Search

資料番号: AA0064112003, レポート番号: JAXA-SP-07-023

日本独自のシステムとして、長寿命・高信頼を特徴とするマイクロ波放電式イオンエンジンが開発され、「はやぶさ(MUSES-C: Asteroid Sample-return Spacecraft)」小惑星探査機の主推進に応用された。2年間の深宇宙動力航行の末、2005年に小惑星へのランデブーに成功し、着陸・離陸を実行した。複数の故障に見舞われたが、残る機能を駆使し2010年の地球帰還に向けて、イオンエンジンによる復路軌道変換を実施中であり、帰路の途上にある。2007年10月現在、イオンエンジンの総積算作動時間は3万1千時間、発生軌道変換量1,700m/sに達しているが、推進性能および推進剤残量は十分に余力を残している。, The Hayabusa (MUSES-C: Asteroid Sample-return Spacecraft) spacecraft rendezvoused with the asteroid Itokawa in 2005 after the powered flight in the deep space by the mu 10 cathode-less electron cyclotron resonance ion engines for two years. Though the spacecraft was seriously damaged after the successful soft-landing and lift-off, the xenon cold gas jets from the ion engines rescued it. New attitude stabilization method using a single reaction wheel, the ion beam jets, and the photon pressure was established and enabled the homeward journey from April 2007 aiming the Earth return on 2010. The total accumulated operational time of the ion engines reaches 31,400 hours at the end of October 2007. One of four thrusters achieved 13,400-hour space operation., 資料番号: AA0063739001, レポート番号: JAXA-SP-07-020

This paper studies an orbital maintenance of a satellite with the altitude of about 180 km by the thrust of ion engines. Current earth observation satellites adopt the frozen orbit in which the altitude profile for one orbital period is almost fixed. The drag-free system could cancel the air drag and realize the frozen orbit. The installation of the drag-free system, however, causes a complicated and expensive satellite system. Therefore, we studied different methods and found an excellent orbit in which the mean eccentricity vector was kept constant by only adjusting the thrust of the ion engine in the interval of one orbital period. We call it 'New Frozen Orbit.' Furthermore, the 'new frozen eccentricity vector' is positively stable, and then the mean eccentricity vector autonomously converges to the 'new frozen eccentricity vector' and is kept there only by maintaining the mean altitude., 資料番号: AA0063739005, レポート番号: JAXA-SP-07-020

Cathode-less ion engines are on the Hayabusa (MUSES-C: Asteroid Sample-return Spacecraft) asteroid explorer, and Kaufman-type engines are on the Engineering Test Satellite-8 (ETS-8: KIKU No.8) at present. A 5 kW-class Hall thruster and a 200 mN-class ion engine are under development. PPTs (Pulsed Plasma Thrusters) and laser micro-thrusters are prepared for the propulsion system of microsatellites. This paper reports the recent activities on electric propulsion conducted in Japanese universities, industries, and JAXA., 資料番号: AA0063739009, レポート番号: JAXA-SP-07-020

Geostationary satellites need yearly velocity increment of 40 to 50 m/s for the North-Sounth (NS) station keeping. JAXA's recent satellites are adopting low-thrust and high Isp (specific impulse) engines such as DC arc jets and ion engines for the NS station keeping. This paper reports the operation results of such NS maneuvers for the Data Relay Technology Satellite (DRTS: KODAMA) and the Engineering Test Satellite-8 (ETS-8: KIKU No.8)., 資料番号: AA0063739002, レポート番号: JAXA-SP-07-020

イオンエンジンの特徴である高比推力を活かすためには、長期間ミッションでの利用が望ましく、すでに多くの静止衛星や探査機において1万時間以上の動作が実証されている。イオンエンジンの寿命を決定する最も重要な要素はイオンを加速する電極部分(グリッド)であり、その長寿命化を目指して様々な努力が為され、上記のような長時間動作が可能となってきた。しかし一方で、研究開発過程における寿命試験も必然的に長期化し、開発期間の長期化および高コスト化の一因となっている。このような状況の中で、寿命試験をサポートできる数値解析ツールを求める声が高まり、日本においても、「イオン加速グリッド耐久認定用数値解析ツール」の研究開発を行うプロジェクト(JIEDIプロジェクト)が具体化し始めた。このようなグリッド耐久性評価用数値解析ツールの開発では、適正な物理モデルおよびアルゴリズムの使用や計算の高速化など、コード開発上の様々な課題を克服する必要があるのに加え、各種実験によるデータ取得も重要となる。グリッド損耗評価における実験の役割としては主に以下の3点が考えられる。(1)数値解析に必要な入力値(各種物性値)の取得、(2)現象確認実験による数値解析モデルの妥当性評価、(3)寿命試験による数値解析結果の妥当性評価。本報告では、これらの3点のうち、主に(1)について概略を示すとともに関連する文献を紹介し、数値解析ツールの開発に必要なグリッド損耗評価試験技術について考察する。ここで紹介する文献は、主にスパッタリング特性に関連する研究報告である。, Experimental support is necessary to develop a grid-life simulation tool with moderate effectiveness and reliability. Roles of the experiments are to obtain important physical properties, which are required in the simulation code as input parameters, and to verify the accuracy of the simulation model. In this report, trend of measurement technologies on sputtering phenomena, which are especially important to calculate the progress of grid erosion, is illustrated., 資料番号: AA0063329002, レポート番号: JAXA-SP-06-019

The ion engines onboard ETS-8 and Hayabusa explorer open the era of electric propulsion. Especially the microwave discharge ion engines mu-10 achieved 26,000-hour space operation and succeeded to rendezvous with an asteroid. These technologies will be expanded to the Deep Space Transportation System and various kinds of satellites. In order to realize such a vast expansion of the ion engines in space the numerical analysis on lifetime of the electro-static grid system, that is JIEDI (JAXA Ion Engine Development Initiatives) tool, has a top priority to develop. This paper reports the development scheme, proposed schedule and application scenario., 資料番号: AA0063329001, レポート番号: JAXA-SP-06-019

工学実験衛星「はやぶさ」はイオンエンジンによる惑星間飛行を行い、2005年9月に小惑星に到達した。イオンエンジンは従来の化学推進と比べ、推薬消費量が10分の1であり、1週間以上の連続運転が可能である。これにより日本の探査機による深宇宙探査の領域が広がり、日本の宇宙科学が目指す「トップサイエンス」を支える重要な推進系技術であることが示された。このイオンエンジンを使った惑星間軌道計画は従来の化学推進を使ったものとは大きく異なる。「はやぶさ」の軌道計画は連続噴射の単位を1週間として、毎週更新した。「はやぶさ」にとっては推薬、電力だけでなく、時間も重要なリソースの1つであった。このためイオンエンジンの噴射時間を捻出するために3週間おきの軌道決定パスは1ヶ月半おきに延長した。本稿では軌道計画と軌道運用が「イオンエンジンを使った惑星間航行」をどのように実現したか、また、今後のプロジェクトにおいてどう生かすかを述べる。, Hayabusa, which is a technology demonstration spacecraft, was cruising interplanetary orbit using Ion engines. In September 2005, Hayabusa succeeded in arriving at the target asteroid Itokawa. The ion engines are one-tenth of fuel consumption compared with traditional chemical propulsion, and are able to operate continuously more than a week. The technology expanded the area of deep space exploration using Japanese spacecraft, and Hayabusa show that the Ion engine is a key technology for 'Top of Science'. The thrusting time is for a week and is repeated every week. The important resources are not only fuel and electric power but also time for Hayabusa. In order to increase the operation time, the coasting passes for orbit determination was expanded from three weeks to six weeks. This paper describes how the orbit design and orbit operation carried out the interplanetary cruising orbit using the Ion engines and how we utilize it for future low thrust mission, showing flight results., 資料番号: AA0063223020, レポート番号: JAXA-SP-06-015

Multi-Utility Spacecraft Charging Analysis Tool (MUSCAT) is a software under development by Kyushu Institute of Technology (KIT) jointly with JAXA. Its numerical engine is a plasma simulator based on particle method. It includes both Particle Tracking method (PT), which simulates flux of electric charge into surface of spacecraft, and Particle In Cell method (PIC) which simulates distribution of space plasma. In order to simulate erosion of on ion engine grid system, not only simulating spatial structure of electric potential but also simulating the flux of various particles into grid system is necessary. Therefore, techniques of MUSCAT are applicable for grid simulation by expanding simulation of charged particles to that of particles including neutral particles. As the initial phase, we conducted trajectory analysis of ion beam for mono-hole and the numerical result is reported., 資料番号: AA0063329009, レポート番号: JAXA-SP-06-019

本研究では、3次元粒子シミュレーションコードの開発を行い、中性粒子分布に着目した解析を行った。本コードでは、まず中性粒子分布をDSMC(Direct Simulation Monte Carlo)法により求め、得られた中性粒子分布に対してPIC(Particle In Cell)法によるイオン運動および中性粒子-イオン間の電荷交換解析を行うことによってアクセルグリッドに衝突する電荷交換イオン分布を評価している。電荷交換イオンは中性粒子との衝突により生じるため中性粒子密度分布が重要になってくるが、中性粒子密度分布は流入条件だけでなく壁との反射条件に依存する。本研究では、電気推進機に関するDSMC法を用いた解析において通常用いられる拡散反射条件を適用した場合に加えて鏡面反射条件を用いた場合についても同様な解析を行うことにより、中性粒子解析が損耗評価に与える影響について調べた。本報告では、開発したコードの有効性確認、中性粒子条件の影響評価を目的とし、まずグリッド形状を固定して行った解析結果について報告する。, Lifetime of ion engines is limited by erosion of acceleration channel due to charge-exchange ions. The charge-exchange process is influenced by neutral density distribution. For the purpose of investigating effects of neutral conditions, three-dimensional particle simulations were performed. The results show that neutral boundary conditions affect ion flux distributions on the acceleration grid surface., 資料番号: AA0063329007, レポート番号: JAXA-SP-06-019

日本独自のシステムとして、長寿命・高信頼を特徴とするマイクロ波放電式イオンエンジンが開発され、「はやぶさ」小惑星探査機に応用された。これ以外にも、DCアークジェット、MPD(Magneto Plasma Dynamic)アークジェット、ホールスラスタなど、各種電気推進が研究開発されている。これらは、従来の化学推進より高い噴射速度をもち、効率的な推進剤利用によって宇宙機の長寿命化に貢献する。また、慣性(弾道)飛行していたこれまでの「人工惑星」「人工衛星」とは異なり、電気推進を搭載する宇宙機は、動力航行する能力を持ち、大型ロケットを用いずとも遠方への到達を可能にし、「宇宙船」に分類されるべき新しい技術である。今後立案される深宇宙探査においては、数100kgのペイロードを目的天体へ運ぶ、1トン級の宇宙機の実現が見込まれる。これは、地球表面と近地球を往復する旧来の宇宙輸送系に対して、近地球と深宇宙を結ぶ「深宇宙輸送システム」という新しい概念を導くであろう。, The microwave discharge ion engine mu 10 has long life and high reliability because of electrode-less plasma generation in both the ion generator and the neutralizer. Four mu 10s, each generating a thrust of 8 mN, propelled Hayabusa explorer to asteroid Itokawa. Electric propulsions including DC arcjets, MPD (Magneto Plasma Dynamic) arcjets, Hall thrusters as well as ion engines generate jets much faster than those of chemical rockets and make spacecraft fly by power in deep space so as to reach planets and objects. Diverse space technologies such as the orbit determination, orbit planning, automation, space communication, space propulsion, and so on, will establish the new concept and real system on 'Deep Space Transportation' between near Earth and deep space progressing from Space Transportation System between Earth surface and LEO (Low Earth Orbit)/GEO (Geostationary Orbit)., 資料番号: AA0063223018, レポート番号: JAXA-SP-06-015

本稿では主に1999年以降のIEPC(International Electric Propulsion Conference)と2000年以降のAIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics)ミーティングとジャーナルを中心とした文献調査を行い、各シミュレーション研究のレビューを行なうことを目的としている。Referenceに本稿で対象とした文献一覧を示す。ここに示されたもの以外にも多くの文献が出されているが、同一の著者グループからの一連の論文については、最後のまとめとなる論文1件のみを示している。現在のところ、米国で積極的にこの分野で活動しているグループはJPL(Jet Propulsion Laboratory)、バージニア工科大学、コロラド州立大学、GRC(Glenn Research Center)、ミシガン大学などである。欧州については、IEPCを中心として見る限り、目立った発表が少ない。本稿の第2章では各文献で採用している計算手法および計算結果の検証手法について述べ、第3章ではJAXAで計画されているイオン加速グリッド耐久認定用数値シミュレーションツール開発に向けて必要とされる諸課題について述べる。, A Literature review has been carried out about computational simulation of ion thruster grid region. The computational region consists of upstream discharge plasma, ion beam going through the ion optics grid system and downstream neutralized plasma. Various plasma species exist such as beam ions, charge exchange ions, discharge chamber electrons, neutralizer electrons and others. Literature of the past eight years has been studied intensively. Their methodologies, computational geometries, particle modeling, downstream modeling, Poisson solver and discharge plasma modeling have been compared. Based on the literature review, the strategy toward building the future grid simulation tool has been discussed with suggestions of future works., 資料番号: AA0063329005, レポート番号: JAXA-SP-06-019

「はやぶさ」は2003年5月9日に内之浦からM-V5号機によって打ち上げられた、世界初の小惑星サンプルリターンミッションを有する探査機である。2005年9月12日に目的の小惑星Itokawaに到着し、数多くの科学的、工学的な成果を挙げた。「はやぶさ」は、その主たる推進機関として電気推進(Ion Engine System; IES)を採用している。軌道決定の観点からは、電気推進による微小推力の加速度モデル誤差が、軌道決定および軌道予報の精度に大きな影響を及ぼすため、この推力を如何にモデル化するかということと、必要に応じて推力推定を行うことが、重要な課題となる。, Hayabusa is a spacecraft to explore the asteroid (25143) Itokawa. The spacecraft was launched on May 9, 2003 from Uchinoura Space Center using M-V launch vehicle, and arrived at (25143) Itokawa on September 12, 2005. Hayabusa adopts an Ion Engine System (IES) for its main propulsion. From the viewpoint of navigation, an error in acceleration modeling of low thrust has a great influence on accuracy of orbit determination and prediction., 資料番号: AA0063223019, レポート番号: JAXA-SP-06-015

This paper provides measurements which may be used to test numerical models of ion extraction using two multiple-hole grids. A grid set, in which an isolated gridlet was embedded in an accelerator grid, was built to measure ion-impingement current distribution. The gridlet comprised both a barrel and downstream electrodes, electrically isolated from each other and the rest of the accelerator grid. The obtained measurements of ion-impingement currents on the electrodes can be directly compared with numerical predictions and they suggest an idea of possible ion flow. The results are shown as functions of screen and discharge voltages, and a hypothesis was proposed to explain a phenomenon on ion extraction., 資料番号: AA0063329003, レポート番号: JAXA-SP-06-019

イオンエンジンの寿命を制限する要素にはイオン加速グリッドの損耗がある。その耐久認定には、実時間で数万時間級の耐久試験を行うという現状がある。しかし、今後のイオンエンジンを用いたミッションにおいて、耐久性の向上化、長寿命の要求などの進展により、このような長時間試験は現実的ではない。そのため、今後は実時間試験は数千時間級にし、数値寿命予測と合わせた耐久認定方法が提案されている。本研究では、実際に2万時間耐久試験を行ったイオン加速グリッドの損耗形状測定を行い、断面形状特性、周方向角度に対する半径特性について報告をする。, In the development of Ion Engine System, life prediction method by numerical calculation is suggested. To compare the numerical prediction with the experimental data, we measured the decel grid after an endurance test for 20,000 hours. The center hole of this grid has symmetrical property, and in the downstream side, grid holes have hexagonal geometry., 資料番号: AA0063329004, レポート番号: JAXA-SP-06-019

A two-year plan for the development of the first stage of the JIEDI tool (JAXA Ion Engine Development Initiative 1, JIEDI-1) is proposed. In order to circumvent the heavy calculation cost associated with the three-dimensional analysis of multiple holes, JIEDI-1 focuses on the analysis of only one pair of grid holes. Aside from some new code developments and related research activities by the workshop members, JAXA will support the grid erosion evaluation code, which was developed by Nakano, for the purpose (1) to share a recipe how to produce a grid erosion code, (2) to evaluate the accuracy of the code, and (3) to check the effect of input parameters such as plasma characteristics, neutral particle density, and sputtering/deposition yield. Related technical issues, which are summarized in this paper, are also discussed in the next workshop in January 2008 to complete the development of the first generation of JIEDI tool (JIEDI-1 tool) in 2009., 資料番号: AA0063329010, レポート番号: JAXA-SP-06-019

本研究では、これらのプログラムコードをイオンエンジン加速グリッドのビーム解析に適用するとともに、その解析に必要な低エネルギーイオンにおけるスパッタリング率をシミュレーションによって評価することを目的とする。本報告では、このスパッタリング解析に向けて、まず始めに、スパッタリングに関する半経験式の紹介、および、イオンエンジン加速グリッド損耗にこれらの式を適用する際の問題点について説明を行う。, The erosion of accelerator grids of an ion engine due to the sputtering of charge-exchange ions is the primary failure mechanism to shorten the life of ion engines. In this report, the semi-empirical formulae for such sputtering are introduced and some problems for the application of these formulae to the analysis of the accelerator grid erosion are discussed. In future, grid erosion rates will be analyzed by using the ACAT (Atomic Collision in Amorphous Target) and MD (Molecular Dynamics) simulation., 資料番号: AA0063329008, レポート番号: JAXA-SP-06-019

本研究では、従来から構築してきたコードを基とし、損耗をもたらす粒子として、電荷交換衝突によって生成したイオンと中性粒子、弾性衝突により散乱されたイオンと中性粒子を考慮し、これら粒子によりスパッタされたグリッド材の再付着を含めることで、より忠実な物理モデルを構築するとともに、グリッド形状の変化を反映させて計算を行うことで、より精度が高く、イオンエンジンの開発に使用可能な耐久性能認定用シミュレーションコードを開発することを目標とする。, Improvements have been made to the 3-D ion beam simulation code to enhance the accuracy of the lifetime estimation of ion engine grid optics. The sputter erosion and coating due to the impacts of high-energy ions and neutrals produced by the elastic scattering and charge-exchange reactions were taken into account, and the change in grid surfaces was dynamically simulated. Comparative evaluation of this code with experiments was performed, yielding results that are in good agreement with the experiment data., 資料番号: AA0063329006, レポート番号: JAXA-SP-06-019

ETS(Engineering Test Satellite)-3、ETS-4、COMETS(Communications and Broadcasting Engineering Test Satellite)を経て、ETS-8にて静止衛星へ本格的なイオンエンジン利用が始まろうとしています。地球周辺に留まらず、はやぶさ小惑星探査機の深宇宙動力航行により、新しい宇宙観が開拓されました。地上にあっては、次期の宇宙ミッションを睨み、35cmエンジン・μ20・μ10HIspなどへ研究開発努力が費やされています。イオンエンジンのフライトモデル開発に当っては、これまで耐久認定のために実時間で数万時間級の寿命試験を実施してきました。耐久性が向上し、また要求寿命の進展に伴い、このような旧態然とした開発方式では、時機を得た宇宙機の実現がもはや実施不可能になっています。イオンエンジンの数値解析に関する国内研究意欲は旺盛で、これまで世界に広く貢献して参りました。特に、90年台初頭に東京大学で開発されたイオン軌道解析ツールは、隠れた世界スタンダードであり、μ10イオンエンジングリッド開発に深く貢献しました。この国内蓄積に立脚し、電気推進技術をさらに発展させるために、国内の識者・研究者の英知を結集し、JIEDI(JAXA Ion Engine Development Initiatives)ツールの研究開発に着手しました。これは、イオン・オプティクス数学モデルを実作動試験結果により校正した後、数値解析により積算作動数万時間後、または特定の作動履歴後の寿命評価を実施するものです。JIEDI方式耐久認定により、世界競争力のあるイオンエンジン技術を国内に担保し、近宇宙・深宇宙への橋頭保(foothold in space)を確保することができるでしょう。, 資料番号: AA0063157003, レポート番号: JAXA-SP-06-014

イオンエンジンの研究・開発においてシミュレーションが果たしている役割を紹介するとともに、加速グリッド系の損耗評価の研究例を紹介する。イオンエンジンは推進剤をプラズマ化することによりイオンを作り出し、電位差を加えた加速グリッド系にてイオンを高速に噴射することで推進力を得る電気推進機であり、少ない推進剤で効率よく加速できるという指標(比推力)が高いという特徴を有している。加速グリッド系からイオンビームを放出する際には、加速効率のよいグリッド系を構築する必要があるか、この加速系は多数の孔からなる薄い板で構成されており、実験によってグリッド孔径やグリッド間隔、印加電圧を変えてパラメトリックに評価することは現実的かつ効率的な方法ではない。そこでシミュレーションにより加速グリッド系の設計・評価などが行われてきた。本講演の前半部では、それらの例を示しながらシミュレーションの果たした役割について述べる。後半部では、イオンエンジンの加速グリッド系の寿命評価に焦点を当てる。イオンエンジンのグリッドは、高速なイオンの噴射の副産物である遅いイオンや大きな発散角を持ったイオン、また中性粒子の衝突を受け損耗を受ける。それら損耗を評価するためのシミュレーション法と適用例を示す。, 資料番号: AA0063157004, レポート番号: JAXA-SP-06-014

This paper describes the status of the next-generation xenon-ion-engine research at IAT (The Institute of Aerospace Technology). A set of ion extraction grids, which had been pressed improperly in FY2004, was pressed again to obtain the designed shapes after reviewing the pressing process. Another set of ion extraction grids, whose peripheral regions were masked, was manufactured after this. Both results were unsatisfactory and it was finally found that important knowledge had been lost in the pressing process. However, each grid set was tested as a part of an ion thruster. A main cathode continuous operation to confirm the life of an impregnated cathode has begun and is continuing without any symptom of degradation in the cathode. Four neutralizers including two graphite-orifice-plate types were evaluated individually as a part of an ion thruster. One of the graphite-orifice-plate types showed satisfactory characteristics., 資料番号: AA0049500063, レポート番号: JAXA-SP-06-006

The Electron Cyclotron Resonance (ECR) microwave discharge Ion Engine System (IES) onboard Hayabusa has been operated in deep space. IES consists of four pair of ion thrusters and neutralizers on a rectangle shaped gimbals plate. Each engine has an exhaust nozzle of 10 cm in diameter and three grids made of Carbon-Carbon composite material. Weight of 66.2 kg Xenon propellant was loaded in a titanium alloy tank of 51 liter in volume before the launch of Hayabusa in April 2003. ECR microwave discharge generates Xenon plasma, and electric static field of 1,500 volts accelerates Xenon ions to over 30 km/sec exhaust velocity. Each engine generates thrust of 8 mN, specific impulse of 3,200 seconds, and consumes 350 watts of electric power. During the three-year flight operation, IES generated a delta-V of 1,400 m/s while consuming 22 kg Xenon propellant. The total operation time of IES is 25,900 hours. IES successfully propelled Hayabusa to the asteroid Itokawa on September 2005. During the three-month period, in-site activities such as scientific observation of Itokawa and collection of asteroid sample materials were carried out. Now Hayabusa is cruising on the Itokawa orbit waiting for the time of departure. IES is ready to propel Hayabusa back home to the Earth. IES will be operated again in early next year and Hayabusa will arrive to the Earth in middle of 2010., 資料番号: AA0049500002, レポート番号: JAXA-SP-06-006

マイクロ波放電型イオンエンジンの開発に伴い、そのイオン源の解析理論の構築が必要となっている。本研究ではその第1段階として、現在研究開発が進められているμ20のイオン源に対してプローブ計測を行った。μ20のイオン源には、特徴である放電室内の磁場形状や推進剤の供給方法から、周方向の分布が存在する事が予想される。今回のプローブ計測により、内側の磁石列間において周方向の分布が確認された。電子の受けるΔBドリフトの方向に沿って、電子温度の増加とプラズマ密度の減少が見られた。また、推進剤の供給位置を変えた場合に電子温度・プラズマ密度に違いがあることがわかった。これらの結果より、放電室形状を最適にすることでμ20の性能向上が期待できる。, Along with the development of microwave discharge ion engines, it is necessary that a analysis model of the ion sources is developed. As the first stage, probe measurements of the ion source of micro 20, which is under the development now, were done. In the discharge chamber of micro 20, it is expected that a certain circumferential distribution is exist because of the magnetic field and the gas ports in the discharge chamber. In this research, we got the distribution between inside magnet rows, which indicated an increase in electron temperatures and a decrease in plasma densities along the direction of the Delta B drift of electrons. Moreover, it is found that electron temperatures and plasma densities change in two different cases of the locations of the gas ports. These results show that the best shape of the discharge chamber can improve the performance improvement of micro 20., 資料番号: AA0049213012, レポート番号: JAXA-SP-05-020

Prometheus 1 is a conceptual mission to demonstrate the use of atomic energy for distant space missions. The hypothetical spacecraft design considered in this paper calls for multiple ion thrusters, each with considerably higher beam energy and beam current than have previously flown in space. The engineering challenges posed by such powerful thrusters relate not only to the thrusters themselves, but also to designing the spacecraft to avoid potentially deleterious effects of the thruster plumes. Accommodation of these thrusters requires good prediction of the highest angle portions of the main beam, as well as knowledge of elastically scattered and charge exchange ions, predictions for grid erosion and contamination of surfaces by eroded grid material, and effects of the plasma plume on radio transmissions. Nonlinear interactions of multiple thrusters are also of concern. In this paper we describe two- and three-dimensional calculations for plume structure and effects of conceptual Prometheus 1 ion engines. Many of the techniques used have been validated by application to ground test data for the NSTAR and NEXT ion engines. Predictions for plume structure and possible sputtering and contamination effects will be presented., 資料番号: AA0049206074, レポート番号: JAXA-SP-05-001E

The microwave discharge ion engines 'micro10s' are devoted to the main propulsion on 'HAYABUSA' asteroid explorer. In the development program various kinds of tests and assessments were applied to the ion engines and the spacecraft; the endurance test, the EMI susceptibility test, the interference test between plasma and communication microwave, the beam exhaust test on the spacecraft, the assessment on plasma interference with solar array, so on. The spacecraft was input in the deep space by M-V rocket on May 9, 2003. After vacuum exposure and several runs of baking for reduction of residual gas the ion engine system established the continuous acceleration of the spacecraft toward the asteroid 'ITOKAWA'. On the beginning of December 2004 the ion engines reached the total number of space operational time 20,000 hour. And the spacecraft passed by the aphelion 1.7 astronautical unit on February 18, 2005 so that the microwave discharge ion engine micro10s became the electric propulsion to arrive at the furthest space from Sun. It will rendezvous with the target asteroid on September 2005., 資料番号: AA0049206001, レポート番号: JAXA-SP-05-001E

Simple estimation of the payload performance of orbit transfer vehicles (OTVs) for Space Solar Power System (SSPS) was conducted. In order to reduce the transportation cost in SSPS program, it is important to increase the payload ratio of OTVs so that the transportation requirement for reusable launch vehicles is decreased. In this study, it was suggested that hundreds of OTVs carry the materials separately and SSPS is assembled on geostationary earth orbit. Estimation results indicated that the payload ratios of OTVs were approximately 0.5 in the four cases with types of electric and thermal thrusters used. Mass breakdowns of the OTVs were also shown in the four cases. In addition, an image of the OTV with ion engines was illustrated using several practical parameters., 資料番号: AA0048129008, レポート番号: JAXA-RM-04-011

資料番号: AA0046957002, レポート番号: JAXA-RM-03-004

資料番号: AA0046957001, レポート番号: JAXA-RM-03-004

資料番号: AA0046978005, レポート番号: JAXA-SP-03-001

国内初の衛星帯電解析ソフト(MUSCAT)の開発を始めるにあたり、海外の衛星帯電ソフトウェアの開発状況をまとめることは、今後の方向性、問題点を共有し、開発方針を決定する上において重要なことであると考えられる。本発表では、欧米における帯電開発ソフトウェアについて2003年に米国アラバマ州において開催された第8回衛星帯電技術会議での発表資料をもとに、実際にESAなどを訪れてソフトウェアに触れて得た印象を含めて報告紹介を行った。対象となる主なソフトウェアは、NASCAP-2k(米国)、SPARCS(ESA)、SPIS(ESA)、VTL(米国)の4つのソフトウェアである。, 資料番号: AA0048468012, レポート番号: JAXA-SP-04-010

低推力・連続加速を用いた宇宙ミッションに関する研究会 宇宙航空研究開発機構 20071102 東京 日本, Meeting on the Study of Space Missions Propelled by Low-Thrust and Sustained Acceleration Japan Aerospace Exploration Agency 20071102 Tokyo Japan, 資料番号: AA0063739000, レポート番号: JAXA-SP-07-020

先進的軌道計測・決定技術に関する研究会 宇宙航空研究開発機構 20061031 東京 日本, Workshop on Advanced Orbit Measurement and Orbit Calculation Technologies Japan Aerospace Exploration Agency 20061031 Tokyo Japan, 小惑星探査機「はやぶさ」の深宇宙航行では、PN-codeによる超遠距離測距を使った軌道決定や光学航法が微小天体への精密な誘導を実現しました。また、試験的ながら、国内での相対VLBI(Very Long Baseline Interferometry)観測も行われました。地球周回にあっては、VSOP2(ASTRO-G)や小型衛星が、オンボードGPS(Global Positioning System)受信機による先進的な軌道計測を指向しています。月探査のSELENEでは、相対VLBIに加えて4wayのR&RRを駆使し、月重力場の高精度決定を目指しています。この他、加速度計や高度計・SLRを組み合わせた軌道計測法は、地球重力場の精密な計測を可能にし、新しい科学を開く可能性があります。このように、軌道計測・決定技術は宇宙ミッションを支える重要な技術要素です。軌道決定技術は、近宇宙から深宇宙と広い活躍の場を得て、軌道計測技術の進歩に促され、確定値と予報値をより精密に・より迅速に出力できるようその技術が革新されつつあります。さらに、単純な弾道飛行から、より複雑な微小外乱を含む飛翔環境へ、または高性能な宇宙推進を用いた連続的軌道制御や深宇宙動力航行へと拡張してゆくことでしょう。今後の技術発展や宇宙利用の進展を目指すため、この分野に関わる研究者・技術者と宇宙ミッションユーザーが一同に会して、技術交流や意見交換を行う研究会を、2006年10月31日(火)、東京国際フォーラムにて開催し、100名を越えるご参加を頂きました。本報告書は、研究会にて発表された講演を収録するものです。今後の軌道決定技術の発展に本書が貢献できることを期待します。, 資料番号: AA0063223000, レポート番号: JAXA-SP-06-015

イオン加速グリッド耐久認定用数値解析JIEDI(JAXA Ion Engine Development Initiatives)ツールの研究開発ワークショップ 宇宙航空研究開発機構 20070119 神奈川 日本, Workshop on Research and Development of JIEDI (JAXA Ion Engine Development Initiatives) Tool for Numerical Evaluation of Ion Engine Grid Lifetime Japan Aerospace Exploration Agency 20070119 Kanagawa Japan, 資料番号: AA0063329000, レポート番号: JAXA-SP-06-019