イオンエンジン
イオンエンジン (Ion engine) は、
推進 原理
なお、
静 電 加速 型 推進 機
イオンエンジンのようにイオンをクーロン
電極 静 電 イオン推進 機
電極 静 電 イオン推進 機 の研究 (past/present)
ホール効果 推進 機 (ホールスラスタ)
ホール
電界 放射 式 電気 推進 (FEEP)
セシウムを
また、FEEPと
電磁 荷電 粒子 推進 機
パルス誘導 推進 機 (PIT)
パルス
磁場 プラズマ力学 (MPD) / リチウムローレンツ力 加速器 (LiLFA)
比 推力 可 変型 プラズマ推進 機 (VASIMR)
無 電極 プラズマ推進 機
特徴
イオンロケットは
応用
イオンエンジンは
- SERT I (NASA)
電気 推進 機 試験 衛星 。軌道 上 で稼働 した世界 初 のイオンエンジン。8cm径 Cs使用 エンジンと、10cm径 Hg使用 エンジンを搭載 。1964年 7月 20日 打 ち上 げ。Cs使用 エンジンは電気 的 短絡 により稼働 できなかったが、Hg使用 エンジンは31分間 の運転 に成功 した。中和 器 が動作 する事 を実証 し、回路 の短絡 を迂回 して他 のエンジンを稼働 するという経験 が得 られた。- SERT II (NASA)
電気 推進 機 試験 衛星 [12]。15cm径 28mN級 Hg使用 エンジン2基 を搭載 。1970年 2月 3日 打 ち上 げ。 イオンエンジンのうち1基 は2011時 間 の運転 後 に短絡 故障 により停止 したが、もう1基 は中和 剤 が枯渇 するまで3781時 間 の運転 を行 った。その後 は1981年 までの長期間 にわたり、故障 したエンジンの中和 剤 を使 った交差 中和 による運転 、300回 以上 の再 点火 などの追加 試験 が行 われた。1991年 まで搭載 機材 の劣化 状 況 が追跡 された。のちに、Deep Space 1への応用 もされる。- きく4
号 (ETS-III) (NASDA) 技術 試験 衛星 。2mN級 イオンエンジンの動作 テストを実施 [12]、1982年 （昭和 57年 ）9月3日 打 ち上 げ。- きく6
号 (ETS-VI) (NASDA) 技術 試験 衛星 。南北 制御 用 25mN級 イオンエンジンXIESを搭載 [12]。アポジモーターの不調 で静止 軌道 投入 を断念 。動作 試験 を行 う。1994年 （平成 6年 ）8月 28日 打 ち上 げ。- かけはし (COMETS) (NASDA)
通信 放送 技術 衛星 。南北 制御 用 25mN級 イオンエンジンXIESを搭載 。第 2段 ロケットの不具合 により静止 軌道 投入 を断念 。動作 試験 を行 う。1998年 （平成 10年 ）2月 21日 打 ち上 げ。
- Deep Space 1 (NASA)
技術 試験 探査 機 。主 推進 機 としてNSTARを1機 搭載 。小惑星 (9969) ブライユとボレリー彗星 に接近 。1998年 10月24日 打 ち上 げ。- ARTEMIS (ESA)
光通信 実証 衛星 。南北 制御 用 にRITA-10とUK-T5を2機 ずつ搭載 。アリアン5の不具合 によって半分 以下 の高度 に投入 されたが、主 推進 機 として転用 することで静止 軌道 まで達 した。2001年 7月 12日 打 ち上 げ。- はやぶさ (MUSES-C) (ISAS/JAXA)
工学 実験 探査 機 。主 推進 機 として、イオン源 ・中和 器 共 にマイクロ波 放電 式 を採用 した8mN級 イオンエンジンμ 10を4機 搭載 。小惑星 (25143) イトカワに到達 。2003年 （平成 15年 ）5月9日 打 ち上 げ。2010年 （平成 22年 ）6月13日 地球 に帰還 。- はやぶさ2 (JAXA)
小惑星 探査 機 。探査 機 はやぶさが航行 途中 にトラブルに見舞 われたため、イオンエンジンμ 10 の推力 を8mNから10mNに向上 させた改良 型 を使用 。小惑星 (162173) リュウグウに到達 。2014年 12月3日 打 ち上 げ。- SMART-1 (ESA)
月 探査 用 の技術 試験 衛星 。68mN級 ホールスラスタPPS-1350を主 推進 機 として搭載 し、月 軌道 までイオンエンジンで航行 。2003年 9月27日 打 ち上 げ。- きく8
号 (ETS-VIII) (JAXA) 技術 試験 衛星 。南北 制御 用 25mN級 イオンエンジンXIESを搭載 、2006年 （平成 18年 ）12月18日 打 ち上 げ。- Dawn (NASA)
小惑星 探査 機 。小惑星 ベスタ、準 惑星 ケレスの探査 を予定 。主 推進 機 としてNSTARを3機 搭載 。2007年 9月27日 打 ち上 げ。- GOCE (ESA)
地球 重力 場 観測 衛星 。低 高度 における空気 抵抗 相殺 の為 の主 推進 機 としてUK-T5を2機 搭載 。2009年 3月17日 打 ち上 げ。- LISA パスファインダー (ESA)
技術 試験 衛星 。別名 SMART-2と呼 ばれ欧 製 FEEPと米 製 コロイドスラスタを搭載 し宇宙 重力 波 望遠鏡 の試験 を行 う予定 。2015年 12月3日 打 ち上 げ。- ベピ・コロンボ (ESA & JAXA)
水星 探査 機 。水星 軌道 までの主 推進 機 として採用 。2018年 10月 20日 打 ち上 げ。- ほどよし4
号 - ほどよし
信頼 性 工学 の確立 を目的 とした超 小型 技術 試験 衛星 。次世代 宇宙 システム技術 研究 組合 (NESTRA)によって民生 品 を活用 して開発 されたMIPS(Miniature Ion Propulsion System :小型 イオン推進 システム)というイオン液体 リチウム二 次 電池 [13]の電力 を使用 するイオンエンジンを備 える[14]。 - ボーイングX-37（アメリカ
航空 宇宙 局 ・国防 高等 研究 計画 局 ・アメリカ空軍 ） - 2015
年 - 2017年 の軌道 飛行 の中 で、イオンエンジンの試験 を行 った[15]。
その
脚注 ・参考 文献
- ^ ロケットエンジンの
推進 剤 #静 電 加速 も参照 。 - ^ “Innovative Engines”. 2007
年 11月19日 閲覧 。 - ^ "ESA and ANU make space propulsion breakthrough" (Press release). ESA. 11 January 2006. 2007
年 6月 29日 閲覧 。 - ^ ANU Space Plasma, Power & Propulsion Group (SP3) (2006
年 12月6日 ). “ANU and ESA make space propulsion breakthrough”. DS4G Web Story. The Australian National University. 2007年 6月 30日 閲覧 。 - ^ Oleson, S. R., & Sankovic, J. M.. “Advanced Hall Electric Propulsion for Future In-Space Transportation”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ Marcuccio, S.. “The FEEP Principle”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ Colleen Marrese-Reading, Jay Polk, Juergen Mueller, Al Owens. “In-FEEP Thruster Ion Beam Neutralization with Thermionic and Field Emission Cathodes”. 2022
年 2月 24日 閲覧 。 - ^ Pavlos G. Mikellides. “Pulsed Inductive Thruster (PIT): Modeling and Validation Using the MACH2 Code”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ K. Sankaran, L. Cassady, A.D. Kodys and E.Y. Choueiri. “A Survey of Propulsion Options for Cargo and Piloted Missions to Mars”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ Michael R. LaPointe and Pavlos G. Mikellides. “High Power MPD Thruster Development at the NASA Glenn Research Center”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ Gregory D. Emsellem. “Development of a High Power Electrodeless Thruster”. 2007
年 11月21日 閲覧 。 - ^ a b c
竹 ヶ原 春 貴 (8 2019). “イオンエンジン（電気 推進 ）の歴史 とその将来 ”.航空 と宇宙 788: 4. - ^ 「イオン
液体 リチウム二 次 電池 」の宇宙 実験 へ - ^
超 小型 衛星 の世界 を変 える!! - ^
米 軍 の無人 機 、約 2年 の宇宙 滞在 終 え地球 に帰還 AFP（2017年 5月 11日 ）2017年 5月 11日 閲覧 - ^ http://www.boeing.com/defense-space/space/bss/factsheets/xips/xips.html
