ホールスラスタ高速プラズマ流を用いたベアテザー電流収集の地上シミュレーション実験

摘要

導電性テザー自身で宇宙プラズマ層から電子を捕集するベアテザー（Bare-Tether）では軌道理論が適用される。この理論より無衝突?静止プラズマ中にある正電位を持つ電極が得ることができる OML（Orbit Motion Limited）電流が導かれる。実際のベアテザーは地球磁場の影響と宇宙プラズマ層と相対速度をもっており、捕集電流量はOML電流理論と異なったものになると考えられる。そこで本研究はテザーサンプルに対して、ホール推進機をプラズマ源に用いてプラズマ流速を変化させ、サンプル捕集電流がどのように変化するか調べた。その結果、TALT-ⅡAホールスラスタの放電電圧を200, 250, 300, 350, 400Vと変化させることによって、13～20km/sec のプラズマ流速を作り出すことができた。テザーサンプル直径を0.1, 0.2, 0.4mmと変化させたとき、テザーサンプル直径を大きくするほど無次元電流 J は小さくなることがわかった。テザーサンプル長さを 10, 15, 20mmと変化させたとき、無次元電流量 J はテザーサンプルが短くなるほど増加した。サンプル直径、長さを変化させてもOML理論値を越えることはなかった。地上模擬実験という真空チャンバ内での実験のため完全に宇宙空間を模擬するのは難しい。これから、さらに宇宙空間に近づける方法を検討していきたい。