次世代超小型・高機能衛星のためのマイクロプラズマスラスタの研究開発

下一代超小型高性能卫星微型等离子体推进器研发

基本信息

批准号：
04J01160
负责人：
鷹尾祥典
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ波励起マイクロプラズマスラスタについて今年度は,マイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm,同軸型)に微細機械加工技術を用いて製作された3種類のマイクロノズル(スロート径0.12-0.2mm,長さ1.0-14mm)を装着し,微小推力スラストスタンドを用いた推進性能測定,数値計算結果との比較,また,高分解能分光器(焦点距離50cm,グレーティング:2400本/mm)を用いたプラズマ診断を行った.ここで,推進剤にはアルゴンを使用し,推進性能測定に関して微小推力の測定を精度良く行うため振子式とターゲット式測定法を組み合わせて行い,数値計算に関しては亜音速のプラズマ源から超音速のノズルスロート部下流の流れを自己無撞着に解析するモデルを構築して行った.推進性能の測定結果と数値計算結果との比較から,3種類のノズルの違いによる性能の有意な差は実験精度の誤差の範囲では得られなかったが,数値計算で示唆されていた圧力推力の大きな寄与を実験的にも確認し,ノズル壁面の状態としては断熱壁条件よりも等温壁条件にかなり近いことが分かった.また,推進剤流量60sccm,マイクロ波電力6Wにおいて得られた推進性能は,推力1.4mN,比推力79s,推進効率8.7%であり,超小型人工衛星(<10kg)の軌道制御に適用できることが実証できた.プラズマ診断では,トレーサーとして水素を微小量添加し,H_βスペクトル(486.1nm)のスペクトル幅からプラズマ源内部の電子密度を算出,得られた値は10^<14>Cm^<-3>代であり,これはプローブ測定によりプラズマプルーム中で得られた電子密度(〜10^<13>cm^<-3>)と比較して,プラズマ源から真空中に噴出される際にガスが数十倍に膨張することを考慮すると妥当な値である.

关于微波激发微等离子体推进器，今年我们将推出三种类型的微喷嘴（喉径：0. 12-0.2mm，长度1.0-14mm），使用微推力推力台测量推进性能，与数值计算结果比较，高分辨率光谱仪（焦距50cm，光栅：2400线/mm））。这里，使用氩气作为推进剂，为了精确测量微小推力以进行推进性能测量，将摆式和靶式测量方法相结合，并使用摆式和靶式测量方法进行数值计算。是亚音速的构建了自洽分析等离子源超音速喷嘴喉部下游流动的模型。推进性能测量结果与数值计算结果的比较揭示了三种类型喷嘴性能的显着差异。虽然不能在度数误差范围内获得，但数值计算所表明的压力推力的巨大贡献得到了实验证实，并且喷嘴壁面条件比绝热壁面条件更接近等温壁面条件。另外，推进剂在流量60 sccm、微波功率6 W下获得的推进性能为推力1.4 mN、比冲79 s、推进效率8.7%，可应用于轨道控制微卫星（<10 kg）。 Zuma诊断中加入少量氢气作为示踪剂，根据H_β谱的谱宽（486.1 nm）计算等离子体源内部的电子密度，得到的值在10^<14 >Cm^<-3> 范围是的，这是。与通过探针测量在等离子体羽流中获得的电子密度（~10^<13>cm^<-3>）相比，气体从等离子体源喷射到真空中时膨胀了数十倍。一个合理的值。