JP2003148247A - 有線伝送方式によるレーザースラスターシステム - Google Patents
有線伝送方式によるレーザースラスターシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、宇宙構造物に用いられる推
力発生装置として、有利な条件を備えているレーザー推
進システムにおいて、レーザー伝送のためにレーザー源
との位置関係や部材の設置場所の制約を受けず、推進剤
へのレーザー照射位置調整が容易なシステムを提供する
ことにある。 【解決手段】 本発明のレーザースラスターシステムは
レーザー発振器と、該レーザー発振器からのレーザーを
所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブルと、所望箇所に
設置されたプラズマ噴射装置とから構成され、該プラズ
マ噴射装置は、メガフォン形状の噴射ノズルと、該ノズ
ルの口当て部に設置された集光レンズと、前記口当て部
後方に連設された固体推進剤収納部からなる可動部を有
しない単純構造とする。また、宇宙構造物に搭載すると
共にプラズマ噴射装置を複数配備することで大きな推進
力を得ること、所望箇所に複数配設することにより、所
望方向への姿勢・位置制御を可能とする。
力発生装置として、有利な条件を備えているレーザー推
進システムにおいて、レーザー伝送のためにレーザー源
との位置関係や部材の設置場所の制約を受けず、推進剤
へのレーザー照射位置調整が容易なシステムを提供する
ことにある。 【解決手段】 本発明のレーザースラスターシステムは
レーザー発振器と、該レーザー発振器からのレーザーを
所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブルと、所望箇所に
設置されたプラズマ噴射装置とから構成され、該プラズ
マ噴射装置は、メガフォン形状の噴射ノズルと、該ノズ
ルの口当て部に設置された集光レンズと、前記口当て部
後方に連設された固体推進剤収納部からなる可動部を有
しない単純構造とする。また、宇宙構造物に搭載すると
共にプラズマ噴射装置を複数配備することで大きな推進
力を得ること、所望箇所に複数配設することにより、所
望方向への姿勢・位置制御を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーを光ファ
イバーなどの有線装置を通して推力発生装置に供給し、
プラズマ噴射で推力を得る有線伝送方式によるレーザー
推力発生装置に関する。
イバーなどの有線装置を通して推力発生装置に供給し、
プラズマ噴射で推力を得る有線伝送方式によるレーザー
推力発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、人工衛星などの宇宙構造物の位置
や姿勢制御用に用いられる推力発生装置として、化学ロ
ケットや電気推進機が用いられている。化学ロケットに
よる方式は、燃焼ガスやコールドガスを用いて推力を発
生するものであるが、比推力が数百秒程度と低いため、
推進剤の消費が大きいことと、装置としてタンクやバル
ブを必要とするために可動部品の故障を起こし易いとい
う問題がある。電気推進機は推進剤をイオン化して電気
的に加速する電気推進方法である。これを用いた場合に
は、数千秒の比推力を発生するものであるから推進剤搭
載量を減らすことの出来る長所がある反面、電源装置と
放電を起こすのに必要なコンデンサを必要とするためシ
ステム全体としては質量の劇的な減少をもたらすものと
はならない。この他の宇宙用エンジンとしては、いまだ
地上実験段階であるが、固体推進剤にレーザーを照射し
てアプレーション推力を発生するレーザー推進装置が提
示されている。このエンジンの場合、比推力では1000秒
程度を発生するとされる高効率の性能を持っており、推
力発生装置単体は固体推進剤とノズルなどで構成された
単純な構造的であるため軽量である上、可動部品が存在
しないシステムである。軌道間輸送では、特に、燃料重
量、エンジン重量が小さく、比推力が高く、推力も高い
推進システムが求められるところであるが、このレーザ
ー推進装置はその要望に応えるものとして、将来有望な
ものと期待されている。
や姿勢制御用に用いられる推力発生装置として、化学ロ
ケットや電気推進機が用いられている。化学ロケットに
よる方式は、燃焼ガスやコールドガスを用いて推力を発
生するものであるが、比推力が数百秒程度と低いため、
推進剤の消費が大きいことと、装置としてタンクやバル
ブを必要とするために可動部品の故障を起こし易いとい
う問題がある。電気推進機は推進剤をイオン化して電気
的に加速する電気推進方法である。これを用いた場合に
は、数千秒の比推力を発生するものであるから推進剤搭
載量を減らすことの出来る長所がある反面、電源装置と
放電を起こすのに必要なコンデンサを必要とするためシ
ステム全体としては質量の劇的な減少をもたらすものと
はならない。この他の宇宙用エンジンとしては、いまだ
地上実験段階であるが、固体推進剤にレーザーを照射し
てアプレーション推力を発生するレーザー推進装置が提
示されている。このエンジンの場合、比推力では1000秒
程度を発生するとされる高効率の性能を持っており、推
力発生装置単体は固体推進剤とノズルなどで構成された
単純な構造的であるため軽量である上、可動部品が存在
しないシステムである。軌道間輸送では、特に、燃料重
量、エンジン重量が小さく、比推力が高く、推力も高い
推進システムが求められるところであるが、このレーザ
ー推進装置はその要望に応えるものとして、将来有望な
ものと期待されている。
【０００３】本発明者グループは、高性能が期待できる
レーザー熱推進を使用する上で問題となる、推進剤の供
給方法、ガス発生方法、高温ガスの保持方法、外部エネ
ルギーの供給方法に工夫を加えたレーザー光を利用した
エンジンシステムを提示し先に特許出願（特開2001-132
542号公報）した。このレーザー光を利用したエンジン
システムは、図３に示すように外部から供給されるレー
ザー光６、集光光学系、集光された前記レーザー光によ
り燃料をプラズマ化して噴射するノズル５からなるエン
ジンシステムにおいて、燃料として水を用いたことを特
徴とするものであるが、前記推進剤としての水は、氷又
は氷と水が混合したシャーベット状態としてレーザー光
の集光点に供給するのが望ましい。そして、この燃料用
の水の一部は、噴射ノズル５の冷却（冷却水路11）に利
用し、さらに前記集光光学系は、少なくとも２枚の可動
反射鏡７，８を用いて入射レーザー光６を常に一点の集
光するようにした。また、このレーザー光を利用したエ
ンジンシステムは、遠隔の赤道上空に配置された航空機
（宇宙施設）に搭載されているレーザー光の光源からレ
ーザーが供給される形態をとるものであって、望ましく
はこのレーザー光源として高出力反復パルスレーザーを
採用するものとした。
レーザー熱推進を使用する上で問題となる、推進剤の供
給方法、ガス発生方法、高温ガスの保持方法、外部エネ
ルギーの供給方法に工夫を加えたレーザー光を利用した
エンジンシステムを提示し先に特許出願（特開2001-132
542号公報）した。このレーザー光を利用したエンジン
システムは、図３に示すように外部から供給されるレー
ザー光６、集光光学系、集光された前記レーザー光によ
り燃料をプラズマ化して噴射するノズル５からなるエン
ジンシステムにおいて、燃料として水を用いたことを特
徴とするものであるが、前記推進剤としての水は、氷又
は氷と水が混合したシャーベット状態としてレーザー光
の集光点に供給するのが望ましい。そして、この燃料用
の水の一部は、噴射ノズル５の冷却（冷却水路11）に利
用し、さらに前記集光光学系は、少なくとも２枚の可動
反射鏡７，８を用いて入射レーザー光６を常に一点の集
光するようにした。また、このレーザー光を利用したエ
ンジンシステムは、遠隔の赤道上空に配置された航空機
（宇宙施設）に搭載されているレーザー光の光源からレ
ーザーが供給される形態をとるものであって、望ましく
はこのレーザー光源として高出力反復パルスレーザーを
採用するものとした。
【０００４】このレーザー推進システムでは、エンジン
には、燃料としては水のみを装備すれば良く、酸化剤タ
ンク、電源などを装備しなくて良いため、軽量化が可能
となる。また、推進剤（燃料）として長期保存性を有し
ている水を使用したので、エンジンへの搭載も容易であ
り、ノズルの冷却も同時に行なうことが出来る。燃料で
ある水を、氷または水と氷が混合した状態にすること
で、レーザー光の焦点に確実に燃料を供給することが出
来き、その結果、燃料は、焦点位置でレーザー光の熱エ
ネルギーにより、効率良くプラズマガス化されるので、
エネルギーの損失が少なく、エネルギー効率を高めるこ
とができる。また、プラズマガス化することで推進力を
大きくし、比推力も大きく取ることが出来る。また、レ
ーザー源を航空機に搭載することによって、天候等の影
響を受けない地上から離れた位置等、レーザー光源配置
の自由度が増し、効率的にレーザー光をレーザー熱推進
エンジンに供給できるものである。しかしながら、推力
発生装置へのレーザー供給法は、遠隔の施設に設置され
たレーザー発振器からのレーザーを、真空中もしくは大
気中を通して受光したのち、そのレーザー光を集光鏡、
反射鏡により、推力発生装置のノズル内の一点で焦点を
結ばせ、推進剤に高いエネルギーを供給するものである
ため、レーザー発振器を設置した施設と推力発生装置を
搭載した宇宙構造物との位置関係やレーザー放射部材や
受光部材を設置する場所の制約を強く受けることにな
る。また、受光したレーザーを常に推進剤の設置された
位置に正確に集光させる調整は、実施上困難な問題を伴
うものであった。
には、燃料としては水のみを装備すれば良く、酸化剤タ
ンク、電源などを装備しなくて良いため、軽量化が可能
となる。また、推進剤（燃料）として長期保存性を有し
ている水を使用したので、エンジンへの搭載も容易であ
り、ノズルの冷却も同時に行なうことが出来る。燃料で
ある水を、氷または水と氷が混合した状態にすること
で、レーザー光の焦点に確実に燃料を供給することが出
来き、その結果、燃料は、焦点位置でレーザー光の熱エ
ネルギーにより、効率良くプラズマガス化されるので、
エネルギーの損失が少なく、エネルギー効率を高めるこ
とができる。また、プラズマガス化することで推進力を
大きくし、比推力も大きく取ることが出来る。また、レ
ーザー源を航空機に搭載することによって、天候等の影
響を受けない地上から離れた位置等、レーザー光源配置
の自由度が増し、効率的にレーザー光をレーザー熱推進
エンジンに供給できるものである。しかしながら、推力
発生装置へのレーザー供給法は、遠隔の施設に設置され
たレーザー発振器からのレーザーを、真空中もしくは大
気中を通して受光したのち、そのレーザー光を集光鏡、
反射鏡により、推力発生装置のノズル内の一点で焦点を
結ばせ、推進剤に高いエネルギーを供給するものである
ため、レーザー発振器を設置した施設と推力発生装置を
搭載した宇宙構造物との位置関係やレーザー放射部材や
受光部材を設置する場所の制約を強く受けることにな
る。また、受光したレーザーを常に推進剤の設置された
位置に正確に集光させる調整は、実施上困難な問題を伴
うものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような問題を解決すること、すなわち宇宙構造物に用
いられる推力発生装置として、比推力が高く、可動部分
がないことで故障や疲労が少なく、燃料重量、エンジン
重量が小さくという有利な条件を備えているレーザー推
進システムにおいて、レーザー伝送のためにレーザー源
との位置関係や部材の設置場所の制約を受けず、推進剤
へのレーザー照射位置調整が容易なシステムを提供する
ことにある。
のような問題を解決すること、すなわち宇宙構造物に用
いられる推力発生装置として、比推力が高く、可動部分
がないことで故障や疲労が少なく、燃料重量、エンジン
重量が小さくという有利な条件を備えているレーザー推
進システムにおいて、レーザー伝送のためにレーザー源
との位置関係や部材の設置場所の制約を受けず、推進剤
へのレーザー照射位置調整が容易なシステムを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザースラス
ターシステムはレーザー発振器と、該レーザー発振器か
らのレーザーを所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブル
と、所望箇所に設置されたプラズマ噴射装置とから構成
され、該プラズマ噴射装置は、メガフォン形状の噴射ノ
ズルと、該ノズルの口当て部に設置された集光レンズ
と、前記口当て部後方に連設された固体推進剤収納部か
らなる可動部を有しない単純構造とする。また、宇宙構
造物に搭載すると共にプラズマ噴射装置を複数配備する
ことで大きな推進力を得ること、所望箇所に複数配設す
ることにより、所望方向への姿勢・位置制御を可能とす
る。
ターシステムはレーザー発振器と、該レーザー発振器か
らのレーザーを所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブル
と、所望箇所に設置されたプラズマ噴射装置とから構成
され、該プラズマ噴射装置は、メガフォン形状の噴射ノ
ズルと、該ノズルの口当て部に設置された集光レンズ
と、前記口当て部後方に連設された固体推進剤収納部か
らなる可動部を有しない単純構造とする。また、宇宙構
造物に搭載すると共にプラズマ噴射装置を複数配備する
ことで大きな推進力を得ること、所望箇所に複数配設す
ることにより、所望方向への姿勢・位置制御を可能とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】レーザー推進システムは前述した
ように、比推力が高く、可動部分がないことで故障や疲
労が少なく、燃料重量、エンジン重量が小さという点
で、宇宙構造物に用いられる推力発生装置として有利な
条件を備えているが、従来の実施形態が遠隔施設からレ
ーザー光を空間を介してレーザービームの形態で受け、
これを受光施設側の推力発生装置のノズル内に置かれた
推進剤の一点に焦点を結ばせるものであるため、両施設
間の位置関係やそれに伴う送受信装置の配置の制約、ま
た、推力発生装置における反射光学系の厄介な調整とい
う問題を抱えていた。本発明はこの問題を解決するため
に、遠隔の施設から空間を介してレーザービームの形態
でレーザー光を供給することを止め、推力発生装置を備
えている宇宙構造物内でレーザーを発生させ、該レーザ
ー光をフレキシブルな光ケーブルを用いて、適宜所望箇
所へ自由に伝送できる有線伝送を採用するシステムを想
到した。本発明の全体基本構成を図１を参照しながら説
明する。１はレーザー発生装置で、レーザー励起手段と
レーザー共振回路とからなる。２はレーザー切替装置で
であり、プラズマ噴射ノズルが複数個配備される場合に
レーザーをそのいずれかに選択切替して伝送する機能を
持つ。３はフレキシブルな光ケーブルで該レーザー発生
装置で生成したレーザーはこのオプティカルロード内を
伝送される。４は集光レンズであり、光ケーブル３内を
伝送されてくる光を燃料面の１点に集束させるものであ
る。５はプラズマ噴射ノズルであり、６は個体推進剤収
納部である。システムの基本構成は以上であり、先に示
した特開2001-132542号公報の推力発生装置に比較して
も、極めてシンプルであり、軽量装備となっている。推
力発生装置を備えている宇宙構造物内でレーザーを発生
させる構成を採用したことにより、地上の気象条件など
の影響を受けないことは勿論、遠隔の施設との位置関係
や両者の送受光部材の取り付け位置などの問題から解放
される。また、フレキシブルな光ケーブルでレーザーを
伝送する構成を採用したことにより、推力発生装置の配
置も取り付け姿勢も自由に決めることができる。
ように、比推力が高く、可動部分がないことで故障や疲
労が少なく、燃料重量、エンジン重量が小さという点
で、宇宙構造物に用いられる推力発生装置として有利な
条件を備えているが、従来の実施形態が遠隔施設からレ
ーザー光を空間を介してレーザービームの形態で受け、
これを受光施設側の推力発生装置のノズル内に置かれた
推進剤の一点に焦点を結ばせるものであるため、両施設
間の位置関係やそれに伴う送受信装置の配置の制約、ま
た、推力発生装置における反射光学系の厄介な調整とい
う問題を抱えていた。本発明はこの問題を解決するため
に、遠隔の施設から空間を介してレーザービームの形態
でレーザー光を供給することを止め、推力発生装置を備
えている宇宙構造物内でレーザーを発生させ、該レーザ
ー光をフレキシブルな光ケーブルを用いて、適宜所望箇
所へ自由に伝送できる有線伝送を採用するシステムを想
到した。本発明の全体基本構成を図１を参照しながら説
明する。１はレーザー発生装置で、レーザー励起手段と
レーザー共振回路とからなる。２はレーザー切替装置で
であり、プラズマ噴射ノズルが複数個配備される場合に
レーザーをそのいずれかに選択切替して伝送する機能を
持つ。３はフレキシブルな光ケーブルで該レーザー発生
装置で生成したレーザーはこのオプティカルロード内を
伝送される。４は集光レンズであり、光ケーブル３内を
伝送されてくる光を燃料面の１点に集束させるものであ
る。５はプラズマ噴射ノズルであり、６は個体推進剤収
納部である。システムの基本構成は以上であり、先に示
した特開2001-132542号公報の推力発生装置に比較して
も、極めてシンプルであり、軽量装備となっている。推
力発生装置を備えている宇宙構造物内でレーザーを発生
させる構成を採用したことにより、地上の気象条件など
の影響を受けないことは勿論、遠隔の施設との位置関係
や両者の送受光部材の取り付け位置などの問題から解放
される。また、フレキシブルな光ケーブルでレーザーを
伝送する構成を採用したことにより、推力発生装置の配
置も取り付け姿勢も自由に決めることができる。
【０００８】
【実施例１】以下に本発明の実施例を示す。レーザー発
生装置１のレーザー励起手段には装置の軽量化という観
点から半導体励起レーザを採用する。レーザー共振回路
にはリングレーザ共振器に比べ光学部材が少なくて済む
という観点から、二枚のブラッグ反射器を用いたファブ
リー−ペロ共振器を採用する。レーザー切替装置２には
軽量かつ可動部がないものという観点から機械的なもの
ではなく、電磁的光学効果を利用した光スイッチング素
子を用いる。光ケーブル３にはフレキシブルな機能をも
たせるため光ファイバーを用いるが、本発明の場合伝送
する光が単色光のレーザーであるため、使用するレーザ
ーの波長に適合した単モード伝送用光学繊維を用いるの
が伝送効率の点で有利である。
生装置１のレーザー励起手段には装置の軽量化という観
点から半導体励起レーザを採用する。レーザー共振回路
にはリングレーザ共振器に比べ光学部材が少なくて済む
という観点から、二枚のブラッグ反射器を用いたファブ
リー−ペロ共振器を採用する。レーザー切替装置２には
軽量かつ可動部がないものという観点から機械的なもの
ではなく、電磁的光学効果を利用した光スイッチング素
子を用いる。光ケーブル３にはフレキシブルな機能をも
たせるため光ファイバーを用いるが、本発明の場合伝送
する光が単色光のレーザーであるため、使用するレーザ
ーの波長に適合した単モード伝送用光学繊維を用いるの
が伝送効率の点で有利である。
【０００９】推力発生装置は図２に示すようにメガフォ
ン形状の噴射ノズル５と、該ノズルの口当て部に設置さ
れた集光レンズ４と、前記口当て部後方に連設された固
体推進剤収納部６からなる。集光レンズ４には光ケーブ
ル３を介してレーザーが伝送されてくる。該集光レンズ
４は燃料剤の表面にビームスポットを絞る機能をもたせ
るものであるが、燃料面は消費に伴い後退するものであ
るから該レンズの焦点深度は深いものとし、表面が移動
してもビームスポットがボケないようにする。取り付け
位置は図に示したようにメガフォン形状の噴射ノズル５
の口当て部外面で固体推進剤収納部６に向けてビームス
ポットが照射されるようにする。プラズマ噴射ノズル５
はメガフォン形状に形成されており、材質は耐熱軽量素
材のカーボン系又は金属系のものとし、この実施例では
連設する固体推進剤収納部６を一体成形する。そして、
該固体推進剤収納部６に収納される固体燃料剤には、テ
フロン（登録商標）、ナイロンなどの自律燃焼性がな
く、真空下で固体を維持する材料を用い、流動状のもの
を固体推進剤収納部６に流し込んで固化させたものの
他、性能向上のため高い化学エネルギーを有するＨＴＰ
Ｂ／ＡＰなどの固体コンポジット推進剤の酸化剤配合割
合を変えて自律燃焼を抑えた推進剤を同様に流し込んで
固化させたものが用いられる。
ン形状の噴射ノズル５と、該ノズルの口当て部に設置さ
れた集光レンズ４と、前記口当て部後方に連設された固
体推進剤収納部６からなる。集光レンズ４には光ケーブ
ル３を介してレーザーが伝送されてくる。該集光レンズ
４は燃料剤の表面にビームスポットを絞る機能をもたせ
るものであるが、燃料面は消費に伴い後退するものであ
るから該レンズの焦点深度は深いものとし、表面が移動
してもビームスポットがボケないようにする。取り付け
位置は図に示したようにメガフォン形状の噴射ノズル５
の口当て部外面で固体推進剤収納部６に向けてビームス
ポットが照射されるようにする。プラズマ噴射ノズル５
はメガフォン形状に形成されており、材質は耐熱軽量素
材のカーボン系又は金属系のものとし、この実施例では
連設する固体推進剤収納部６を一体成形する。そして、
該固体推進剤収納部６に収納される固体燃料剤には、テ
フロン（登録商標）、ナイロンなどの自律燃焼性がな
く、真空下で固体を維持する材料を用い、流動状のもの
を固体推進剤収納部６に流し込んで固化させたものの
他、性能向上のため高い化学エネルギーを有するＨＴＰ
Ｂ／ＡＰなどの固体コンポジット推進剤の酸化剤配合割
合を変えて自律燃焼を抑えた推進剤を同様に流し込んで
固化させたものが用いられる。
【００１０】レーザー発生装置１を起動させて、レーザ
ーを所定の推力発生装置に光ケーブル３を介して伝送す
る。レーザー光は集光レンズ４によってビーム状に絞ら
れ燃料剤の表面にスポットを照射する。ビームスポット
が照射された固体燃料剤の表面部分は加熱され、溶解し
て超高密度プラズマの発生（アブレーション）現象を起
こし、噴射ノズル５から外に向かって大量の粒子を放出
し、これが推進力として作用する。
ーを所定の推力発生装置に光ケーブル３を介して伝送す
る。レーザー光は集光レンズ４によってビーム状に絞ら
れ燃料剤の表面にスポットを照射する。ビームスポット
が照射された固体燃料剤の表面部分は加熱され、溶解し
て超高密度プラズマの発生（アブレーション）現象を起
こし、噴射ノズル５から外に向かって大量の粒子を放出
し、これが推進力として作用する。
【００１１】
【発明の効果】本発明のレーザースラスターシステム
は、レーザー発振器と、該レーザー発振器からのレーザ
ーを所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブルと、所望箇
所に設置されたプラズマ噴射装置から構成されるもので
あって、レーザー源であるレーザー発振器とプラズマ噴
射装置とを直接光ケーブルで接続するものであるから、
レーザー伝送のためにレーザー源との位置関係や部材の
設置場所についての制約を受けることがない。配置が容
易であることから、ミッションの信頼性が高まるととも
に、ミッションの自由度が増す。
は、レーザー発振器と、該レーザー発振器からのレーザ
ーを所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブルと、所望箇
所に設置されたプラズマ噴射装置から構成されるもので
あって、レーザー源であるレーザー発振器とプラズマ噴
射装置とを直接光ケーブルで接続するものであるから、
レーザー伝送のためにレーザー源との位置関係や部材の
設置場所についての制約を受けることがない。配置が容
易であることから、ミッションの信頼性が高まるととも
に、ミッションの自由度が増す。
【００１２】本発明に用いるプラズマ噴射装置は、メガ
フォン形状の噴射ノズルと、該ノズルの口当て部に設置
された集光レンズと、前記口当て部後方に連設された固
体推進剤収納部からなるものであって、前記集光レンズ
にレーザー光が伝送されると、固体推進剤収納部の固体
推進剤にレーザーが集光してプラズマ噴射するものであ
るから、構成が単純で比推力が高く、可動部分を有しな
い、軽量な推進システムが実現できた。したがって、従
来の人工衛星の推進システムの機能アップのみならず、
小型衛星にも搭載可能である。また、集光レンズと固体
推進剤との位置関係が一義的に定まっているので推進剤
へのレーザー照射位置調整が必要ない容易なシステムが
実現される。
フォン形状の噴射ノズルと、該ノズルの口当て部に設置
された集光レンズと、前記口当て部後方に連設された固
体推進剤収納部からなるものであって、前記集光レンズ
にレーザー光が伝送されると、固体推進剤収納部の固体
推進剤にレーザーが集光してプラズマ噴射するものであ
るから、構成が単純で比推力が高く、可動部分を有しな
い、軽量な推進システムが実現できた。したがって、従
来の人工衛星の推進システムの機能アップのみならず、
小型衛星にも搭載可能である。また、集光レンズと固体
推進剤との位置関係が一義的に定まっているので推進剤
へのレーザー照射位置調整が必要ない容易なシステムが
実現される。
【００１３】本発明のレーザースラスターシステムは、
ロケット、宇宙構造物に搭載され、一つのレーザー発振
器から所望箇所に設置された１つ以上のプラズマ噴射装
置に光ケーブルを介してレーザーを導くことができるこ
とにより、所望方向への姿勢・移動制御を可能とする。
また、複数の噴射装置を協働させることにより大きな推
進力を得ることが出来大型柔軟構造物などの制御で利点
を発揮する。本発明のレーザースラスターシステムは、
スペース的に限られたロケット、宇宙構造物に搭載され
るものであるが、光ケーブルが通るスペースがあれば限
られた空間でもレーザー伝送が可能である。
ロケット、宇宙構造物に搭載され、一つのレーザー発振
器から所望箇所に設置された１つ以上のプラズマ噴射装
置に光ケーブルを介してレーザーを導くことができるこ
とにより、所望方向への姿勢・移動制御を可能とする。
また、複数の噴射装置を協働させることにより大きな推
進力を得ることが出来大型柔軟構造物などの制御で利点
を発揮する。本発明のレーザースラスターシステムは、
スペース的に限られたロケット、宇宙構造物に搭載され
るものであるが、光ケーブルが通るスペースがあれば限
られた空間でもレーザー伝送が可能である。
【図１】本発明の有線伝送方式によるレーザースラスタ
ーシステムの概念図である。
ーシステムの概念図である。
【図２】本発明の有線伝送方式によるレーザースラスタ
ーシステムにおけるレーザー推進装置を示す図である。
ーシステムにおけるレーザー推進装置を示す図である。
【図３】先行技術におけるレーザースラスターシステム
の構成図である。
の構成図である。
１ レーザー発生装置 ５ プラズマ噴射ノ
ズル ２ レーザー切替装置 ６ 固体燃料収納部 ３ 光ケーブル ４ 集光レンズ
ズル ２ レーザー切替装置 ６ 固体燃料収納部 ３ 光ケーブル ４ 集光レンズ
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(72)発明者 木皿 且人
宮城県角田市君萱字小金沢１ 航空宇宙技
術研究所 角田宇宙推進技術研究センター
内
(72)発明者 毛呂 明夫
宮城県角田市君萱字小金沢１ 航空宇宙技
術研究所 角田宇宙推進技術研究センター
内
(72)発明者 藤田 和久
宮城県仙台市泉区泉中央１−16−６
(72)発明者 ヴイ． クメチック
宮城県仙台市泉区泉中央１−16−６
(72)発明者 中野 正勝
埼玉県川口市本町４−１−８ 科学技術振
興事業団内
Ｆターム(参考） 5F072 KK30 MM12 YY20
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザー発振器と、該レーザー発振器か
らのレーザーを所望箇所に伝送する可撓性の光ケーブル
と、所望箇所に設置されたプラズマ噴射装置から構成さ
れるレーザースラスターシステム。 - 【請求項２】 メガフォン形状の噴射ノズルと、該ノズ
ルの口当て部に設置された集光レンズと、前記口当て部
後方に連設された固体推進剤収納部からなるものであっ
て、前記集光レンズにレーザー光が伝送されると、固体
推進剤収納部の固体推進剤にレーザーが集光してプラズ
マ噴射することを特徴とするプラズマ噴射装置。 - 【請求項３】 ロケット、宇宙構造物に搭載され、１つ
以上のプラズマ噴射装置が所望箇所に設置されることに
より所望方向への姿勢・移動制御を可能とすることを特
徴とする請求項１に記載のレーザースラスターシステ
ム。 - 【請求項４】 請求項２に記載のプラズマ噴射装置を採
用した請求項１又は３に記載のレーザースラスターシス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345769A JP3665760B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 有線伝送方式によるレーザースラスターシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345769A JP3665760B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 有線伝送方式によるレーザースラスターシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003148247A true JP2003148247A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3665760B2 JP3665760B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=19159054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001345769A Expired - Lifetime JP3665760B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 有線伝送方式によるレーザースラスターシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3665760B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014126299A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 中継機を用いたレーザ照射システム |
| KR101871951B1 (ko) * | 2017-05-23 | 2018-06-27 | 경북대학교 산학협력단 | 플라즈마 추력 발생 장치와 이를 포함하는 위성 장치 및 플라즈마 추력 발생 방법 |
| CN108843461A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-20 | 上海新力动力设备研究所 | 一种气道中置式固体微推力器 |
| CN111120146A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 南京理工大学 | 基于微流控技术的含能液体激光增强推进装置 |
| RU222910U1 (ru) * | 2023-08-18 | 2024-01-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двигательная установка для ориентации и коррекции наноспутника на лазерном абляционном механизме |
-
2001
- 2001-11-12 JP JP2001345769A patent/JP3665760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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| CN111120146A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 南京理工大学 | 基于微流控技术的含能液体激光增强推进装置 |
| CN111120146B (zh) * | 2019-12-10 | 2022-05-13 | 南京理工大学 | 基于微流控技术的含能液体激光增强推进装置 |
| RU222910U1 (ru) * | 2023-08-18 | 2024-01-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двигательная установка для ориентации и коррекции наноспутника на лазерном абляционном механизме |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3665760B2 (ja) | 2005-06-29 |
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