イオンエンジンはイオンを複数枚の電極間の強電界を用いて加速して排出し、その反作用として 推力を得る推進機であります。イオンは加えられた電場によって、30,000-80,000 m/s,の速さまで 加速され排出されます。イオンエンジンは高いエネルギー変換効率と推進剤利用効率を実現できるため、 “はやぶさ”や“Deep Space-1”等のΔVが大きい深宇宙ミッションいミッションに主に用いられています。 本研究室ではJAXAの船木先生や大川先生、東京都立産業技術高等専門学校の中野先生と共に小型衛星用の 小型イオンエンジンの開発を精力的に進めています。またイオンエンジンの損耗メカニズムの解明や 長寿命化などにも取り組んでいます。

電気推進の中でも、ホール電流を利用したホールスラスタはエネルギー変換効率が50%以上と高く、 高密度イオンを排出できるため、コンパクトで推力電力比が大きい電気推進機です。そのためNASAが 進めている小惑星捕獲ミッションのメインエンジンやオール電化衛星の軌道変更および南北制御用 推進として、研究開発が進められています。本研究室ではコロラド州立大学のYalin先生と協力して、 長寿命化や内部物理の解明を目指しています。またJAXAや企業とも共同で研究開発をしております。

現在開発中です。

TDL(Thruster with Double Layer)はプラズマ電位と宇宙空間の電位差を用いてイオンの加速を 行う推進器です。概念自体は昔から存在していましたが、本研究室ではこれをマイクロ波放電を 用いることで、小型かつ低電力での作動を可能にし、超小型衛星への適応を目指しています。 Double Layer(電気二重層)の生成も期待されているため、この名で呼んでいます。

高周波(RF)電熱加速型推進機は、高い推力密度と高い推力電力比を持つため、今後の宇宙空間 での推進機として利用が見込まれています。誘導プラズマにおいては、コイルに印加される高周波 による変動磁場と、プラズマ中に励起される渦電流のカップリングが重要な物理現象となります。 推進剤は渦電流によるジュール加熱によって加熱されます。加熱された推進剤のエンタルピーは、 磁気ノズルによって軸方向の運動エネルギーへと変換されます。本研究室では様々なアプローチから RFスラスタに関する研究を行っています。