高出力電気推進

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    HiPEP検査

    高出力電気推進（HiPEP ）は、原子力電気推進用途に使用されるイオンスラスタのバリエーションです。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] NASAによって2003年に地上テストが行​​われ、2005年にキャンセルされた木星氷衛星探査機での使用が予定されていました。

    理論

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    HiPEPスラスタは、キセノンイオンがマイクロ波と磁場の組み合わせによって生成される点で、従来のイオンスラスタとは異なります。イオン化は電子サイクロトロン共鳴（ECR）と呼ばれるプロセスによって実現されます。ECRでは、中性ガス中に存在する少数の自由電子が静磁力線の周りを旋回します。注入されたマイクロ波の周波数はこの旋回周波数と一致するように設定され、共鳴が確立されます。エネルギーはマイクロ波の右偏波部分から電子に伝達されます。このエネルギーは、電子と中性粒子との稀ではあるものの重要な衝突を介して、バルクガス/プラズマに伝達されます。これらの衝突中に、電子は中性粒子から弾き出され、イオン電子対を形成します。このプロセスは、低密度ガス中にプラズマを生成するための非常に効率的な手段です。以前は、必要な電子はホローカソードによって供給されていました。[ 4 ]

    仕様

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    スラスタ自体は20～50kWクラスで、比推力は6,000～9,000秒、推進剤スループットは100kg/kWを超えます。[ 2 ] 2003年6月時点でのプロジェクトの目標は、 2年以内に技術成熟度レベル4～5を達成することでした。

    試作前のHiPEPは、  7.0 mg/sの反応質量を使用して39.3 kWの電力レベルで670ミリニュートン（mN）の推力を生み出し、比推力は9620 sでした。 [ 2 ] [ 5 ] 24.4 kWにダウンレートされたHiPEPは、5.6 mg/sの反応質量を使用し、比推力は8270 sと460 mNの推力を生み出しました。

    プロジェクトと開発の歴史

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    HiPEP開発フェーズ1は2003年初頭に終了した。[ 6 ]スラスタの概念設計が完了し、個々のコンポーネントの試験も終了した。HiPEP開発フェーズ2では、実規模の実験室用スラスタが製作された。しかし、2005年に木星氷月探査機ミッションが中止されたため、HiPEPの開発も中断された。[ 7 ]中止前に、HiPEPは2000時間の摩耗試験を完了していた。[ 8 ] [ 9 ]

    参照

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    参考文献

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    1. ^ グレン研究センター.NASA.
    2. ^ a b c 高出力電気推進プログラム（HiPEP） . グレン研究センター - NASA. 2008年12月22日.
    3. ^ 「高出力電気推進（HiPEP）イオンスラスタNASA/TM—2004-213194 AIAA–2004–3812」。。
    4. ^ フォスター、ジョン、ハーグ、マイケル、パターソン、ウィリアムズ、ジョージ・J、ソベイ、ジェームズ・S、カーペンター、クリスチャン、カムハウィ、ハニ、マローン、フレッド（2004年9月1日）。「高出力電気推進（HiPEP）イオンスラスタ」（PDF）。nasa.gov 。 2024年2月6日閲覧。
    5. ^ [1] 2004年9月のHiPEPレポートの8ページ NASA/TM—2004-213194
    6. ^ HiPEPプロジェクト2004年1月
    7. ^ 「グリッド型イオンスラスタ」 . Beyond NERVA . 2019年4月6日. 2024年2月7日閲覧。
    8. ^ ハーマン、ダニエル・A. (2010). 「NASA​​の進化型キセノンスラスタ（NEXT）の30,352時間稼働後の長期試験の状況」(PDF) .
    9. ^ Williams, George J.; Hickam, Tyler A.; Haag, Thomas W.; Foster, John E.; Patterson, Michael J. (2005). 「HiPEPイオンスラスタの2000時間摩耗試験後の予備的摩耗分析」(PDF) . 2024年2月6日閲覧。
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      HiPEP検査

      高出力電気推進（HiPEP ）は、原子力電気推進用途で使用されるイオンスラスタのバリエーションです。 [1] [2] [3] NASAによって2003年に地上テストが行​​われ、2005年に中止された木星氷衛星探査機での使用が予定されていました。

      理論

      HiPEPスラスタは、キセノンイオンがマイクロ波と磁場の組み合わせによって生成される点で、従来のイオンスラスタとは異なります。イオン化は電子サイクロトロン共鳴（ECR）と呼ばれるプロセスによって実現されます。ECRでは、中性ガス中に存在する少数の自由電子が静磁力線の周りを旋回します。注入されたマイクロ波の周波数はこの旋回周波数と一致するように設定され、共鳴が確立されます。エネルギーはマイクロ波の右偏波部分から電子に伝達されます。このエネルギーは、電子と中性粒子との稀ではあるものの重要な衝突を介して、バルクガス／プラズマに伝達されます。これらの衝突中に、電子は中性粒子から弾き出され、イオン電子対を形成します。このプロセスは、低密度ガス中にプラズマを生成するための非常に効率的な手段です。以前は、必要な電子はホローカソードによって供給されていました。[4]

      仕様

      スラスタ自体は20～50kWクラスで、比推力は6,000～9,000秒、推進剤スループットは100kg/kWを超えます。[2] 2003年6月時点でのプロジェクトの目標は、 2年以内に技術成熟度レベル4～5を達成することでした。

      試作前のHiPEPは、  7.0 mg/sの反応質量を使用して39.3 kWの電力レベルで670ミリニュートン（mN）の推力を生み出し、比推力は9620 sでした。 [2] [5] 24.4 kWにダウンレートされたHiPEPは、5.6 mg/sの反応質量を使用し、比推力は8270 sと460 mNの推力を生み出しました。

      プロジェクトと開発の歴史

      HiPEP開発フェーズ1は2003年初頭に終了した。[6]スラスタの概念設計が完了し、個々のコンポーネントの試験も完了した。HiPEP開発フェーズ2では、実規模の実験室用スラスタが製作された。しかし、2005年に木星氷月探査機ミッションが中止されたため、HiPEPの開発も中断された。[7]中止前に、HiPEPは2000時間の摩耗試験を完了していた。[8] [9]

      参照

      参考文献

      1. ^ グレン研究センター。NASA。
      2. ^ abc 高出力電気推進プログラム（HiPEP）. NASAグレン研究センター. 2008年12月22日.
      3. ^ 「高出力電気推進（HiPEP）イオンスラスタNASA/TM—2004-213194 AIAA–2004–3812」。。
      4. ^ フォスター、ジョン、ハーグ、マイケル、パターソン、ウィリアムズ、ジョージ・J、ソベイ、ジェームズ・S、カーペンター、クリスチャン、カムハウィ、ハニ、マローン、フレッド（2004年9月1日）。「高出力電気推進（HiPEP）イオンスラスタ」（PDF）。nasa.gov 。 2024年2月6日閲覧。
      5. ^ [1] 2004年9月のHiPEPレポートの8ページ NASA/TM—2004-213194
      6. ^ HiPEPプロジェクト 2004年1月
      7. ^ 「グリッド型イオンスラスタ」Beyond NERVA 2019年4月6日. 2024年2月7日閲覧。
      8. ^ ハーマン、ダニエル・A. (2010). 「NASA​​の進化型キセノンスラスタ（NEXT）の30,352時間稼働後の長期試験の状況」(PDF) .
      9. ^ Williams, George J.; Hickam, Tyler A.; Haag, Thomas W.; Foster, John E.; Patterson, Michael J. (2005). 「HiPEPイオンスラスタの2000時間摩耗試験後の予備的摩耗分析」(PDF) . 2024年2月6日閲覧。
      • HiPEP に関する NASA GRC メディア パケット。
      • 「高出力電気推進（HiPEP）イオンスラスタNASA/TM—2004-213194 AIAA–2004–3812」。
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