュレーションを大阪大学レーザーエネルギー学研究センター(レーザー研)と共同で実施した.実験においては,昨年8月にレーザーエネルギーが数Jオーダーの,本年1月に数kJオーダーのレーザー研実験設備にて実施した.実験では昨年度製作したパルス高電流生成装置を改良したものを用いて,磁場の有無や強弱におけるプラズマ粒子エネルギー分布(昨年実験)とプラズマ粒子密度(本年実験)を観察した.その結果,磁場によってプラズマの進行方向が偏向させられることがわかった.数値シミュレーションにおいては,レーザー研が開発したレーザー生成プラズマの生成過程を計算する流体コード(Star codes)と,九州大学が開発した磁場中のプラズマ挙動を計算する3Dハイブリッドコードと,昨年度開発したカップリングコードを改良したものを用いて,プラズマ生成から磁場中のプラズマ挙動までの一連の統合数値シミュレーションを行い,プラズマ生成を考慮していない過去の数値シミュレーションが推力の過大評価をしていたことがわかった.そして,レーザー核融合を含むレーザー生成プラズマの物理について調査するとともに,Star codesの改良をStar codes開発者と共同で行い,codesの計算精度や計算時間の向上に貢献した.そして,今年度得られた実験結果と統合数値シミュレーションと比較することによって,磁場の有無や強弱によってレーザー生成プラズマがどのようなパラメータ依存性やスケーリング則を示すのか判明した.この研究成果については近日中にアメリカ航空宇宙学会のJournal of Propulsion and Powerに投稿予定である.

继去年之后，我们与大阪大学激光能源研究中心（激光研究所）合作，对磁推力室系统进行了实验和数值模拟，该系统是有望用于未来载人火星飞行的激光聚变火箭的推进系统。实验是去年8月在激光能量为数J量级的激光实验室设施进行的，今年1月在激光能量为数kJ量级的激光实验室设施进行的。实验中，我们使用了去年生产的脉冲大电流发生器的改进版，观察了有磁场和无磁场情况下的等离子体粒子能量分布（去年的实验）和等离子体粒子密度（今年的实验）及其变化情况。在数值模拟中，我们使用了流体代码（Star）。使用九州大学开发的计算磁场中等离子体行为的3D混合代码以及去年开发的耦合代码的改进版本，创建了从等离子体生成到磁场中等离子体行为的一系列综合数值。我们进行了模拟，发现过去的数值模拟没有将等离子体生成考虑到高估的推力。我们研究了激光生成等离子体的物理原理，包括激光聚变和改进的星星代码。这项工作是与代码开发人员合作进行的，有助于提高代码的计算精度和计算时间。然后，通过将今年获得的实验结果与集成数值模拟进行比较，我们发现激光产生的等离子体可以我们现在已经确定了它表现出什么样的参数依赖性和标度律。这项研究的结果将发表在美国航空学会的《推进与动力杂志》上。在不久的将来，航天。

项目成果

インパルスビット測定による磁気スラストチャンバーの実証

通过脉冲钻头测量演示磁推力室

• 发表时间: 2010
• 作者: 中村悠志;砂田保人;李家賢一;前野旭弘,山本直嗣,中島秀紀
• 通讯作者: 前野旭弘,山本直嗣,中島秀紀

レーザー生成プラズマの宇宙推進システムへの応用実証実験

激光等离子体空间推进系统应用示范实验

• 发表时间: 2010
• 作者: 栗田聡、Chi Wai Wong;李家賢一、砂田保人;前野旭弘
• 通讯作者: 前野旭弘

レーザー核融合プラズマ推進の研究(小特集大型レーザー装置を用いた科学研究の新展開)

激光聚变等离子体推进研究（小专题：大型激光装置科研新进展）

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research
• 作者: 前野旭弘;山本直嗣;中島秀紀
• 通讯作者: 中島秀紀

レーザー核融合炉ロケット推進の基礎実験

激光聚变反应堆火箭推进基础实验

• 发表时间: 2011
• 作者: 岩下真士;賀谷信幸;中島秀紀,前野旭弘
• 通讯作者: 中島秀紀,前野旭弘

レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用

激光等离子体在磁场控制空间推进系统中的应用

• 发表时间: 2009
• 作者: J.Kasahara;K.Matsuoka;T.Nakamichi;M.Esumi;A.Matsuo;I.Funaki;前野旭弘,花屋倫生,安永将人,山本直嗣,中島秀紀,藤岡慎介,砂原淳,城崎知至,森芳孝
• 通讯作者: 前野旭弘,花屋倫生,安永将人,山本直嗣,中島秀紀,藤岡慎介,砂原淳,城崎知至,森芳孝