研究者業績

國中 均

クニナカ ヒトシ  (Hitoshi Kuninaka)

基本情報

所属
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 理事・所長
学位
工学博士(1988年3月 東京大学)
工学修士(1985年3月 東京大学)

ORCID ID
 https://orcid.org/0000-0002-6871-3133
J-GLOBAL ID
200901080116851867
researchmap会員ID
1000144511

外部リンク

 2010年6月13日、「はやぶさ」小惑星探査機が宇宙の遥か彼方から豪州ウーメラ砂漠に目掛けて地球大気に超高速で突入してきました。探査機は木っ端微塵に分解し蒸発してしまいましたが、カプセルだけが高温環境を耐え抜き落下傘を開き、着陸に成功しました。この事業を実現させるため、イオンエンジンの研究開発、探査機設計・製造・試験、打ち上げ、宇宙運用、豪州政府と交渉、世界の科学者の説得と、多岐に渡る課題を一つ一つ解決した上で、私が回収班長として組織した50名に及ぶJAXA職員を300kmに渡る広域に散開させ、カプセル収容が成されました。
 カプセルの回収に成功し、安堵と疲労で意識が遠のく中、ふと過去の記憶が蘇りました。高校生の頃、武蔵高校の太陽観測部で20名ほどの中学生を引率して、夏にはペルセウス座流星群の観測のため福島県の安達太良高原と熱塩温泉と二手に分かれて合宿したこと、年末にはこぐま座やしぶんぎ座流星群観測のため高尾山頂上と校舎屋上から2点観測したことが思い出されました。昔は20名でクラブ活動の日本国内だったものが、50名で国家事業としての海外遠征にまでなったのだとその時初めて気が付きました。
 はやぶさの成果に基づいて、私がプロジェクトマネージャとして完成させた「はやぶさ2」は、ほぼ完璧に宇宙ミッションをこなし、2020年12月6日、再び豪州ウーメラ砂漠にカプセルを届けました。コロナ禍という宇宙科学技術とは異次元の困難を突破し、70名に及ぶJAXA職員を再び豪州に送り込み、カプセル回収に成功しました。それだけでなく、2029年には火星の月フォボスからサンプル回収する3度目の事業:MMX計画を開発中であり、約10年間隔で定期的に宇宙物質を持ち帰り地球で分析するmanifestoを推進しています。水星から土星に至る各天体に宇宙研のDNAを込めた探査機を配置した「深宇宙船団 (Deep Space Fleet)」がもうじきに完成します。これらtacticsを総動員して、太陽系46億年の歴史を解き明かし、生命の起源に迫ります。

 

 惑星探査のみならず、宇宙物理・天文分野にても成果を積み上げてきました。これまでの個々個別の活動から、ガンマ線・X線・紫外線・可視光・赤外線・マイクロ波・電波といった「波長統合した宇宙観測ネットワーク化」という課題を掲げて、宇宙138億年の進化の究明に挑戦しています。 

 


学歴

 6

主要な論文

 159
  • 國中 均
    表面と真空 63(4) 183-188 2020年4月10日  招待有り筆頭著者
  • 森下, 神田, 細田, 最上, 峯村, 野村, 國中
    静電気学会誌 44(3) 128-134 2020年3月  査読有り最終著者
  • Kazutaka Nishiyama, Satoshi Hosoda, Ryudo Tsukizaki and Hitoshi Kuninaka
    Act Astronautica 166 69-77 2020年1月  査読有り最終著者
    © 2019 IAA Japan's second asteroid explorer Hayabusa2 was successfully launched on Dec 3, 2014, to return a sample from asteroid 162173 Ryugu by 2020. Four xenon ion thrusters based on electron cyclotron resonance discharge propelled the spacecraft for 547 h during its first year in space. Hayabusa2 completed an Earth gravity assist on Dec 3, 2015, followed by 798 and 2593 h of ion thruster operation, called the first and second transfer phases of delta-v, respectively. The third transfer phase of delta-v was conducted from Jan 10, 2018, to Jun 6, 2018, in which the final 2475-h ion thruster operation was executed before the rendezvous with Ryugu. The cumulative operating times for the four ion thrusters are 6,450, 11, 5,193, and 6418 h. This paper summarizes the 6515-h powered flight by the ion engine system, which produced 1015 m/s delta-v, in terms of thruster performance change, roll torques generated by various combinations of ion thrusters, and spacecraft surface erosion history measured by two quartz crystal microbalances located near the thrusters. In parallel with the space flight operation, an engineering model of the microwave discharge neutralizer has been under long-duration testing on the ground since 2012. It has accumulated 55,170 h of diode-mode operation as of Mar 15, 2019.
  • 國中
    応用物理 85(7) 553-559 2016年  招待有り
    宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所・電気推進研究室が、米欧ロとは技術的に一線を画して研究開発したマイクロ波放電式イオンエンジンは、「はやぶさ」小惑星探査機の主推進として採用され、地球〜小惑星間宇宙往復航海を世界に先駆けて実現した。高効率・省電力でプラズマを生成しながら1台当たり2年間にも及ぶ耐久性を宇宙で実証した。宇宙活動と同時並行で行われた地上におけるさらなる研究開発は、光ファイバーを用いた新たな探針法によりイオン源内部現象を解明し、性能向上をもたらした。改良されたイオンエンジンは、「はやぶさ2」小惑星探査機において、新たな小惑星に向けてその能力を今まさに発揮中である。本稿では、従前の電極を用いる直流放電式システムと比較しながら、電子サイクロトロン共鳴型イオン源の高い性能と耐久性を解説する。
  • 國中
    日本惑星科学会誌 22(2) 2013年  招待有り
    宇宙工学は、宇宙への往来の実現を目指し、技術を切磋琢磨してきた。その成果の端的な例は、「はやぶさ」にて実現された地球〜小惑星間往復航行(2003年〜2010年)である。それにより、科学や技術分野を越えて、より大きな世界観を得ることができた。次の新しい知見を得るために、科学的な意義はもちろんのこと、「宇宙を自在に往来する独自能力の維持発展」と「人類の活動領域の宇宙への拡大」という宇宙工学・宇宙探査に跨る目標を担い、「はやぶさ2」小惑星探査ミッションが開発中である。
  • 川口, 國中
    日本航空宇宙学会誌 59(694) 2011年  招待有り
  • Hitoshi Kuninaka, Kazutaka Nishiyama, Ikko Funaki, Tetsuya Yamada, Yukio Shimizu, Jun'ichiro Kawaguchi
    JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 23(3) 544-551 2007年5月  査読有り
    The electron cyclotron resonance ion engine has long life and high reliability because of electrodeless plasma generation in both the ion generator and the neutralizer. Four mu 10s, each generating a thrust of 8 mN, specific impulse of 3200 s, and consuming 350 W of electric power, propelled the Hayabusa asteroid explorer launched on May 2003. After vacuum exposure and several baking runs to reduce residual gas, the ion engine system established continuous acceleration. Electric propelled delta-V Earth gravity assist, a new orbit change scheme that uses electric propulsion with a high specific impulse was applied to change from a terrestrial orbit to an asteroid-based orbit. In 2005, Hayabusa, using solar electric propulsion, managed to successfully cover the solar distance between 0.86 and 1.7 AU. It rendezvoused with, landed on, and lifted off from the asteroid Itokawa. During the 2-year flight, the ion engine system generated a delta-V of 1400 m/s while consuming 22 kg of xenon propellant and operating for 25,800 h.
  • 國中
    プラズマ・核融合学会誌 82(5) 300-305 2006年5月  招待有り筆頭著者
    プラズマ生成に直流放電を利用する従来式電気ロケットは、放電電極損耗という劣化要素を含み、長寿命・高信頼を必須とする宇宙機械において重大な問題を抱えていた。これをマイクロ波放電による無電極化にて根本的に解決し、日本独自のシステムとしてマイクロ波放電式イオンエンジンが開発された。「はやぶさ」小惑星探査機は、2003年5月から2年余を掛けて、太陽距離0.86天文単位から1.7天文単位に至る広範な宇宙を走破して、目的天体「いとかわ」とのランデブーに成功した。この間、主推進装置である4台のマイクロ波放電式イオンエンジンは、22kgの推進剤キセノンを消費して、総増速量1,400m/s、延べ作動時間25,800時間という世界一級の成果を挙げた。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、高性能推進機関を搭載する宇宙機は、動力航行する能力を持ち、「宇宙船」に分類されるべき新しい技術である。
  • 國中, 堀内, 西山, 船木, 清水, 山田
    日本航空宇宙学会誌 53(618) 203-210 2005年7月  招待有り
  • H Kuninaka, P Molina-Morales
    ACTA ASTRONAUTICA 55(1) 27-38 2004年7月  査読有り筆頭著者
    Lack of neutralization is one of the most common malfunctions in ion thrusters. This phenomenon has been investigated by means of a ground experiment using a 2-cm class microwave-discharge ion thruster together with a reduced-size mock-up of the MUSES-C spacecraft. Electron leakage from the plasma beam to the high-voltage solar array has been observed to cause a slight amount of charging, its magnitude being equivalent to the operational voltage of the solar arrays. In the cases with no electron emission for ion beam neutralization, full-charging was established and the extracted ions were observed to return to the thruster body. At such experimental conditions, a so-called "virtual anode" appears in front of the deceleration grid. In this research, design guidelines for both the spacecraft and the ion engine system are proposed, based on the experimental simulation results. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 國中, 西山, 清水, 都木, 川口, 上杉
    日本航空宇宙学会論文集 52(602) 129-134 2004年  査読有り
    2003年5月9日13時29分に鹿児島宇宙空間観測所からM−V5号機により打ち上げられた「MUSES−C」は正確に深宇宙軌道に投入され、「はやぶさ」と命名された。着想から15年の歳月をかけて小惑星探査機1)の主推進としてマイクロ波放電式イオンエンジン「μ10」は宇宙生まれ(Space-borne)となった。その後、数週間の真空暴露を経て、1ヶ月に及ぶ試運転を実施し、7月には巡航運転を開始して、1日当たり数m/sの定常加速がなされている。規模の小さい科学衛星には電力や重量の観点から電気推進の搭載はおよそ不可能と思われていたが、イオンエンジンだけでなく衛星およびロケット全般技術の革新、深宇宙探査へのニーズに支えられてようやく実現した。本論文で述べるマイクロ波放電式イオンエンジン「μ10」は他のイオンエンジンとは異なる独自の着想のもと、宇宙科学研究所電気推進工学部門が研究開発を進めてきたものである。打ち上げ直前地上作業から初期運用に至る経緯と飛翔の報告を行う。
  • H Kuninaka, S Satori
    JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 14(6) 1022-1026 1998年11月  査読有り
    The electron-cyclotron-resonance microwave-discharge ion thruster system utilizes no cathodes to emit thermionic electrons for plasma generation in both the ion source and the neutralizer The ion source can generate xenon ions at an ion-production cost of 300 eV and a propellant utilization efficiency of 88 %, with a double-charged-ion population of 8 %. The neutralizer can output 100 mA of electron current with 10 W of microwave power and 0.5 seem of xenon now. The thruster system combining the ion source and the neutralizer operated for 300 h without detectable erosion of the screen grid and ion source. Except for the primary frequency of 4.2 GHz used to generate plasmas, the system proved experimentally compatible with spacecraft electromagnetic interference requirements in the microwave frequency range.
  • 國中
    日本航空宇宙学会誌 46(530) 174-180 1998年3月  招待有り

MISC

 54

主要な書籍等出版物

 5

講演・口頭発表等

 190
  • 井出 舜一郎, 月崎 竜童, 國中 均, Ide Shunichiro, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2015 2016年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム(2016年1月14日-15日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000050126レポート番号: STEP-2015-062
  • 岡 優介, 月崎 竜童, 國中 均, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2015 2016年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム(2016年1月14日-15日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000050096レポート番号: STEP-2015-032
  • 須藤 孝宏, 月崎 竜童, 國中 均, 山極 芳樹, Sudo Takahiro, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi, Yamagiwa Yoshiki
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2015 2016年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成27年度宇宙輸送シンポジウム(2016年1月14日-15日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000050084レポート番号: STEP-2015-020
  • 吉田 航己, 中田 大将, 國中 均
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2015年10月7日 日本航空宇宙学会
  • 神田 大樹, 國中 均
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2015年10月7日 日本航空宇宙学会
  • 須藤 孝宏, 月崎 竜童, 國中 均
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2015年10月7日 日本航空宇宙学会
  • 細田聡史, 西山和孝, 上野一磨, 國中均
    航空原動機・宇宙推進講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年
  • 吉田 航己, 中田 大将, 杵淵 紀世志, 細田 聡史, 神田 大樹, 月崎 竜童, 國中 均, Yoshida Koki, Nakata Daisuke, Kinefuchi Kiyoshi, Hosoda Satoshi, Koda Daiki, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2014 2015年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム(2015年1月15日-16日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000036068レポート番号: STEP-2014-010
  • 西山和孝, 細田聡史, 月崎竜童, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2015年
  • 谷義隆, 月崎竜童, 西山和孝, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2015年
  • 谷 義隆, 月崎 竜童, 神田 大樹, 西山 和孝, 細田 聡史, 國中 均, Tsukizaki Ryudo, Koda Daiki, Nishiyama Kazutaka, Hosoda Satoshi, Kuninaka Hitoshi
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2014 2015年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム(2015年1月15日-16日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000036121レポート番号: STEP-2014-064
  • 杉本 諒, 月崎 竜童, 國中 均, 西山 和孝, 細田 聡史, 須藤 孝宏, 山極 芳樹, Sugimoto Ryo, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi, Nishiyama Kazutaka, Hosoda Satoshi, Sudo Takahiro, Yamagiwa Yoshiki
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2014 2015年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム(2015年1月15日-16日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000036106レポート番号: STEP-2014-049
  • 吉川 哲史, 百武 徹, 國中 均, 西山 和孝, 月崎 竜童, Yoshikawa Tetsushi, Hyakutake Toru, Kuninaka Hitoshi, Nishiyama Kazutaka, Tsukizaki Ryudo
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2014 2015年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成26年度宇宙輸送シンポジウム(2015年1月15日-16日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000036077レポート番号: STEP-2014-019
  • 稲場典康, 津田雄一, 照井冬人, 國中均
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2015年
  • K. Nishiyama, S. Hosoda, R. Tsukizaki, H. Kuninaka
    51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 2015年
    © 2015 American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, AIAA. All rights reserved. Hayabusa2 is the second asteroid sample return mission by JAXA. The ion engine system (IES) for Hayabusa2 is based on that developed for Hayabusa with modifications necessary to improve durability, to slightly increase thrust, and to reflect on lessons learned from Hayabusa mission. Hayabusa2 will rendezvous with a near-earth asteroid 1999 JU3 and will take samples from its surfaces. More scientific instruments than Hayabusa including an impactor to make a crater and landers are on board thanks to the thrust enhancement of the IES. After 2.5 years of short development time, the spacecraft was launched from Tanegashima Space Center in Kagoshima Prefecture on-board an H-IIA rocket on December 3, 2014. The IES was quickly checked out in orbit and cruise operation by ion propulsion for the electric delta-V Earth gravity assist (EDVEGA) was almost completed in the first week of June 2014. Accumulated operating times for four ion thrusters are 594 h, 11 h, 54 h and 592 h, respectively.
  • 山田 和彦, 國中 均, 森 治
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2014年11月12日 日本航空宇宙学会
  • 神田 大樹, 國中 均
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2014年11月12日 日本航空宇宙学会
  • 月崎 竜童, 西山 一平, 國中 均, Tsukizaki Ryudo, Nishiyama Ippei, Kuninaka Hitoshi
    第47回月・惑星シンポジウム = Proceedings of the 47th ISAS Lunar and Planetary Symposium 2014年8月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    第47回月・惑星シンポジウム (2014年8月4日-6日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県形態: カラー図版あり資料番号: SA6000033027
  • Kiyoshi Kinefuchi, Koichi Okita, Hitoshi Kuninaka, Daisuke Nakata, Tomoya Suzuki, Hirokazu Tahara
    50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 2014 2014年 American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc.
    High power electric propulsion system is strongly required for future orbital space transportation. MPD (Magneto-Plasma-Dynamic) thrusters and DC (Direct Current) arcjets with hydrogen as a propellant are promising candidates for the missions because of their high performance and adaptability to high power operation. However, to use hydrogen for long term orbital missions, its storage in orbit is crucial issue to be considered. Firstly, we proposed a hydrogen storage and feed system for electric thrusters by applying our technologies derived from the liquid hydrogen launch vehicles. Secondly, we present R&amp D activities of hydrogen MPD thruster and DC arcjet, especially focusing on the improvement of their performance and durability. Then, development strategy of hydrogen electric thrusters is also discussed. Finally, advantages of hydrogen electric thruster were shown compared with conventional xenon thrusters through mission analyses of lunar orbit insertion and GTO-GEO transportation.
  • Ippei Nishiyama, Ryudo Tsukizaki, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 2014 2014年 American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc.
    In order to improve the thrust force of the ECR Ion Thruster μ10, two kinds of experiments were conducted. At the first experiment, a quartz plate was set at a waveguide to prevent the plasma from situating in the waveguide. Though it was introduced to improve the transmittance of microwave from the waveguide to a discharge chamber, the beam current did not increase. Secondly, a design of a spacer which locates between magnet rings was changed in two ways, different thick spacers and an anode spacer to improve the ion production cost. In addition to a 7-mm spacer (original) 4, 10, and 13-mm spacers were manufactured to eliminate the possibility of producing ions which cannot be accelerated by a screen grid. The anode spacer had a role to decrease ions which collide with the spacer. As a result, the higher spacer did not improve the beam current, however, the anode spacer improve the beam current by 5%.
  • 岡本千里, 兵頭拓真, 澤田弘崇, 矢野創, 國中均, 百武徹, 橘省吾
    スペース・プラズマ研究会・講演集(Web) 2014年
  • 久本泰慶, 西山和孝, 田川雅人, 國中均
    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 2014年
  • 中田 大将, 杵淵 紀世志, 木下 昌洋, 國中 均, Nakata Daisuke, Kinebuchi Kiyoshi, Kinoshita Masahiro, Kuninaka Hitoshi
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2013 2014年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム(2014年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000016113レポート番号: STEP-2013-040
  • 杵淵 紀世志, 長尾 直樹, 齊藤 靖博, 沖田 耕一, 國中 均, Kinebuchi Kiyoshi, Nagao Naoki, Saito Yasuhiro, Okita Koichi, Kuninaka Hitoshi
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2013 2014年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム(2014年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000016097レポート番号: STEP-2013-024
  • 須藤 孝宏, 月崎 竜童, 杉本 諒, 山極 芳樹, 松井 信, 國中 均, Sudo Takahiro, Tsukizaki Ryudo, Sugimoto Ryo, Yamagiwa Yoshiki, Matsui Makoto, Kuninaka Hitoshi
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2013 2014年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム(2014年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000016080レポート番号: STEP-2013-007
  • 杉本 諒, 月崎 竜童, 國中 均, 山極 芳樹, 松井 信, Sugimoto Ryo, Tsukizaki Ryudo, Kuninaka Hitoshi, Yamagiwa Yoshiki, Matsui Makoto
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2013 2014年 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成25年度宇宙輸送シンポジウム(2014年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000016079レポート番号: STEP-2013-006
  • Makoto Yoshikawa, Hitoshi Kuninaka, Noriyasu Inaba, Sei Ichiro Watanabe, Yuichi Tsuda, Ryudo Tsukizaki
    Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC 2014年
    Hayabusa2 is an asteroid sample return mission. It is the follow-on mission of Hayabusa, which was the first spacecraft in the world that brought back the surface material of an asteroid to the earth. Hayabusa2 is now almost ready to launch in 2014. The target asteroid of Hayabusa2 is (162173) 1999 JU3, which is a C-type asteroid. The scientific purpose is to study not only the formation and evolution of the solar system but also the organic matter and water, which existed in the early stage of the solar system. Since we have the experiences and heritages of Hayabusa, we modified the spacecraft in a lot of parts. Thus the spacecraft becomes much more robust and reliable with some new technological challenges. After the launch in 2014, it will arrive at the asteroid in the summer of 2018, stay there for one and half years, and it will come back to the earth at the end of 2020.
  • 國中 均, 佐藤 直樹
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2013年10月9日 日本航空宇宙学会
  • 松本 甲太郎, 佐藤 直樹, 國中 均
    宇宙科学技術連合講演会講演集 2013年10月9日 日本航空宇宙学会
  • 津田雄一, 國中均, 稲場典康, 吉川真, 倉岡今朝年, 南野浩之, 中澤暁, 櫛木賢一, 今村裕志, 安部正真, 渡邊誠一郎
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2013年
  • 細田聡史, 西山和孝, 上野一磨, 國中均
    航空原動機・宇宙推進講演会講演集(CD-ROM) 2013年
  • 木下 昌洋, 杵淵 紀世志, 中田 大将, 細田 聡史, 國中 均, Kinoshita Masahiro, Kinefuchi Kiyoshi, Nakata Daisuke, Hosoda Satoshi, Kuninaka Hitoshi
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium: FY2012 2013年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム (2013年1月17日-1月18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856113レポート番号: STEP-2012-030
  • 伊勢 俊之, 月崎 竜童, 小泉 宏之, 西山 和孝, 國中 均, Ise Toshiyuki, Tsukizaki Ryudo, Koizumi Hiroyuki, Nishiyama Kazutaka, Kuninaka Hitoshi
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium: FY2012 2013年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム (2013年1月17日-1月18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県マイクロ波放電式イオンスラスタの内部現象解明のためには、プラズマ生成に直結するスラスタ内部のマイクロ波電場測定が非常に重要である。本研究では電気光学素子ファイバプローブ(EOプローブ)をイオンスラスタの電場測定に適用することを提案した。EOプローブは金属を含まず微小なため、内部状態に擾乱を与えず非破壊で放電室に挿入することが可能である。本研究では(1)EOプローブを用いたビーム加速下のプラズマ中電場測定技術の確立と(2)未解明現象である高流量時の推力低下メカニズムおよび推進剤投入位置による性能変化メカニズムの解明を目標に研究を行った。電場測定結果は、FDTD解析結果と一致した。またプローブ挿入によるスラスタへの影響は8% 以下、加速プラズマ下でのプローブ感度変動は10% 以下であった。現象解明では中心軸上およびECR領域の電場分布を測定し考察を行った。その結果、導波管投入の際、高流量時に導波管内でマイクロ波の反射が起こり、電子加熱が行われるECR領域の電場強度が低下することがわかった。また推進剤を放電室より投入することは導波管内で反射が起きる流量をより高流量側へシフトさせる効果があり、その結果ECR領域での電場強度が最大になる流量がより高流量側へシフトし、推力増強につながったことがわかった。形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856123レポート番号: STEP-2012-040
  • 西山 和孝, 國中 均, Nishiyama Kazutaka, Kuninaka Hitoshi
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium: FY2012 2013年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム (2013年1月17日-1月18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856092レポート番号: STEP-2012-009
  • 久本 泰慶, 西山 和孝, 國中 均, Hisamoto Yasuyoshi, Nishiyama Kazutaka, Kuninaka Hitoshi
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium: FY2012 2013年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム (2013年1月17日-1月18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856091レポート番号: STEP-2012-008
  • 杵淵 紀世志, 沖田 耕一, 國中 均, Kinebuchi Kiyoshi, Okita Koichi, Kuninaka Hitoshi
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium: FY2012 2013年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)
    平成24年度宇宙輸送シンポジウム (2013年1月17日-1月18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856104レポート番号: STEP-2012-021
  • 細田聡史, 西山和孝, 上野一磨, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2012年
  • 吉川真, 南野浩之, 津田雄一, 安部正真, 中澤暁, 稲場典康, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2012年
  • 沖田耕一, 杵淵紀世志, 齊藤靖博, 長尾直樹, 山西伸宏, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2012年
  • 齊藤靖博, 杵淵紀世志, 沖田耕一, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2012年
  • 木下昌洋, 杵淵紀世志, 中田大将, 細田聡史, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2012年
  • Yasuyoshi Hisamoto, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC 2012年
    Very low earth orbit satellites enable researchers to find out about aeronomy, accurate gravity and magnetic field mapping, and high-resolution earth surveillance. They orbit the earth at an altitude of lower than 250 km, where the effect of atmospheric drag cannot be discounted. In order to use this orbit, some kind of propulsion for drag make-up is required and propellant mass increase proportionally to the mission time. The Air Breathing Ion Engine (ABIE) is a new type of electric propulsion system which can be used to compensate the drag of a satellite. In the ABIE propulsion system, the low density atmosphere surrounding the satellite is taken in and used as the propellant for the Electron Cyclotron Resonance (ECR) ion engines to reduce the required propellant mass. Therefore ABIE is a promising propulsion system for aerodynamic drag free missions longer than two years. Feasibility and performance of the ABIE depend on the compression ratio and an air intake efficiency. Generally, pressure of a discharge camber is lower than a propellant tank pressure in propulsion system, and the propellant flows to the reaction chambcr from the tank. In the case of ABIE, a static pressure of atmosphere which corresponds to tank pressure is lower than the discharge chamber pressure. The air intake is the most important component to realize the ABIE. The temperature of the atmosphere is from 700K to HOOK at 200km, which is sufficiently low compared with the orbital velocity of 8km/s. Therefore, it can be said it is a uniform and well collimated supersonic flow parallel to the orbital direction. Moreover, the density is thin enough and it is a free molecular flow. The air intake consists of a collimator section and a reflector section. The collimator section will be composed of gaps between concentric cylinders. This part does not intercept the entering neutral particles, and they impact the reflection part on the downstream side directly. However, the backflow from the discharge chamber to the upstream side through the collimator section cannot easily leak out, because it is thermalized to the same level of temperature as the chamber walls and it has a velocity in a random direction. We simulate the relation between the ABIE and the rarefied atmosphere on such a super low earth orbit in a vacuum chamber. We verified the pressure rise inside the air intake. Copyright © (2012) by the International Astronautical Federation.
  • Ryudo Tsukizaki, Hiroyuki Koizumi, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 2012 2012年
    In order to reveal the physical processes taking place within the ECR ion thruster "μ 10", internal plasma diagnosis is indispensable. However, the ability of metallic probes to access microwave plasmas biased at a high voltage is limited from the standpoints of the disturbance created in the electric field and electrical isolation. This paper firstly attempts to measure the electronic excitation temperature using an optical fiber with little disturbance. Secondly, coupling with this result, it goes on to successfully measure the axial density profiles of excited neutral xenon under ion beam acceleration by using a novel laser absorption spectroscopy system. The targets of this measurement were metastable Xe I 823.16 nm and non-metastable Xe I 828.16 nm. As a consequence, these two measurements confirmed the existence of electrons at the anti-node of microwaves in the waveguide, which was caused by a propellant injection from the waveguide. Therefore this paper concludes that it is important to avoid the attenuation of microwave propagation to the discharge chamber by the electrons in the waveguide. © 2012 by Ryudo Tsukizaki.
  • Toshiyuki Ise, Hiroyuki Koizumi, Kazutaka Nishiyama, Hitoshi Kuninaka
    48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 2012 2012年
    In order to reveal the internal phenomenon theoretically within the electron cyclotron resonance ion thruster μ 10, internal microwave electric field measurement is very important because it is closely related to plasma producing mechanism. We have established a technology of electric field measurement with an optical fiber sensor which uses an Electro-Optic crystal (EO probe). This technology enables electric field measurement in plasma source under beam acceleration without disturbing microwave electric field. In this study, first, validity of electric field measurement using the EO probe in the atmosphere was demonstrated by comparing experimental results with FDTD simulation. Then, we measured axial electric field distribution in the accelerated plasma. This experiments indicated that electric field distribution in the μ10 thruster was related to its beam current. © 2012 by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. All rights reserved.
  • Ikkoh Funaki, Hiroki Watanabe, Masakatsu Nakano, Yoshihiro Kajimura, Takeshi Miyasaka, Yoshinori Nakayama, Hitoshi Kuninaka, Iku Shinohara
    48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 2012 2012年
    The JIEDI (JAXA's Ion Engine Development Initiative) tool has been developed as a numerical tool for the lifetime qualification of ion thruster's ion optics with high precision and accuracy. The numerical wear test from beginning-of-life to end-of-life (EOL) by the JIEDI tool was conducted for the ion optics of HAYABUSA's microwave ion thruster (μ10 engineering model (EM)). It becomes clear that the erosion profiles for high ion beam current hole are most important to estimate the EOL of μ10EM ion optics. The ion optics of μ10EM ion thruster encounters its EOL by structural failure of the decelerator grid, which is mainly caused by sputtering of ions and neutrals scattered by elastic collisions. The estimated lifetime of the ion optics is 545 khours at the longest. Through the numerical wear test for μ10EM ion optics, the process for lifetime estimation of ion optics by the JIEDI tool was demonstrated. © 2012 by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. All rights reserved.
  • 國中 均
    交通・物流部門大会講演論文集 2011年12月6日 一般社団法人日本機械学会
  • Hitoshi Kuninaka, Jun'ichiro Kawaguchi
    IEEE Aerospace Conference Proceedings 2011年
    The cathode-less electron cyclotron resonance ion engines, μ10, propelled the Hayabusa asteroid explorer, launched in May 2003, which is focused on demonstrating the technology necessary for a sample return from an asteroid, using electric propulsion, optical navigation, material sampling in a zero gravity field, and direct re-entry from a heliocentric orbit. It rendezvoused with the asteroid Itokawa after a two-year deep space flight using the ion engines. Though it succeeded in landing on the asteroid on November 2005, the spacecraft was seriously damaged. This delayed Earth return in 2010 from the original plan in 2007. Reconstruction on the operational scheme using thrust vector control of ion engines, Xe cold gas jets and solar pressure torque made Hayabusa leave for Earth in April 2007. Although most of the neutralizers were degraded and unable to be used in fall of 2009, a combination of an ion source and its neighboring neutralizer has kept the orbit maneuver to Earth including a series of final trajectory correction maneuvers. Finally, the spacecraft decayed in atmosphere and only the reentry capsule was retrieved from the Australian outback on June 14th, 2010. For the round trip space odyssey between Earth and the asteroid, the ion engines served the total accumulated operational time 39,637 hour·unit, the powered spaceflight in 25,590 hours, delta-V of 2.2 km/s, total impulse of 1 MN·s and 47 kg Xenon propellant consumption. © 2011 IEEE.
  • 久本泰慶, 西山和孝, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2011年
  • 伊勢俊之, 小泉宏之, 都甲浩芳, 細田聡史, 西山和孝, 國中均
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2011年
  • 大道渉, 國中均, 小泉宏之, 西山和孝
    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 2011年

主要な担当経験のある科目(授業)

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  • 2005年4月 - 2018年3月
    電気推進工学  (東京大学大学院宇宙航空学専攻)

主要な共同研究・競争的資金等の研究課題

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主要なメディア報道

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