論文の公開元へ
書き出し
電気推進機放出プラズマ環境中の宇宙機周辺電位構造解析
概要
近年，イオンスラスタなどの電気推進機はその高比推力性能から，深宇宙探査機の主推進】から大型商用衛星の姿勢制御や軌道上昇等にも使用され、その用途は拡大しつつある。イオンスラスタの定常作動時には，イオン源から高速イオンビームを，電子源から熱的電子を，各々の電流値がほぼ同量となるよう放出する．このとき、イオンスラスタ下流には，高速イオンビームと漏洩推進剤が電離した低速イオン，および熱的電子によるプラズマプルームが形成され、イオンと電子の易動度の差異によってプルーム自体は正の電位を持つ、例えば、「はやぶさ2」で使用された10cm級イオンスラスタではプルーム電位の最大値は約40V程度であることが地上実験で実測されている。プルーム電位と宇宙機構体電位の電位差は，プルーム中の低速イオンを宇宙機構体側に静電加速する。その結果，宇宙機表面は静電加速された逆流イオンによりスパッタリング損耗を受ける.特に，イオンスラスタ近傍ではその損耗が機能性薄膜材料の全損をもたらすことが懸念される、スパッタリング損耗（スパッタリング収量）は入射イオンエネルギーの関数であり、また，数10eV程度のエネルギー領域では極めて高感度である．よって，軌道上における宇宙機一プルーム間の電位評価は問題となる表面損耗評価を決定する重要なパラメータとなる．本研究では，3次元完全粒子静電コードにより，これら電位差生成原理の解析を進めている。現在では，計算資源の問題から「はやぶさ2」実機スケールでの解析は困難であるため、計算コスト削減のため，スラスタ実機のスケールダウンモデルに対し，イオン源と電子源の静電的相互作用の解析を進めている。今回は，イオンビームと中和電子の静電的相互作用の解析を試行した。
この論文で使われている画像
