九州大学大学院総合理工学研究院の森田太智助教と山本直嗣教授は、大阪大学レーザー科学研究所、パデュー大学、光産業創成大学院大学、広島大学、明石高専と協力して、プラズマロケット磁気ノズルのレーザー生成プラズマ噴出方向の制御に成功したことを明らかにした。

 有人火星探査が現実味を帯びる中で、その課題も明らかになってきた。従来までの化学ロケットでは、火星までの往復に長時間を要し、宇宙船乗務員・乗客には心理的な負担に加えて宇宙線被曝、骨密度減少など大きな負荷がかかる。そのため、化学ロケットに代わる高速の宇宙船・ロケットが求められてきた。この要望に応えられる高速の宇宙船が、レーザー核融合ロケットだ。

 レーザー核融合ロケットは、磁場で核融合プラズマを制御して排出することで推力を得るもので、将来の高出力・低燃費ロケットとして有力な候補である。九州大学では30年ほど前からレーザー核融合ロケット実用化の研究が進められ、近年は大阪大学と共同研究で、実験的に、核融合ロケットの原理・実証試験が可能になったという。
そして今回、レーザーを固体に照射して生成したプラズマと、複数の電磁石を組み合わせた磁気ノズルを用いて、磁場で排出プラズマの方向制御が可能であることをはじめて実験的に実証した。さらに、プラズマの膨張過程を数値シミュレーションで計算することで、本手法の原理が実証可能であることを確認した。

 この手法を用いると、補助的なエンジンなしで方向制御が簡易に行える。研究グループは今後、実機で想定されるような大きなエネルギーを用いたプラズマロケット磁気ノズルの原理実証を目指し、さらに研究を進めていくとしている。

論文情報:【Scientific Reports】Control of unsteady laser-produced plasma-flow with a multiple-coil magnetic nozzle

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大学ジャーナルオンライン編集部

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