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。
研究キーワード
3主要な経歴
12-
2025年10月 - 現在
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2018年4月 - 2025年3月
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2005年4月 - 2018年3月
学歴
6-
1983年4月 - 1988年3月
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1979年4月 - 1983年3月
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1976年4月 - 1979年3月
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1973年4月 - 1976年3月
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1967年4月 - 1973年3月
主要な受賞
39-
2025年2月
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2021年11月
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2020年12月
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2017年11月
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2015年4月
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2013年10月
論文
163-
Journal of Propulsion and Power 27(4) 912-915 2011年7月 査読有り
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Classical and Quantum Gravity 28(9) 094011-094011 2011年5月7日 査読有り
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Advances in the Astronautical Sciences 141 403-414 2011年
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IEICE Transactions on Communications E94-B(11) 2961-2968 2011年 査読有り最終著者
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静電気学会誌 35(6) 237-240 2011年 査読有り「はやぶさ」小惑星探査機は真空で全日照の深宇宙空間を、イオンエンジンという新しい推進装置を駆り動力航行を行った1)。これまでの宇宙帯電放電に関する我々の知見は、地球周回衛星にて培われたものである。その理論を「はやぶさ」に応用し、一定の成果を収めた。本稿ではまず一般的な受動帯電を概説し、次に能動帯電、さらに「はやぶさ」の宇宙帯電放電に対する緩和的設計法に関して述べる。
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JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 26(3) 601-604 2010年5月 査読有り
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Advances in the Astronautical Sciences 136 1361-1372 2010年
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SPACEFLIGHT MECHANICS 2010, PTS I-III 136 1361-1372 2010年 査読有り
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 8(ists27) Pd_29-Pd_35 2010年 査読有り
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 8(ists27) Pb_13-Pb_17 2010年 査読有りA two-dimensional applied-field magnetoplasmadynamic thruster (2D AF-MPDT) has been developed. A strong crossed magnetic field of more than 1 T can be applied to the 2D AF-MPDT. A thrust measurement system was newly developed. Successful operation with several applied magnetic field strengths from 0 T to 1 T was achieved and acceptable thrust efficiency was obtained. The discharge voltage increased when the magnetic field was applied. The thrust efficiency improves with increasing magnetic field. An operation limit such as a voltage hash was not observed. In this paper, the results indicate that the thrust efficiency of the 2D AF-MPDT can be improved with a strong applied crossed magnetic field.
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Switching Operation of Ion Beam Extraction and Electron Emission Using the Miniature Ion Thruster μ1TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 8(ists27) Pb_85-Pb_90 2010年 査読有りIon thrusters are promising propulsion devices not only for standard-sized spacecraft but also for small spacecraft. However, difficulty of the development of a miniature neutralizer has been a critical problem for miniature ion thrusters. We have proposed a novel ion thruster system to solve this problem. That is a switching operation, where a plasma source can select ion beam extraction or electron emission by electrical switching. The major challenge of this study is to find the method to effectively performs both functions from one plasma source. To match the system to small spacecraft, the both modes must be conducted using low microwave power and low mass flow as low as 1.0 W and 0.15 sccm. Firstly, fundamental characteristics of electron emission were investigated using an orifice plate. Based on this result, secondly, a special grid system for the switching operation was designed and examined. This grid system has two-different-size apertures for ions and electrons respectively. This grid showed high ion beam extraction performance, that is, 4.1 mA ion beam current at 1.0 W microwave power input. It also showed much higher electron current than the old grid system, although the electron current of 1.0 mA has not reached the targeted current yet. As a result, the experiment showed that the special grid system proposed here is an effective method to realize the switching operation.
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 8(ists27) Pb_67-Pb_72 2010年 査読有りBased on the success of the Japanese asteroid explorer Hayabusa, the ECR ion thruster μ10 will be installed in Hayabusa's successor, Hayabusa-2, and is scheduled to be commercialized for use in geostationary satellites within the next three years. To increase the thrust force of the μ10 as much as possible without major design changes, luminescence measurements were conducted using an optical fiber probe. The probe gave an internal view of the μ10, and it was discovered that there was plasma in the waveguide. As the plasma, the density of which is higher than the cut-off density, interferes with the transmittance of microwaves, the propellant injection location was changed. In addition to the change in propellant injection location, the grid system was also refined. These improvements increased the thrust force from 8.0 mN to 10.1 mN with a decrease in specific impulse by 40 sec from 3200 sec to 3160 sec.
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Journal of Physics: Conference Series 154 012040-012040 2009年3月1日 査読有り
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, SPACE TECHNOLOGY JAPAN 7(26) Pb_95-Pb_99 2009年The total electrode fall voltage in a channel of magnetoplasmadynamic (MPD) thruster was determined by using "zero-limit approximating method", which is one of the classical methods widely used in the arc welding field. A new five-channel parallel-plate MPDT was designed and operated in a quasi-steady mode. This paper presents the measurement of the discharge voltage vs. the electrode gap for gaps from 1 mm to 4 mm. The extrapolated zero-gap intercept resulted in 18 V, which was considered as the total electrode-fall voltage. The electrode-fall voltage did not depend on the discharge current unless the discharge current exceeded onset threshold. It is considered that most of the electrode fall is deposited on the cathode side since the space potential at the inter-electrode region was almost equal to the anode potential.
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SPACEFLIGHT MECHANICS 2009, VOL 134, PTS I-III 134 801-812 2009年 査読有り
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RAREFIED GAS DYNAMICS 1084 877-+ 2009年 査読有り
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Advances in Applied Plasma Science 7 51-54 2009年 査読有り最終著者
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JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES 57(665) 234-243 2009年 査読有り最終著者
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, SPACE TECHNOLOGY JAPAN 7(ists26) Pb_113-Pb_118 2009年 査読有りIn order to adapt to a wide variety of the space flights, such as small geosynchronous satellites and deep space explorers, feasibility study of performance enhancement options for the microwave discharge ion thruster µ10 is underway. Authors are considering the following five options: 1. Lower insertion loss DC blocks; 2. Direct monopole antenna insertion to the discharge chamber without using a circular waveguide part; 3. Optimization of gas injector layout which was originally located deep in the waveguide; 4. Additional magnet rings aiming ion loss reduction to the side wall of the discharge chamber; 5. New ion optics consists of a thinner screen grid and a smaller-hole accelerator grid. Not all but most of them have already been tested and reported in this article. The original models for Hayabusa asteroid explorer generated 8 mN at maximum. Larger thrust generation was impossible even if propellant flow rates and microwave powers were increased. It turned out to be feasible to increase the maximum thrust to a range of 10 - 11 mN with above mentioned options by supplying more flow rates and/or more microwave powers.
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, SPACE TECHNOLOGY JAPAN 7(ists26) Tb_1-Tb_4 2009年 査読有りInstitute of Space and Astronautical Science of Japan Aerospace Exploration Agency (ISAS/JAXA) successfully developed and operated the microwave discharge ion engines "µ10" onboard Hayabusa asteroid explorer. The µ10 ion engines feature the cathode-less plasma generation in both the ion sources and neutralizers with the results of long life and high reliability in space. Based on the space achievements of µ10 ion engines with 8mN thrust, 3,000sec Isp and 350W consumption power, the µ10HIsp is under development for deep space missions to such as Jupiter and Mercury. The integrated test with the plasma sources, a propellant isolator, a microwave DC block and a high Isp grid system established the thrusting operation with 9,600sec Isp using 15kV acceleration voltage, 25mN thrust, 12mN/kW thrust power ratio, and 2.1kW power consumption.
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, SPACE TECHNOLOGY JAPAN 7(ists26) Pb_89-Pb_94 2009年 査読有りIn this study, we are proposing a novel miniaturized ion engine system µ1. Recently microspacecraft and propulsion system to be installed there have attracted a lot of attentions. To accomplish the miniaturization of spacecraft component, multifunctionalization of devices are key technologies. The ion engine we are proposing here is distributed on microspacecraft and give a number of functions and strong redundancy to the spacecraft. To realize this concept, we introduced a novel idea for an ion engine system. That is to use single plasma source as both ion beam source and neutralizing electron source only by electrical connection. This ion engine system is released from the necessity of a number of neutralizers. Our concept requires a plasma source driven by very low power microwave. Here we proposed an antenna design method for a small plasma source using microwave discharge, and developed a miniaturized ion engine. As a result, the performance of the miniaturized ion engine was improved up to the ion production cost of 240 V and propellant utilization efficiency of 40 % at the input microwave power of 1.0 W and mass flow rate of 0.15 sccm.
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Surface and Coatings Technology 202(22-23) 5262-5265 2008年8月30日 査読有り最終著者
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Journal of Physics: Conference Series 120(3) 032004-032004 2008年7月1日 査読有り
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Hayabusa's 1st half of return cruise - flight results on attitude control and ion engines propulsionAdvances in the Astronautical Sciences 130 PART 2 1133-1148 2008年
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SENSORS AND SYSTEMS FOR SPACE APPLICATIONS II 6958 XI-XX 2008年 査読有り
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MICRO (MEMS) AND NANOTECHNOLOGIES FOR SPACE, DEFENSE, AND SECURITY II 6959 2008年 査読有り
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BEAMED ENERGY PROPULSION 997 572-581 2008年 査読有り
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Hayabusa's 1st Half of Return Cruise - Flight Results on Attitude Control and Ion Engines PropulsionSPACEFLIGHT MECHANICS 2008, VOL 130, PTS 1 AND 2 130 1133-+ 2008年 査読有り
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IEEE Transactions on Plasma Science 36(5) 2350-2359 2008年 査読有り
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JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 23(3) 544-551 2007年5月 査読有り
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JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 23(3) 513-521 2007年5月 査読有り
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JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 23(2) 495-499 2007年3月 査読有り
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Collection of Technical Papers - 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 2 1612-1624 2007年
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Collection of Technical Papers - 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 3 2774-2786 2007年
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Collection of Technical Papers - 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting 10 7094-7104 2007年
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Journal of Space Technology and Science 22(1) 1-10 2007年 査読有り
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IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 34(5) 2125-2132 2006年10月 査読有り
MISC
68-
令和3年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2021 2022年1月令和3年度宇宙輸送シンポジウム(2022年1月13日-14日. オンライン開催) Space Transportation Symposium FY2021 (January 13-14, 2022. Online Meeting) 非化学推進優秀学生賞 資料番号: SA6000173064 STEP-2021-025
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催) Space Transportation Symposium FY2020 (January 14-15, 2021. Online Meeting) PDF再処理の為、2023年2月27日に差替 資料番号: SA6000160089 レポート番号: STEP-2020-053
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マイクロ波放電型イオンスラスタの放電室形状と性能の関係—Effect of Discharge Chamber Geometry on the ECR Ion Thruster Performance平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-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 Space Transportation Symposium FY2018 (January 17-18, 2019. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan 資料番号: SA6000136059 レポート番号: STEP-2018-003
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-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 Space Transportation Symposium FY2018 (January 17-18, 2019. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan 資料番号: SA6000136077 レポート番号: STEP-2018-021
主要な書籍等出版物
5講演・口頭発表等
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160089レポート番号: STEP-2020-053
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Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation IV 2020年12月14日 SPIE 招待有り
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平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2019 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science 2019年2月 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム (2019年2月28日-3月1日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)相模原キャンパス), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000139029
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Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC 2019年
所属学協会
5Works(作品等)
9主要な共同研究・競争的資金等の研究課題
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科学技術振興機構 研究成果展開事業(産学官の連携による共創の「場」の形成支援) 2015年7月 - 2020年3月
産業財産権
17主要なメディア報道
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NHK NHKスペシャル https://www.facebook.com/NHKonline/posts/2639642986062350/ 2019年3月17日 テレビ・ラジオ番組