宇宙飛翔工学研究系
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
-
2013年8月 - 2021年10月
-
2016年9月 - 2017年10月
-
2013年4月 - 2013年7月
-
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
-
2004年4月 - 2008年3月
-
2000年4月 - 2003年3月
委員歴
3-
2023年4月 - 現在
-
2022年4月 - 2024年3月
-
2019年4月 - 2020年3月
受賞
15-
2024年5月
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2021年4月
-
2020年12月
論文
77-
Journal of Computational Physics 562 115006-115006 2026年10月
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Journal of Applied Physics 139(15) 2026年4月17日Backflowing ions generated by electric thrusters are known to cause sputtering and surface degradation on spacecraft, which may ultimately shorten mission lifetimes. In this study, velocity measurements for metastable xenon ions were conducted near the cathode plume of the microwave discharge ion thruster μ10 using the laser-induced fluorescence technique. In addition, a spatial distribution of plasma potential was measured by an emissive probe. The ion velocity distribution functions showed different features depending on the measurement position. The mean velocity of the drifting population at each measurement position was visualized as a velocity field. A comparison of the velocity field with the plasma potential distribution or ion number density distribution revealed a diverging center that coincided with the cathode plume, suggesting that a certain number of backflow ions originated from the cathode plume region. In particular, high-energy ions were observed between the cathode plume and the spacecraft surface. Asymmetric features were found in both the plasma potential distribution and the ion number density distribution, which implies that the effect of the magnetic field is not negligible in this region.
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Journal of Applied Physics 138(19) 2025年11月21日The Hayabusa2 spacecraft is equipped with four 10-cm-class microwave discharge ion thrusters (μ10). Onboard quartz crystal microbalance measurements have indicated surface erosion due to ion thruster operation. In this paper, the ion energy distributions (IEDs) of backflow ions were measured at several azimuthal positions around the ion source using retarding potential analyzers in a vacuum chamber. The typical IED had a peak at approximately 20 eV for all azimuthal positions. The IEDs at the high-energy tail (>40 eV), which greatly affects the erosion rate, strongly depend on the azimuthal position relative to the neutralizer position. Furthermore, IEDs were characterized under various operational conditions, including variations in neutralizer operation mode, background pressure, neutralizer gas flow rate, and neutralizer emission current. The results show that high-energy ions appeared only in the presence of a neutralizer plasma column. An increase in background pressure led to an increase in the ion population below 40 eV but a decrease in the ion population above 40 eV. Additionally, increasing the neutralizer gas flow rate suppressed the high-energy ion population, whereas increasing the neutralizer emission current enhanced it. These findings indicate that ions with energies below 40 eV are predominantly generated through charge exchange processes in the ion beam, whereas those above 40 eV are generated due to the neutralizer plasma column.
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Acta Astronautica 236 194-198 2025年11月
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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.
MISC
120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
8-
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 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
学術貢献活動
1メディア報道
1-
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