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 准教授
- 学位
- 博士(工学)(2013年3月 東京大学)
- 研究者番号
- 70720697
- ORCID ID
https://orcid.org/0000-0002-6265-1672
- J-GLOBAL ID
- 202001010789612597
- researchmap会員ID
- R000013995
経歴
7-
2021年11月 - 現在
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2013年8月 - 2021年10月
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2016年9月 - 2017年10月
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2013年4月 - 2013年7月
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2010年4月 - 2013年3月
学歴
4-
2010年4月 - 2013年3月
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2008年4月 - 2010年3月
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2004年4月 - 2008年3月
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2000年4月 - 2003年3月
委員歴
3-
2023年4月 - 現在
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2022年4月 - 2024年3月
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2019年4月 - 2020年3月
受賞
15-
2024年5月
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2021年4月
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2020年12月
論文
72-
Journal of Applied Physics 135(24) 2024年6月27日 査読有りIonic liquid electrospray thrusters represent an alternative propulsion method for spacecraft to conventional plasma propulsion because they do not require plasma generation, which significantly increases the thrust efficiency. The porous emitter thruster has the advantages of simple propellant feeding and multi-site emissions, which miniaturize the thruster size and increase thrust. However, the multi-scale nature, that is, nano- to micrometer-sized menisci on the millimeter-size porous needle tip, makes modeling multi-site emissions difficult, and direct observation is also challenging. This paper proposes a simple model for multi-site emissions, which assumes that the ionic conductivity or ion transport in the porous media determines the ion-emission current. The conductivity was evaluated by comparing the experimental and numerical data based on the model. The results suggest that the ionic conductivity of the porous emitter is suppressed by the ion–pore wall friction stress. Additionally, the model indicates that the emission area expansion on the porous emitter creates the unique curve shape of the current vs voltage characteristics for multi-site emissions.
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AIP Advances 14(6) 2024年6月1日 査読有りAn understanding of the degradation mechanism of a microwave discharge cathode is the key to extending the lifetime of microwave ion thruster systems. This study investigates the effect of nozzle contamination by sputtered Ag-polytetrafluoroethylene (PTFE) on microwave discharge cathode performance. The current–voltage characteristics were measured for nominal and contaminated (by PTFE spray with 0.2 µm thick or tape with 0.15 mm thick) cathodes. The contamination thickness and area on the nozzle were varied to investigate the characteristic differences. It was confirmed that the anode voltage increased by 20 V or more in the case of the contaminated cathode. The anode voltage was measured for the sputter-contaminated cathode to evaluate the effect of contamination under more realistic conditions. After 630 h of sputter-contamination operation, it is estimated that sputtered particles were deposited to a thickness of 77 µm at most, and the anode voltage increased by 8 V. The results show that the downstream surface of the nozzle is critical for maintaining cathode performance. The insulating coating formed by the sputtered PTFE may interfere with ion absorption and degrade electron emission capability. A theoretical model based on the extended Brophy model supports these results. This study provides important information for the use of PTFE-based materials around ion thrusters.
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Acta Astronautica 2024年5月 査読有り
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Vacuum 220 112760-112760 2024年2月 査読有り
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Acta Astronautica 212 130-138 2023年11月 査読有り
MISC
110-
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
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Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC 3 2285-2290 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.
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宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM) 58th 6p 2014年平成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: SA6000036059レポート番号: STEP-2014-001
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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 1-6 2013年1月平成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, 神奈川県本研究では、推進剤の投入方法の変更がビーム電流の向上にいかにつながったのか解明するために、光ファイバを活用したプラズマ診断法を確立した。先端にレンズを融着した特殊な光ファイバプローブとレーザ吸収分光法を組み合わせることで、従来の金属プローブでは不可能だったビーム加速状態のマイクロ波放電式イオンエンジンのプラズマ診断を実現している。測定対象は励起中性粒子Xe I 823.16nmとXe I 828.01nmである。前者は準安定準位であり、吸収が大きく1cm刻みの軸方向数密度分布を得た。後者は基底と共鳴遷移線を有するために、吸収が小さく空間分解能は2cmにとどまったが、寿命が充分短いため電子の局所的な情報を反映する。測定結果から、従来の導波管からの推進剤投入では導波管内部で中性粒子を励起させている電子の密度の最大値が存在することが判明した。推進剤の投入位置を導波管から放電室に変更することで、この導波管における電子を抑制し、ビーム電流の向上につながったと考えられる。形態: カラー図版あり形態: PDF資料番号: AA0061856122レポート番号: STEP-2012-039
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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 1-6 2013年1月平成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
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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.
書籍等出版物
3-
Elsevier 2022年 (ISBN: 9780323997317)
担当経験のある科目(授業)
4-
2022年12月 - 2023年1月推進エネルギー変換工学 (東京大学大学院 新領域創成科学研究科)
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2021年9月 - 2022年2月エネルギー推進工学特論 (東京大学大学院 新領域創成科学研究科)
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2021年9月 - 2021年11月エネルギー推進工学特論 (東京大学)
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2013年9月 - 2016年3月地球と宇宙 (駒沢女子大学)
所属学協会
3-
2011年7月 - 現在
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2009年9月 - 現在
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2008年4月 - 現在
共同研究・競争的資金等の研究課題
7-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2027年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2027年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A) 2017年4月 - 2021年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 2014年4月 - 2017年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 2010年4月 - 2015年3月
学術貢献活動
1メディア報道
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J-WAVE JK Radio Tokyo United https://www.j-wave.co.jp/original/tokyounited/archives/the-hidden-story/2021/02/19-111253.html 2021年2月 テレビ・ラジオ番組