JP2014194220A - スラスタ及び推進発生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な噴射速度を実現し、汎用性を有する、また製造容易で軽量、かつ故障耐性のあるスラスタを実現する。
【解決手段】スラスタ１は、管２内にメインチャンバ６を有している。この管の長手方向軸は、推力の軸４を定める。インジェクタ８は、この管２のメインチャンバ６の一端にイオン化ガスを噴射する。イオナイザは、前記メインチャンバ６に噴射したガスをイオン化する。第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８は、前記推力の軸４方向に沿って前記イオナイザの下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成している。スラスタ１は、ガスをイオン化し、磁化重動力により電子とイオンの両方を加速する。
【選択図】図１
【解決手段】スラスタ１は、管２内にメインチャンバ６を有している。この管の長手方向軸は、推力の軸４を定める。インジェクタ８は、この管２のメインチャンバ６の一端にイオン化ガスを噴射する。イオナイザは、前記メインチャンバ６に噴射したガスをイオン化する。第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８は、前記推力の軸４方向に沿って前記イオナイザの下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成している。スラスタ１は、ガスをイオン化し、磁化重動力により電子とイオンの両方を加速する。
【選択図】図１
Description
本発明は、スラスタ（反動推進エンジン）に関するものである。
スラスタは、典型的には２ｋｍ／秒〜５０ｋｍ／秒を越える噴出速度、１Ｎ／ｍ２程度あるいはそれ未満の推力密度で宇宙船を推進させるために使用される。
スラスタが押し付けるか乗り出すための物質が存在しないので、スラスタは宇宙船の質量部の噴出に依存している。
噴出速度はスラスタの効率評価についての重要な要素であり、通常最大化されるべきである。
スラスタは、典型的には２ｋｍ／秒〜５０ｋｍ／秒を越える噴出速度、１Ｎ／ｍ２程度あるいはそれ未満の推力密度で宇宙船を推進させるために使用される。
スラスタが押し付けるか乗り出すための物質が存在しないので、スラスタは宇宙船の質量部の噴出に依存している。
噴出速度はスラスタの効率評価についての重要な要素であり、通常最大化されるべきである。
宇宙用スラスタにおいては、種々の解決方法が提案されている。
米国特許第５２４１２４４号は、いわゆるイオングリッドスラスタを開示している。
この装置においては、まず推進ガスがイオン化され、その結果たるイオンは、グリッド間に作られる静電磁場によって加速される。
加速したイオンは、電子流によって中性化される。
この文献は、推進ガスをイオン化する場合、磁気状態の調節を行い、閉じ込め磁場、および磁場のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）振動数で電磁場を同時に使用することを提案している。
同様のスラスタは、ＦＲ―Ａ―２７９９５７６に開示されており、ガスをイオン化するため誘導を用いている。
この種のスラスタは、２．５ｋｗ電力の場合、噴出速度が約３０ｋｍ／秒であり、推進密度が１Ｎ／ｍ２未満である。
米国特許第５２４１２４４号は、いわゆるイオングリッドスラスタを開示している。
この装置においては、まず推進ガスがイオン化され、その結果たるイオンは、グリッド間に作られる静電磁場によって加速される。
加速したイオンは、電子流によって中性化される。
この文献は、推進ガスをイオン化する場合、磁気状態の調節を行い、閉じ込め磁場、および磁場のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）振動数で電磁場を同時に使用することを提案している。
同様のスラスタは、ＦＲ―Ａ―２７９９５７６に開示されており、ガスをイオン化するため誘導を用いている。
この種のスラスタは、２．５ｋｗ電力の場合、噴出速度が約３０ｋｍ／秒であり、推進密度が１Ｎ／ｍ２未満である。
この種の装置の問題の一つは、加速グリッド間に高電圧が必要となることである。
別の問題は、イオン衝突によるグリッドの浸食である。
最後に、中和器やグリッドは、一般に非常に影響を受けやすい装置である。
別の問題は、イオン衝突によるグリッドの浸食である。
最後に、中和器やグリッドは、一般に非常に影響を受けやすい装置である。
米国特許第５５８１１５５号は、ホール効果のスラスタを開示している。
このスラスタは、陽電荷化した粒子を加速する電磁場も使用している。
このスラスタの噴出速度は約１５ｋｍ／秒であり、１．３ｋＷパワーの場合５Ｎ／ｍ２未満の推力密度である。
イオングリッドスラスタと同様に、浸食の問題や中和器が存在することにより、スラスタが故障しやすいという問題がある。
このスラスタは、陽電荷化した粒子を加速する電磁場も使用している。
このスラスタの噴出速度は約１５ｋｍ／秒であり、１．３ｋＷパワーの場合５Ｎ／ｍ２未満の推力密度である。
イオングリッドスラスタと同様に、浸食の問題や中和器が存在することにより、スラスタが故障しやすいという問題がある。
米国特許第６２０５７６９号（ＤＪ． Ｓｕｌｌｉｖａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ ｅｌｅｃｔｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ＩＥＰＣ １９９３，Ｎｏ．３６，ｐｐ．３３７−３５４）は、マイクロ波の電熱スラスタにつき検討している。
このスラスタは、マイクロ波フィールドによる推進ガスの加熱に依拠している。
加熱ガスは、推力を発生させるようノズルから放出される。
このスラストの噴出速度は、約９〜１２ｋｍ／秒であり、２００〜２０００Ｎの推力である。
このスラスタは、マイクロ波フィールドによる推進ガスの加熱に依拠している。
加熱ガスは、推力を発生させるようノズルから放出される。
このスラストの噴出速度は、約９〜１２ｋｍ／秒であり、２００〜２０００Ｎの推力である。
文献（Ｄ．Ａ．Ｋａｕｆｍａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｌｕｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａｎ ＥＣＲ ｐｌａｓｍａ ｔｈｒｕｓｔｅｒ，ＩＥＰＣ １９９３ Ｎｏ．３７，ｐｐ．３５５−３６０）および文献（Ｈ．Ｔａｂａｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａ ｓｐａｃｅ ｐｌａｓｍａ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ＩＥＰＣ １９９７ Ｎｏ．１６３，ｐｐ．９９４−１０００）は、ＥＣＲプラズマスラスタにつき検討している。
このスラスタにおいては、磁気ノズルの電子サイクロトロン共鳴を使用して、プラズマが生成される。
磁気双極子モーメント力により電子が軸方向に加速し、イオンを加速し推力を発生する電場を作り出す。
すなわち、減少する磁力線に沿って、プラズマが自然に流動する。
このスラスタの噴出速度は、最高で３５ｋｍ／秒である。
米国特許第６２９３０９０号は、ＲＦプラズマスラスタにつき検討しており、これは同じ原理で動作するが、主な違いは、ＥＣＲフィールドではなく低域混成波によってプラズマを生成するところにある。
このスラスタにおいては、磁気ノズルの電子サイクロトロン共鳴を使用して、プラズマが生成される。
磁気双極子モーメント力により電子が軸方向に加速し、イオンを加速し推力を発生する電場を作り出す。
すなわち、減少する磁力線に沿って、プラズマが自然に流動する。
このスラスタの噴出速度は、最高で３５ｋｍ／秒である。
米国特許第６２９３０９０号は、ＲＦプラズマスラスタにつき検討しており、これは同じ原理で動作するが、主な違いは、ＥＣＲフィールドではなく低域混成波によってプラズマを生成するところにある。
米国特許第６３３４３０２号および文献（Ｆ．Ｒ．Ｃｈａｎｇ−Ｄｉａｚ，Ｄｅｓｉｇｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｓｐ ｐｌａｓｍａ ｒｏｃｋｅｔ，ＩＥＰＣ １９９１，Ｎｏ．１２８）は、可変比推マグネトプラズマスラスタ（ＶａＳＩＭＲと略される）につき開示している。
このスラスタは、プラズマ射出、加熱、磁気タンデムミラー型形状の制御放出という３つの処理段階を使用する。
プラズマ供給源はヘリコンジェネレータであり、プラズマ加熱装置はサイクロトロンジェネレータである。
ノズルは、磁場から径方向に逸れている。
ＥＣＲやＲＦプラズマスラスタと同様に、イオン化粒子は加速していないが、減少する磁力線に沿って流動している。
このスラストの噴出速度は約１０〜３００ｋｍ／秒であり、５０〜１０００Ｎの推力である。
このスラスタは、プラズマ射出、加熱、磁気タンデムミラー型形状の制御放出という３つの処理段階を使用する。
プラズマ供給源はヘリコンジェネレータであり、プラズマ加熱装置はサイクロトロンジェネレータである。
ノズルは、磁場から径方向に逸れている。
ＥＣＲやＲＦプラズマスラスタと同様に、イオン化粒子は加速していないが、減少する磁力線に沿って流動している。
このスラストの噴出速度は約１０〜３００ｋｍ／秒であり、５０〜１０００Ｎの推力である。
別の分野において、米国特許第４６４１０６０号および米国特許第５４４２１８５号は、真空ポンピングやイオン注入に使用されるＥＣＲプラズマジェネレータにつき検討している。
その他のプラズマジェネレータの例としては、米国特許第３１６０５６６号が挙げられる。
その他のプラズマジェネレータの例としては、米国特許第３１６０５６６号が挙げられる。
米国特許第３５７１７３４号は、粒子加速の方法および装置につき検討している。
この目的は、核融合反応のための粒子ビームを生成するところにある。
軸方向および径方向の重畳磁場による円柱状の共振空洞にガスが噴射される。
ガスイオン化のためＥＣＲ振動数の電磁場が適用される。
磁場の強さは共振空洞の軸に沿って減少するので、イオン化粒子がこの軸に沿って流動する。
また、この加速装置は、文献（Ｃｏｍｐｔｅ Ｒｅｎｄｕ ｄｅ ｌ’Ａｃａｄｅｍｉｅ ｄｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ４，１９６３，ｖｏｌ．２５７，ｐ．２８０４−２８０７）に開示されている。
この装置の目的は、核融合反応のための粒子ビームを生成するところにあり、噴出速度は約６０ｋｍ／秒であるものの、推力密度は非常に低く、通常１．５Ｎ／ｍ２未満である。
この目的は、核融合反応のための粒子ビームを生成するところにある。
軸方向および径方向の重畳磁場による円柱状の共振空洞にガスが噴射される。
ガスイオン化のためＥＣＲ振動数の電磁場が適用される。
磁場の強さは共振空洞の軸に沿って減少するので、イオン化粒子がこの軸に沿って流動する。
また、この加速装置は、文献（Ｃｏｍｐｔｅ Ｒｅｎｄｕ ｄｅ ｌ’Ａｃａｄｅｍｉｅ ｄｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ４，１９６３，ｖｏｌ．２５７，ｐ．２８０４−２８０７）に開示されている。
この装置の目的は、核融合反応のための粒子ビームを生成するところにあり、噴出速度は約６０ｋｍ／秒であるものの、推力密度は非常に低く、通常１．５Ｎ／ｍ２未満である。
米国特許第３４２５９０２号には、イオン化ガスを発生し閉じ込める装置が開示されている。
磁場は、ガスがイオン化されるチャンバの両端で最高になる。
磁場は、ガスがイオン化されるチャンバの両端で最高になる。
欧州特許第０３２９０７１２号は、重動力（ｐｏｎｄｅｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）による推力を利用したスラスタを開示する。
図１は、従来のスラスタの断面を示した概略図である。
図１のスラスタ１は、プラズマを発生する電子サイクロトロン共鳴に依存しており、また推力を生じるようこのプラズマを加速する磁化重動力に依存している。
この重動力とは、高周波電磁場の密度勾配によってプラズマに与えられる力である。
この重動力は、文献（Ｈ．Ｍｏｔｚ ａｎｄ Ｃ．Ｊ．Ｈ．Ｗａｔｓｏｎ（１９６７），Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｈｙｓｉｃｓ ２３，ｐｐ．１５３−３０２）に開示されている。磁場が存しないため、この重動力は、以下に示す式で表される。
一様な磁場が存しないため、この力は以下の式で表される。
図１は、従来のスラスタの断面を示した概略図である。
図１のスラスタ１は、プラズマを発生する電子サイクロトロン共鳴に依存しており、また推力を生じるようこのプラズマを加速する磁化重動力に依存している。
この重動力とは、高周波電磁場の密度勾配によってプラズマに与えられる力である。
この重動力は、文献（Ｈ．Ｍｏｔｚ ａｎｄ Ｃ．Ｊ．Ｈ．Ｗａｔｓｏｎ（１９６７），Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｈｙｓｉｃｓ ２３，ｐｐ．１５３−３０２）に開示されている。磁場が存しないため、この重動力は、以下に示す式で表される。
図１の装置は、管（チューブ）２を有している。
この管の長手方向軸４は、推力の軸を定めるものであり、実際にスラスタ１が発生する推力は、この軸に案内される（もっとも、図１０〜図１３で説明されるように案内されることもある）。
この管の長手方向軸４は、推力の軸を定めるものであり、実際にスラスタ１が発生する推力は、この軸に案内される（もっとも、図１０〜図１３で説明されるように案内されることもある）。
管の内部は、推力ガスがイオン化および加速されるところであるチャンバ６を構成する。
図１の例によると、前記管は円筒状管である。
これは、磁場や電磁場がチャンバ内に発生するよう非導電材料からなり、低誘電率のセラミック、クオーツ、ガラス等が使用される。
また管は、二次電子放出率の高い材料、例えばＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ４Ｃからなる。
これによりチャンバ内の電子密度が高められ、イオン化を向上する。
これは、磁場や電磁場がチャンバ内に発生するよう非導電材料からなり、低誘電率のセラミック、クオーツ、ガラス等が使用される。
また管は、二次電子放出率の高い材料、例えばＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ４Ｃからなる。
これによりチャンバ内の電子密度が高められ、イオン化を向上する。
管はスラスタ１に沿って延伸しており、管の端部でガスが噴射される。
もっとも、管は様々な形状に設計することもできる。
例えば、管の断面が円形となった本例は、スラスタ１の出力端で必要なプラズマ流に応じて別の形状にすることができる。
また、管がインジェクタとスラスタ出力端との間を連続して延伸する必要はない（この場合、管は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ−Ｗ、またはＣｕ−Ｗのような材料または合金からなり、酸化バリウムまたは酸化マグネシウムで被覆されるか、イオン化を強化するため放射性同位元素からなる）。
以下に説明するよう、プラズマは管によって閉じ込められるものではなく、むしろスラスタ１にかけられる磁場および電磁場によって閉じ込められるものである。
このように、管は、二つの分離した区分によって構成され、またこの区分の間をチャンバがスラスタ１に沿って延長しうる。
もっとも、管は様々な形状に設計することもできる。
例えば、管の断面が円形となった本例は、スラスタ１の出力端で必要なプラズマ流に応じて別の形状にすることができる。
また、管がインジェクタとスラスタ出力端との間を連続して延伸する必要はない（この場合、管は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ−Ｗ、またはＣｕ−Ｗのような材料または合金からなり、酸化バリウムまたは酸化マグネシウムで被覆されるか、イオン化を強化するため放射性同位元素からなる）。
以下に説明するよう、プラズマは管によって閉じ込められるものではなく、むしろスラスタ１にかけられる磁場および電磁場によって閉じ込められるものである。
このように、管は、二つの分離した区分によって構成され、またこの区分の間をチャンバがスラスタ１に沿って延長しうる。
管の一端においては、インジェクタ８が設けられている。
このインジェクタは、図１の矢印１０に示すように、イオン化可能ガスを管に噴射する。
このガスは、Ｘｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｈｅのような希ガス、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＨ４のような化合物、さらにはＣｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ（アルカリ金属）、Ｈｇのような金属からなることができる。
もっとも一般的に使用されるものは、イオン化にエネルギーをあまり要しないＸｅおよびＨ２である。
このインジェクタは、図１の矢印１０に示すように、イオン化可能ガスを管に噴射する。
このガスは、Ｘｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｈｅのような希ガス、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＨ４のような化合物、さらにはＣｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ（アルカリ金属）、Ｈｇのような金属からなることができる。
もっとも一般的に使用されるものは、イオン化にエネルギーをあまり要しないＸｅおよびＨ２である。
さらに、スラスタ１は、チャンバ６内に磁場を発生させる磁場発生器（ジェネレータ）を備えている。
図１の例においては、磁場発生器は、二つのコイル１２、１４を備えている。
これらのコイルは、チャンバ６内に磁場Ｂを発生させるが、その縦成分が図２に示されている。
図２に示すように、磁場の縦成分は、二つの最高点を有しており、その位置はコイルの位置に対応している。
第１コイル１２に対応する第１の最高点Ｂｍａｘ１は、インジェクタ付近に位置する。
これは、プラズマ閉じ込めに役立つのみであり、スラスタ１の動作には必ずしも必要ではない。
しかし、これには、長手方向にプラズマ電子を閉じ込めて磁気瓶効果によるイオン化が容易になるという利点があるとともに、さらに管の端部およびインジェクタノズルが浸食から保護されるという利点がある。
第２コイル１４に対応する第２の最高点Ｂｍａｘ２により、プラズマをチャンバ内に閉じ込めることが可能となる。
またこれにより、スラスタ１のイオン化ボリューム（この最高点の上流側）と加速ボリューム（第１最高点の下流側）とに分割される。
磁場最高点の縦成分の値は、以下のように適合化される。
二つの最高点の間（あるいはガスが噴射される第２最高点の下流側）においては、磁場の値は低い。
図１の例においては、チャンバのほぼ中央で磁場が最低値Ｂｍｉｎとなっている。
図１の例においては、磁場発生器は、二つのコイル１２、１４を備えている。
これらのコイルは、チャンバ６内に磁場Ｂを発生させるが、その縦成分が図２に示されている。
図２に示すように、磁場の縦成分は、二つの最高点を有しており、その位置はコイルの位置に対応している。
第１コイル１２に対応する第１の最高点Ｂｍａｘ１は、インジェクタ付近に位置する。
これは、プラズマ閉じ込めに役立つのみであり、スラスタ１の動作には必ずしも必要ではない。
しかし、これには、長手方向にプラズマ電子を閉じ込めて磁気瓶効果によるイオン化が容易になるという利点があるとともに、さらに管の端部およびインジェクタノズルが浸食から保護されるという利点がある。
第２コイル１４に対応する第２の最高点Ｂｍａｘ２により、プラズマをチャンバ内に閉じ込めることが可能となる。
またこれにより、スラスタ１のイオン化ボリューム（この最高点の上流側）と加速ボリューム（第１最高点の下流側）とに分割される。
磁場最高点の縦成分の値は、以下のように適合化される。
二つの最高点の間（あるいはガスが噴射される第２最高点の下流側）においては、磁場の値は低い。
図１の例においては、チャンバのほぼ中央で磁場が最低値Ｂｍｉｎとなっている。
スラスタ１のイオン化ボリューム（図１の例による磁場の二つの最高点の間）においては、磁場の径方向および垂直径方向の成分（すなわちスラスタ１の長手方向軸に対して垂直な平面における磁場の成分）は、スラスタ１の動作とは無関係であって、これらは、磁場の縦成分よりも強度が小さい方が好ましい。
実際に、磁場の径方向および垂直径方向の成分は、チャンバ内のイオンおよび電子の壁側への不要な動きを誘発して、スラスタ１の効率を減少させるだけである。
実際に、磁場の径方向および垂直径方向の成分は、チャンバ内のイオンおよび電子の壁側への不要な動きを誘発して、スラスタ１の効率を減少させるだけである。
スラスタ１の加速ボリューム（図１の例における磁場の第２最高点Ｂｍａｘ２の右側（下流側））において、磁場の方向がほぼ推力の方向となる。
したがって、磁場は、推力の軸に沿っていることが好ましい。
磁場の径方向および垂直径方向の成分は、できるだけ小さい方が好ましい。
したがって、磁場は、推力の軸に沿っていることが好ましい。
磁場の径方向および垂直径方向の成分は、できるだけ小さい方が好ましい。
したがって、イオン化ボリュームのみならず加速ボリュームにおいて、磁場は、スラスタ１の軸と実質的に平行になっているのが好ましい。
磁場とスラスタ１の軸４との間の角度は、好ましくは４５°未満であり、より好ましくは２０°未満である。
図１および図２の例においては、この角度は、ほぼ０°であるので、図２は、スラスタ１の軸に沿って描かれた磁場の強度のみならず、磁場の軸成分に対応している。
磁場とスラスタ１の軸４との間の角度は、好ましくは４５°未満であり、より好ましくは２０°未満である。
図１および図２の例においては、この角度は、ほぼ０°であるので、図２は、スラスタ１の軸に沿って描かれた磁場の強度のみならず、磁場の軸成分に対応している。
磁場発生器により発生した磁場の強度（Ｂｍａｘ１、Ｂｍａｘ２、Ｂｍｉｎ）は、好ましくは以下のように選択される。
最高値は、プラズマの電子がチャンバ内に閉じ込められるように選択される。
すなわち、Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎのミラー比の値が高くなればなるほど、電子がチャンバ内に多く閉じ込められる。
この値は、要望の（質量流量）推力密度や電磁イオン化フィールドのパワー（あるいは所定流量のパワー）に応じて選択することができ、磁場の第２最大点の通過後には９０％以上のガスがイオン化する。
下の値Ｂｍｉｎはコイルの位置に左右される。
これは、図４および図５の実施例を除いては、あまり関連性がない。
磁気瓶からの電子喪失率は、以下のように示される。
最高値は、プラズマの電子がチャンバ内に閉じ込められるように選択される。
すなわち、Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎのミラー比の値が高くなればなるほど、電子がチャンバ内に多く閉じ込められる。
この値は、要望の（質量流量）推力密度や電磁イオン化フィールドのパワー（あるいは所定流量のパワー）に応じて選択することができ、磁場の第２最大点の通過後には９０％以上のガスがイオン化する。
下の値Ｂｍｉｎはコイルの位置に左右される。
これは、図４および図５の実施例を除いては、あまり関連性がない。
磁気瓶からの電子喪失率は、以下のように示される。
所定質量流量および所定推力の場合、αｌｏｓｔが小さければ、同じ流量およびイオン化率においてイオン化力が減少する。
さらに、磁場は、好ましくはイオンが磁場にほとんど反応しないように選択される。
すなわち、磁場の値は、推進ガスのイオンが磁場によって逸脱しないよう充分に低い。
この状態により、推力ガスのイオンが管内をほぼ真っ直ぐに飛び、これにより推力を改善する。
イオンサイクロトロン振動数は、以下のように表される。
ｆＩＣＲ＝ｑ．Ｂｍａｘ／２πＭ
すなわち、磁場の値は、推進ガスのイオンが磁場によって逸脱しないよう充分に低い。
この状態により、推力ガスのイオンが管内をほぼ真っ直ぐに飛び、これにより推力を改善する。
イオンサイクロトロン振動数は、以下のように表される。
ｆＩＣＲ＝ｑ．Ｂｍａｘ／２πＭ
イオンサイクロトロン振動数がイオン衝突数よりもかなり小さい（あるいはイオンホール比率が１未満）場合、イオンは磁化していないと定義される。
ｆＩＣＲ＜＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
ｆＩＣＲ＜＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
ここでｑは電荷であり、Ｍはイオン質量であり、Ｂｍａｘは磁場の最高値である。
この制約において、ｆＩＣＲはイオンサイクロトロン共鳴振動数であって、イオンが磁力線周囲を旋回する振動数である。
この制約は、衝突周期と比較して、磁場によってイオンの動きがほとんど変化しないほどチャンバ内での旋回時間は長いという事実を表している。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎは、それ自体公知であるが以下のように定義される。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ＝Ｎ．σ．ＶＴＨ
この制約において、ｆＩＣＲはイオンサイクロトロン共鳴振動数であって、イオンが磁力線周囲を旋回する振動数である。
この制約は、衝突周期と比較して、磁場によってイオンの動きがほとんど変化しないほどチャンバ内での旋回時間は長いという事実を表している。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎは、それ自体公知であるが以下のように定義される。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ＝Ｎ．σ．ＶＴＨ
ここで、Ｎは電子密度量であり、σは電子−イオン衝突断面積であり、ＶＴＨは電子熱速度である。
熱速度は、以下のように表される。
熱速度は、以下のように表される。
ここでＫはマイクロスコピカルボルツマン定数であり、Ｔは温度であり、ｍｃは電子質量である。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎは、密度Ｎおよび温度Ｔの電子雲において１イオンが１秒あたり衝突する数を表す。
ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎは、密度Ｎおよび温度Ｔの電子雲において１イオンが１秒あたり衝突する数を表す。
好ましくは、磁場の最大値を
ｆＩＣＲ＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ／２
となるように、さらには、
ｆＩＣＲ＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ／１０
とさえなるように選択する。
ｆＩＣＲ＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ／２
となるように、さらには、
ｆＩＣＲ＜ｆｉｏｎ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ／１０
とさえなるように選択する。
このように、スラスタ１のイオンサイクロトロン共鳴周期は、チャンバ内またはスラスタ１内のイオン衝突周期より少なくとも２倍長い。
これは、スラスタ１のイオン化ボリューム内でのガス閉じ込めが充分なためなお可能であり、以下に示す数値例によって証明される。
まず、イオンは磁場にほとんど反応しないという事実は、イオンおよび電子ビームを集中させる際にスラスタ１の出力を助力し、それによってスループットを増加させる。
またこれは、イオンがスラスタ１から出た後に磁場線に残留するのを避けることになるのであって、正味推力の発生を確実にする。
まず、イオンは磁場にほとんど反応しないという事実は、イオンおよび電子ビームを集中させる際にスラスタ１の出力を助力し、それによってスループットを増加させる。
またこれは、イオンがスラスタ１から出た後に磁場線に残留するのを避けることになるのであって、正味推力の発生を確実にする。
さらに、スラスタ１は、チャンバ６内に電磁場を発生させる電磁場発生器を備えている。
図１の例においては、電磁場発生器は、それぞれコイル１２、１４付近に位置する第１共振空洞１６と第２共振空洞１８とからなる。
第１共振空洞１６は、空洞内の二つの磁場最高点の間に、あるいは少なくとも、最高点Ｂｍａｘ２側からインジェクタ側（上流側）に、振動電磁場を発生するように構成されている。
この振動電磁場はイオン化フィールドであって、９００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚのマイクロ波領域の振動数ｆＥ１を有する。
この電磁場の振動数は、好ましくは、磁場の局所値（ｌｏｃａｌ ｖａｌｕｅ）に適合しており、イオン化の主要部が電子サイクロトロン共鳴によるものである。
具体的には、磁場の所定値Ｂｒｅｓの場合、電子サイクロトロン共鳴振動数ｆＥＣＲは、以下の式で与えられる。
ｆＥＣＲ＝ｅＢｒｅｓ／２πｍ
図１の例においては、電磁場発生器は、それぞれコイル１２、１４付近に位置する第１共振空洞１６と第２共振空洞１８とからなる。
第１共振空洞１６は、空洞内の二つの磁場最高点の間に、あるいは少なくとも、最高点Ｂｍａｘ２側からインジェクタ側（上流側）に、振動電磁場を発生するように構成されている。
この振動電磁場はイオン化フィールドであって、９００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚのマイクロ波領域の振動数ｆＥ１を有する。
この電磁場の振動数は、好ましくは、磁場の局所値（ｌｏｃａｌ ｖａｌｕｅ）に適合しており、イオン化の主要部が電子サイクロトロン共鳴によるものである。
具体的には、磁場の所定値Ｂｒｅｓの場合、電子サイクロトロン共鳴振動数ｆＥＣＲは、以下の式で与えられる。
ｆＥＣＲ＝ｅＢｒｅｓ／２πｍ
ここでｅは電荷であり、ｍは電子質量である。
この電磁場振動数値は、電子サイクロトロン共鳴による推力ガスのイオン化を最大化するように適合している。
電磁場振動数値ｆＥ１は、電磁場が最高になる計算した電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）振動数と等しいことが好ましい。
もちろん、これは近似値に他ならない。
なぜなら、磁場の強度は軸に沿って変化するものであるし、電磁場は局所的に与えられており単独点に与えられるものではないからである。
この電磁場振動数値は、電子サイクロトロン共鳴による推力ガスのイオン化を最大化するように適合している。
電磁場振動数値ｆＥ１は、電磁場が最高になる計算した電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）振動数と等しいことが好ましい。
もちろん、これは近似値に他ならない。
なぜなら、磁場の強度は軸に沿って変化するものであるし、電磁場は局所的に与えられており単独点に与えられるものではないからである。
この好ましい値とは、厳密には同じではない振動数値を選択できるのであって、ＥＣＲ振動数から±１０％の範囲が好ましい。
±５％の範囲であれば、より良好な結果となる。
また、イオン化ボリュームまたはチャンバを通過する際に、少なくとも５０％の推進ガスがイオン化することが好ましい。
このようなイオン化ガスの量は、イオン化のため電子サイクロトロンを利用することで可能となる。
もし電磁場の振動数が上記所定の±１０％の範囲を超えて変化する場合、推力ガスのイオン化の程度は、好ましい値である５０％よりも低下しがちである。
イオン化ボリュームにおける電磁場の電気成分の方向は、好ましくは磁場方向に垂直である。
すなわち、どのような場所においても、局所磁場と電磁場の局所振動電気成分との間の角度が、好ましくは６０〜９０°、より好ましくは７５〜９０°である。
これはＥＣＲによるイオン化を最適化に適合したものである。
図１の例において、電磁場の電子成分は、垂直径方向または径方向であり、長手方向軸に対して垂直な平面内に含まれ、長手方向を通過するこの平面の直線に対して直交している。
これは共振空間の共振モードを選択することで容易に得られる。
図１の例において、電磁場は、ＴＥ１１１モードで共振する。
また、垂直径方向のフィールドは、イオン化ボリューム内のプラズマ閉じ込めを改善したり、チャンバ壁との接触を制限したりするにつき有利である。
電磁場の電子成分の方向は、この好ましい垂直径方向から変化しうるものの、好ましくは、電磁場と垂直径方向との間の角度は、４５°未満、より好ましくは２０°未満である。
±５％の範囲であれば、より良好な結果となる。
また、イオン化ボリュームまたはチャンバを通過する際に、少なくとも５０％の推進ガスがイオン化することが好ましい。
このようなイオン化ガスの量は、イオン化のため電子サイクロトロンを利用することで可能となる。
もし電磁場の振動数が上記所定の±１０％の範囲を超えて変化する場合、推力ガスのイオン化の程度は、好ましい値である５０％よりも低下しがちである。
イオン化ボリュームにおける電磁場の電気成分の方向は、好ましくは磁場方向に垂直である。
すなわち、どのような場所においても、局所磁場と電磁場の局所振動電気成分との間の角度が、好ましくは６０〜９０°、より好ましくは７５〜９０°である。
これはＥＣＲによるイオン化を最適化に適合したものである。
図１の例において、電磁場の電子成分は、垂直径方向または径方向であり、長手方向軸に対して垂直な平面内に含まれ、長手方向を通過するこの平面の直線に対して直交している。
これは共振空間の共振モードを選択することで容易に得られる。
図１の例において、電磁場は、ＴＥ１１１モードで共振する。
また、垂直径方向のフィールドは、イオン化ボリューム内のプラズマ閉じ込めを改善したり、チャンバ壁との接触を制限したりするにつき有利である。
電磁場の電子成分の方向は、この好ましい垂直径方向から変化しうるものの、好ましくは、電磁場と垂直径方向との間の角度は、４５°未満、より好ましくは２０°未満である。
加速ボリュームにおいては、電磁場の振動数は、好ましくはＥＣＲ振動数と同じか近似値になるよう選択される。
これにより、上記第２式で示されるように、磁化重動力の強度が、電磁場最大点の両面で加速する。
再び、電磁力の振動数は、ＥＣＲ振動数と厳密に等しいものである必要はない。
上記の同じ範囲が振動数に、また磁場と電磁場との間の角度に当てはまる。
この段階においては、イオン化および加速に使用される電磁場の振動数は、等しいことに注目すべきであるが、これにより電磁場発生器を単純化できる。
なぜなら、両共振空間を駆動するため同じマイクロ波発生器を使用することが可能となるからである。
これにより、上記第２式で示されるように、磁化重動力の強度が、電磁場最大点の両面で加速する。
再び、電磁力の振動数は、ＥＣＲ振動数と厳密に等しいものである必要はない。
上記の同じ範囲が振動数に、また磁場と電磁場との間の角度に当てはまる。
この段階においては、イオン化および加速に使用される電磁場の振動数は、等しいことに注目すべきであるが、これにより電磁場発生器を単純化できる。
なぜなら、両共振空間を駆動するため同じマイクロ波発生器を使用することが可能となるからである。
さらに、電磁場の電子成分は、磁化重動力を最大化するよう、径方向または垂直径方向にあることが好ましい。
さらに、垂直径方向の電磁場の電子成分は、スラスタ１の出力部でプラズマビームを集中させる。
電磁場の電子成分と径方向または垂直径方向とは、繰り返すが、好ましくは４５°未満、より好ましくは２０°未満である。
さらに、垂直径方向の電磁場の電子成分は、スラスタ１の出力部でプラズマビームを集中させる。
電磁場の電子成分と径方向または垂直径方向とは、繰り返すが、好ましくは４５°未満、より好ましくは２０°未満である。
図２は、図１のスラスタ１の軸に沿った磁場および電磁場の強度を示すグラフである。
磁場および電磁場の強度は、垂直軸に沿ってプロットされている。
スラスタ１の軸に沿った位置が、水平軸に沿ってプロットされている。
上に記したとおり、スラスタ１の軸にほぼ平行な磁場の強度は、二つの最高点を有している。
電磁場の電子成分の強度は、第１最高点Ｅｍａｘ１を第１共振空間の中央面に有しており、第２最高点Ｅｍａｘ２を第２共振空間の中央面に有している。
第１最高点の強度値は、イオン化チャンバ内の質量流量とともに選択される。
第２最高点の強度値は、スラスタ１の出力部で必要なＩｓｐに適合している。
図２の例において、電磁場の第１最高点と第２最高点の振動数は等しい。
実際にも、共振空洞は等しいものであり、同じマイクロ波発生器によって駆動している。
図２の例において、スラスタ１の軸に沿った発生源は、インジェクタのノズル部である。
磁場および電磁場の強度は、垂直軸に沿ってプロットされている。
スラスタ１の軸に沿った位置が、水平軸に沿ってプロットされている。
上に記したとおり、スラスタ１の軸にほぼ平行な磁場の強度は、二つの最高点を有している。
電磁場の電子成分の強度は、第１最高点Ｅｍａｘ１を第１共振空間の中央面に有しており、第２最高点Ｅｍａｘ２を第２共振空間の中央面に有している。
第１最高点の強度値は、イオン化チャンバ内の質量流量とともに選択される。
第２最高点の強度値は、スラスタ１の出力部で必要なＩｓｐに適合している。
図２の例において、電磁場の第１最高点と第２最高点の振動数は等しい。
実際にも、共振空洞は等しいものであり、同じマイクロ波発生器によって駆動している。
図２の例において、スラスタ１の軸に沿った発生源は、インジェクタのノズル部である。
以下の数値は、本発明を例証するものである。
ガス流は６ｍｇ／秒であり、またマイクロ波出力は約１５５０Ｗであり、これにつき〜３５０Ｗはイオン化のためであり〜１２００Ｗは約１２０ｍＮ推力の加速のためである。
マイクロ波振動数は、約３ＧＨｚである。
磁場の強度は、約１８０ｍＴの最大点と、−５７ｍＴの最小点とを有している。
また、図２は、共振空洞配置位置における磁場のＢｒｅｓ値を示している。
上記のように、電磁場の振動数は、好ましくはＥＣＲ振動数ｅＢｒｅｓ／２πｍに等しい。
ガス流は６ｍｇ／秒であり、またマイクロ波出力は約１５５０Ｗであり、これにつき〜３５０Ｗはイオン化のためであり〜１２００Ｗは約１２０ｍＮ推力の加速のためである。
マイクロ波振動数は、約３ＧＨｚである。
磁場の強度は、約１８０ｍＴの最大点と、−５７ｍＴの最小点とを有している。
また、図２は、共振空洞配置位置における磁場のＢｒｅｓ値を示している。
上記のように、電磁場の振動数は、好ましくはＥＣＲ振動数ｅＢｒｅｓ／２πｍに等しい。
以下の数値は、２０ｋｍ／秒の噴射速度および１００Ｎ／ｍ２を越える推力密度をもたらすスラスタ１の例示である。
前記管は、内径４０ｍｍ、外径４８ｍｍで長さ２６０ｍｍのＢＮ管である、インジェクタは、管に入ったときには１３０ｍ／秒で、質量流量−６ｍｇ／秒でＸｅを供給する。
前記管は、内径４０ｍｍ、外径４８ｍｍで長さ２６０ｍｍのＢＮ管である、インジェクタは、管に入ったときには１３０ｍ／秒で、質量流量−６ｍｇ／秒でＸｅを供給する。
第１磁場最高点Ｂｍａｘ１は、インジェクタのノズルから２０ｍｍのＸＢ１に位置し、磁場強度Ｂｍａｘ１は、〜１８０ｍＴである。
電磁場の第１共振空洞は、インジェクタのノズルから１２５ｍｍのＸＥ１に位置し、電磁場強度Ｅ１は、〜４１０００Ｖ／ｍである。
第１磁場最高点Ｂｍａｘ２は、インジェクタのノズルから１７０ｍｍのＸＢ２位置し、磁場強度Ｂｍａｘ２は、〜１８０ｍＴである。
電磁場の第２共振空洞は、インジェクタのノズルから２０５ｍｍのＸＥ２に位置し、電磁場強度Ｅ２は、〜７７０００Ｖ／ｍである。
電磁場の第１共振空洞は、インジェクタのノズルから１２５ｍｍのＸＥ１に位置し、電磁場強度Ｅ１は、〜４１０００Ｖ／ｍである。
第１磁場最高点Ｂｍａｘ２は、インジェクタのノズルから１７０ｍｍのＸＢ２位置し、磁場強度Ｂｍａｘ２は、〜１８０ｍＴである。
電磁場の第２共振空洞は、インジェクタのノズルから２０５ｍｍのＸＥ２に位置し、電磁場強度Ｅ２は、〜７７０００Ｖ／ｍである。
加速ボリューム（Ｘ＞ＸＢ２）に流入する約９０％のガスがイオン化される。
ｑ＝ｅでありＭ＝１３０オームであるので、ｆＩＣＲは１５．９Ｍｈｚである。
このように、イオンホールパラメータは、０．２であり、よってイオンは磁場の影響をほとんど受けない。
このように、イオンホールパラメータは、０．２であり、よってイオンは磁場の影響をほとんど受けない。
この値は例示である。
これらは、本発明のスラスタ１は、同時に１５ｋｍ／秒を越える噴射速度および１００Ｎ／ｍ２を越える推力密度を可能にすることを例証している。
工程に関しては、図１のスラスタ１は、以下のように動作する。
ガスがチャンバへ噴射される。
それから、第１磁場および第１電磁場を受け、それから少なくとも部分的にイオン化する。
部分的にイオン化したガスは、磁場のピーク値を超えて通過する。
それからイオン化したガスは、磁化重動力によりそれを加速させる第２磁場および第２電磁場を受ける。
イオン化と加速とは別々のものであり、順に生じ、独立して制御可能である。
これらは、本発明のスラスタ１は、同時に１５ｋｍ／秒を越える噴射速度および１００Ｎ／ｍ２を越える推力密度を可能にすることを例証している。
工程に関しては、図１のスラスタ１は、以下のように動作する。
ガスがチャンバへ噴射される。
それから、第１磁場および第１電磁場を受け、それから少なくとも部分的にイオン化する。
部分的にイオン化したガスは、磁場のピーク値を超えて通過する。
それからイオン化したガスは、磁化重動力によりそれを加速させる第２磁場および第２電磁場を受ける。
イオン化と加速とは別々のものであり、順に生じ、独立して制御可能である。
しかし、ここに記載のスラスタは、ＥＣＲに依拠しており、図１の例においては、スラスタは要望の磁場を発生させるコイルに依存している。
ＥＣＲは非常に有用なガスイオン化の方法であるものの、そのような放出を開始することは困難である。
また、インピーダンスの整合実現も困難である。
さらに、軸方向の磁場発生用コイルの使用は、出力を消費するものである。
またさらに、コイルがスラスタ外部に発生する磁場は、その他の装置に著しく影響を与え、破壊さえすることがある。
その他、コイルが超伝導物質でない限り、発熱してしまう。
このように、コイルはスラスタのエネルギー効率に悪影響を与え、またコイル用に熱制御システムを設ける必要があるので、システム全体質量に悪影響を与える。
ＥＣＲは非常に有用なガスイオン化の方法であるものの、そのような放出を開始することは困難である。
また、インピーダンスの整合実現も困難である。
さらに、軸方向の磁場発生用コイルの使用は、出力を消費するものである。
またさらに、コイルがスラスタ外部に発生する磁場は、その他の装置に著しく影響を与え、破壊さえすることがある。
その他、コイルが超伝導物質でない限り、発熱してしまう。
このように、コイルはスラスタのエネルギー効率に悪影響を与え、またコイル用に熱制御システムを設ける必要があるので、システム全体質量に悪影響を与える。
このように、良好な噴射速度および汎用性を有するスラスタが必要である。
また、容易に製造できるスラスタが必要である。
さらに、従来技術よりも強力で、使用容易で、軽量のスラスタが必要である。
その上、熱発生が少なく、故障耐性のあるスラスタが必要である。
これは、定方向の体積力を与えることにより両粒子が高速で加速する装置である。
また、容易に製造できるスラスタが必要である。
さらに、従来技術よりも強力で、使用容易で、軽量のスラスタが必要である。
その上、熱発生が少なく、故障耐性のあるスラスタが必要である。
これは、定方向の体積力を与えることにより両粒子が高速で加速する装置である。
そこで、本発明は、以下のスラスタを提供するものである。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するようにこのイオナイザ（１２４）の下流側に配置して構成した少なくとも１つの磁場発生器（１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように一部（１２）をこのイオナイザ（１２４）の上流側に、他の一部（１４）を下流側に配置して構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、以下からなる推力発生方法を提供するものである。
推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
メインチャンバ（６）を部分的に妨害するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする。
推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するようにこのイオナイザ（１２４）の下流側に配置して構成した少なくとも１つの磁場発生器（１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように一部（１２）をこのイオナイザ（１２４）の上流側に、他の一部（１４）を下流側に配置して構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、以下からなる推力発生方法を提供するものである。
推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
メインチャンバ（６）を部分的に妨害するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする。
推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする。
この発明によれば、良好な噴射速度および汎用性を有するスラスタを実現できる。
また、スラスタを容易に製造できる。
さらに、従来技術よりも強力で、使用容易で、軽量のスラスタを実現できる。
その上、熱発生が少なく、故障耐性のあるスラスタを実現できる。
また、スラスタを容易に製造できる。
さらに、従来技術よりも強力で、使用容易で、軽量のスラスタを実現できる。
その上、熱発生が少なく、故障耐性のあるスラスタを実現できる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
まず最初に、推進剤は、その噴射により推力を生じる物質と定義される。
例えば、推進剤はガスである。
それは固体でもありうる。
例えば、推進剤はガスである。
それは固体でもありうる。
図３は、本発明の第１実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図３のスラスタ１は、インジェクタ８とメインチャンバ６との間に、メインチャンバ６を部分的に妨害するように構成した妨害手段５０を有している。
すなわち、図３においては、第１に、推力の軸４を定めるメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、インジェクタ８の下流側でメインチャンバ６の上流側に位置する、メインチャンバ６を部分的に妨害するように構成した妨害手段５０とが示されている。
これにより、噴射したガスが、まずメインチャンバ６に沿って妨害手段の側面を通過する前に妨害手段によって反射する。
反射した後、上流側圧力が下流側圧力よりも強いため、ガスはメインチャンバ下流側に戻る。
これにより、メインチャンバ６内での流動が均一になるとともにメインチャンバ６内の中性原子の密度勾配が制限され、エネルギー性電子がイオン化領域内部で多かれ少なかれ均一に分配される。
妨害手段５０は、メインチャンバ６内で磁場および電磁場が発生するよう不導体物質で形成されるが、低誘電率のセラミックスやクオーツやガラスやその他の材料を使用できる。
したがって、磁場および電磁場はあまり混乱しない。妨害手段５０の形状は、スラスタ１の出力部で必要なプラズマ流に適合させている。
この形状は、例えば管２の形状のように形成されている。
図３の例においては、妨害手段５０は、メインチャンバを部分的に妨害する二つの複合体からなる。
第１妨害手段５０は、ディスク５１である。
第２妨害手段は、環状隔壁（ダイアフラム）４９である。
図３のスラスタ１は、インジェクタ８とメインチャンバ６との間に、メインチャンバ６を部分的に妨害するように構成した妨害手段５０を有している。
すなわち、図３においては、第１に、推力の軸４を定めるメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、インジェクタ８の下流側でメインチャンバ６の上流側に位置する、メインチャンバ６を部分的に妨害するように構成した妨害手段５０とが示されている。
これにより、噴射したガスが、まずメインチャンバ６に沿って妨害手段の側面を通過する前に妨害手段によって反射する。
反射した後、上流側圧力が下流側圧力よりも強いため、ガスはメインチャンバ下流側に戻る。
これにより、メインチャンバ６内での流動が均一になるとともにメインチャンバ６内の中性原子の密度勾配が制限され、エネルギー性電子がイオン化領域内部で多かれ少なかれ均一に分配される。
妨害手段５０は、メインチャンバ６内で磁場および電磁場が発生するよう不導体物質で形成されるが、低誘電率のセラミックスやクオーツやガラスやその他の材料を使用できる。
したがって、磁場および電磁場はあまり混乱しない。妨害手段５０の形状は、スラスタ１の出力部で必要なプラズマ流に適合させている。
この形状は、例えば管２の形状のように形成されている。
図３の例においては、妨害手段５０は、メインチャンバを部分的に妨害する二つの複合体からなる。
第１妨害手段５０は、ディスク５１である。
第２妨害手段は、環状隔壁（ダイアフラム）４９である。
図４は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図４のスラスタ１は、クワイエットチャンバ４８を有している。
すなわち、図４においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、インジェクタ８の下流側でメインチャンバ６の上流側に位置する、イオン化可能ガスを受け入れるように構成したクワイエットチャンバ４８とが示されている。
このクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６の上流側に位置する。
クワイエットチャンバ４８は、磁場の第１最大点Ｂｍａｘ１によって作られるバリアを越えて通過することがある高エネルギーの電子からインジェクタノズルを保護するという利点がある。
このようなクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６における流動均一性を改良し、チャンバ内の密度勾配を制限する。
このようなクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６における流動均一性を改良しチャンバ内の密度勾配を制限するために、妨害手段と結合させることもできる。
クワイエットチャンバ４８が妨害手段５０と結合した場合には、クワイエットチャンバ４８は妨害手段５０の上流側に配置する。
図４のスラスタ１は、クワイエットチャンバ４８を有している。
すなわち、図４においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、インジェクタ８の下流側でメインチャンバ６の上流側に位置する、イオン化可能ガスを受け入れるように構成したクワイエットチャンバ４８とが示されている。
このクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６の上流側に位置する。
クワイエットチャンバ４８は、磁場の第１最大点Ｂｍａｘ１によって作られるバリアを越えて通過することがある高エネルギーの電子からインジェクタノズルを保護するという利点がある。
このようなクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６における流動均一性を改良し、チャンバ内の密度勾配を制限する。
このようなクワイエットチャンバ４８は、メインチャンバ６における流動均一性を改良しチャンバ内の密度勾配を制限するために、妨害手段と結合させることもできる。
クワイエットチャンバ４８が妨害手段５０と結合した場合には、クワイエットチャンバ４８は妨害手段５０の上流側に配置する。
図５は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図５のスラスタ１は、圧縮チャンバ５８を有している。
この圧縮チャンバ５８はインジェクタ８である。
かかる圧縮チャンバ５８は、例えば温度変化により推進剤を要望の圧力にするように構成されている。
また推進剤は、機械的に閉鎖チャンバの体積を減少させることによって要望の圧力にすることもできる。
また、圧縮チャンバ５８には上流側連絡手段５９と下流側連絡手段６１とを設け、上流側連絡手段５９の表面合計が下流側孔部の表面合計よりも大きくなっているというような連続した手段でガスを圧縮することも可能である。
よって、圧縮チャンバ５８は、流れ方向にほぼ収束した形状でありうる。
図５の例においては、圧縮チャンバは、テーパ状になっている。
これにより、例えば気体雰囲気のようなスラスタ１を包囲するガスを圧縮する。
スラスタを有する宇宙船の場合は、スラスタを包囲するガスは、スラスタ外部のガス（宇宙船外部のガス）である。
このガスは、メインチャンバ上流側で要望の圧力および密度を得るため圧縮される。
このような圧力および密度は、スラスタの状態（すなわち要望の推力および特定のインパルス）を制御するに適するようになっている。
したがって、推進剤を貯留する必要はない。
このような圧縮チャンバは、非常に希薄な状態の超高層大気を利用し、さらには太陽風として知られた惑星間プラズマを利用することさえもできる。
より低い高度では、気体雰囲気の圧力は、スラスタ１に必要な圧力よりも大きい。
図５のスラスタ１は、圧縮チャンバ５８を有している。
この圧縮チャンバ５８はインジェクタ８である。
かかる圧縮チャンバ５８は、例えば温度変化により推進剤を要望の圧力にするように構成されている。
また推進剤は、機械的に閉鎖チャンバの体積を減少させることによって要望の圧力にすることもできる。
また、圧縮チャンバ５８には上流側連絡手段５９と下流側連絡手段６１とを設け、上流側連絡手段５９の表面合計が下流側孔部の表面合計よりも大きくなっているというような連続した手段でガスを圧縮することも可能である。
よって、圧縮チャンバ５８は、流れ方向にほぼ収束した形状でありうる。
図５の例においては、圧縮チャンバは、テーパ状になっている。
これにより、例えば気体雰囲気のようなスラスタ１を包囲するガスを圧縮する。
スラスタを有する宇宙船の場合は、スラスタを包囲するガスは、スラスタ外部のガス（宇宙船外部のガス）である。
このガスは、メインチャンバ上流側で要望の圧力および密度を得るため圧縮される。
このような圧力および密度は、スラスタの状態（すなわち要望の推力および特定のインパルス）を制御するに適するようになっている。
したがって、推進剤を貯留する必要はない。
このような圧縮チャンバは、非常に希薄な状態の超高層大気を利用し、さらには太陽風として知られた惑星間プラズマを利用することさえもできる。
より低い高度では、気体雰囲気の圧力は、スラスタ１に必要な圧力よりも大きい。
図６は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図６のスラスタ１は、膨張チャンバ６０を有している。
この膨張チャンバ６０はインジェクタ８である。
膨張チャンバ６０には、上流側連絡手段５９と下流側連絡手段６１とを設ける。
下流側連絡手段６１の表面合計は、上流側連絡手段５９の表面合計よりも大きくなっている。
よって、膨張チャンバ６０は、流れ方向にほぼ広がった形状でありうる。
これにより、メインチャンバ６上流側で要望の圧力および密度を得るため、例えば気体雰囲気のようなスラスタ１を包囲するガスが膨張することになる。
したがって、推進剤を貯留する必要はない。このような膨張チャンバは、気体雰囲気の圧力および密度が必要以上に大きいところの気体雰囲気を利用できる。
上流側連絡手段５９は、膨張チャンバ６０壁の開口部でありうる。
上流側連絡手段５９は、バルブで制御される。
図６のスラスタ１は、膨張チャンバ６０を有している。
この膨張チャンバ６０はインジェクタ８である。
膨張チャンバ６０には、上流側連絡手段５９と下流側連絡手段６１とを設ける。
下流側連絡手段６１の表面合計は、上流側連絡手段５９の表面合計よりも大きくなっている。
よって、膨張チャンバ６０は、流れ方向にほぼ広がった形状でありうる。
これにより、メインチャンバ６上流側で要望の圧力および密度を得るため、例えば気体雰囲気のようなスラスタ１を包囲するガスが膨張することになる。
したがって、推進剤を貯留する必要はない。このような膨張チャンバは、気体雰囲気の圧力および密度が必要以上に大きいところの気体雰囲気を利用できる。
上流側連絡手段５９は、膨張チャンバ６０壁の開口部でありうる。
上流側連絡手段５９は、バルブで制御される。
すなわち、図５および図６においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８とを開示し、前記噴射されたイオン化可能ガスはスラスタ１を包囲するガスであるものを開示している。
再び、これにより、推進剤の貯蔵の必要性をなくすか減少させる。
再び、これにより、推進剤の貯蔵の必要性をなくすか減少させる。
図７は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図７のスラスタ１は、イオン化可能ガスをメインチャンバ６のイオン化領域に直接噴射するように構成したインジェクタ８を備えている。
図７のスラスタ１は、イオン化可能ガスをメインチャンバ６のイオン化領域に直接噴射するように構成したインジェクタ８を備えている。
すなわち、図７においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８とを開示し、前記インジェクタ８は、イオン化可能ガスをメインチャンバ６のイオン化フィールドに噴射するように構成したものを開示している。
これは、エネルギー電子密度が最も高くなるところにイオン化可能ガスを噴射できるという利点がある。
したがって、イオン化衝突数が多くなる。
この噴射は、メインチャンバ６の管２の壁に設けたスロット５４を介してなしうる。
噴射ガス流はスロットの噴射ガス流と対称となるため、噴射したガスの均一性を改良できる。
また、噴射は、メインチャンバ６の管２の壁に設けた少なくとも一つの孔５６を介してもなしうる。
これにより、噴射ガスの流圧によってより迅速にメインチャンバ６の高エネルギー電子密度の状態の中央領域に到着するため、イオン化効率も改良できる。
図７の例においては、スロット５４および孔５６を介してガスがメインチャンバ６のイオン化領域に噴射される。
エネルギー電子がイオン化領域で均一に分布していない場合でも電子分布が最大となる同じ位置で中性原子密度を高めることにより、イオン化効率を改良できる。
したがって、スラスタの全体エネルギー効率が改良される。
これは、エネルギー電子密度が最も高くなるところにイオン化可能ガスを噴射できるという利点がある。
したがって、イオン化衝突数が多くなる。
この噴射は、メインチャンバ６の管２の壁に設けたスロット５４を介してなしうる。
噴射ガス流はスロットの噴射ガス流と対称となるため、噴射したガスの均一性を改良できる。
また、噴射は、メインチャンバ６の管２の壁に設けた少なくとも一つの孔５６を介してもなしうる。
これにより、噴射ガスの流圧によってより迅速にメインチャンバ６の高エネルギー電子密度の状態の中央領域に到着するため、イオン化効率も改良できる。
図７の例においては、スロット５４および孔５６を介してガスがメインチャンバ６のイオン化領域に噴射される。
エネルギー電子がイオン化領域で均一に分布していない場合でも電子分布が最大となる同じ位置で中性原子密度を高めることにより、イオン化効率を改良できる。
したがって、スラスタの全体エネルギー効率が改良される。
図８は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図８のスラスタ１は、メインチャンバ６に沿ってイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８を有している。
これにより、軸方向の均一性に対する上流側噴射の影響を制限できる。
したがって、これにより、メインチャンバ６に沿ったガスの均一性を改良できる。
図８の例においては、ガスは、管２の壁の一定間隔で離間した開口部を介して噴射される。
図８のスラスタ１は、メインチャンバ６に沿ってイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８を有している。
これにより、軸方向の均一性に対する上流側噴射の影響を制限できる。
したがって、これにより、メインチャンバ６に沿ったガスの均一性を改良できる。
図８の例においては、ガスは、管２の壁の一定間隔で離間した開口部を介して噴射される。
図９は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図１０は、図９のスラスタ１の軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図９のスラスタ１は、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有している。
またスラスタ１は、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８を有している。
さらに、スラスタ１は、前記軸４に沿って少なくとも一つの第１最高点を有しており、前記軸４に沿って軸方向に減少する磁場を発生するように構成した第１磁場発生器１２を有している。
またスラスタ１は、前記第１最高点の下流側にメインチャンバ６にイオン化領域と、このマイクロ波イオン化フィールドの下流側に磁化重動加速フィールドとを発生するように構成したイオナイザ１２４を有している。
すなわち、図９においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８とを開示し、前記第１磁場発生器１２、１４は、コイルを有していないものを開示している。
これにより、スラスタ１は重動力の使用が可能となり、軸方向で減少する磁場を利用できる。
これにより、磁場発生器１２につきコイルではなく磁石および電磁石の使用が可能となり、よってコイルの質量や熱といった問題を回避できる。
図１０は、図９のスラスタ１の軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図９のスラスタ１は、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有している。
またスラスタ１は、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８を有している。
さらに、スラスタ１は、前記軸４に沿って少なくとも一つの第１最高点を有しており、前記軸４に沿って軸方向に減少する磁場を発生するように構成した第１磁場発生器１２を有している。
またスラスタ１は、前記第１最高点の下流側にメインチャンバ６にイオン化領域と、このマイクロ波イオン化フィールドの下流側に磁化重動加速フィールドとを発生するように構成したイオナイザ１２４を有している。
すなわち、図９においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８とを開示し、前記第１磁場発生器１２、１４は、コイルを有していないものを開示している。
これにより、スラスタ１は重動力の使用が可能となり、軸方向で減少する磁場を利用できる。
これにより、磁場発生器１２につきコイルではなく磁石および電磁石の使用が可能となり、よってコイルの質量や熱といった問題を回避できる。
この実施例においては、スラスタ１は、真空の透磁率を越える物質で形成される磁気回路６８を有している。
これにより、有用な位置で効率的に磁場をかけることができる。
さらに、それにより、他の宇宙船サブシステムに外乱を与えうる大きなスラスタ外部のフリンジ磁場を回避できる。
また、これにより、要望の位置で同様の磁場発生のために使用される電磁石の消費出力の減少が可能となる。
電磁回路６８は、メインチャンバ６の軸とほぼ平行に磁場を発生するように構成されている。
これは、重動力を発生させそれを良好にするという利点がある。
この電磁回路６８の磁場は、下流側で広がっている。
これにより、下流側でのプラズマの磁場からの引き離しが容易になる。
これにより、プラズマビームの広がりを少なくし、よって推力を改良できる。
磁気回路は、非連続のものでもよい。
すなわち、磁気回路は、真空の比透磁率と等しい比透磁率を有する領域または要素を有している。
磁気回路の形状は、スラスタ出力で必要なプラズマ流に適合するようになっている。
この形状は、例えば管２の形状となっている。
この磁気回路６８の別の利点は、複合体を使用できることである。
これにより、有用な位置で効率的に磁場をかけることができる。
さらに、それにより、他の宇宙船サブシステムに外乱を与えうる大きなスラスタ外部のフリンジ磁場を回避できる。
また、これにより、要望の位置で同様の磁場発生のために使用される電磁石の消費出力の減少が可能となる。
電磁回路６８は、メインチャンバ６の軸とほぼ平行に磁場を発生するように構成されている。
これは、重動力を発生させそれを良好にするという利点がある。
この電磁回路６８の磁場は、下流側で広がっている。
これにより、下流側でのプラズマの磁場からの引き離しが容易になる。
これにより、プラズマビームの広がりを少なくし、よって推力を改良できる。
磁気回路は、非連続のものでもよい。
すなわち、磁気回路は、真空の比透磁率と等しい比透磁率を有する領域または要素を有している。
磁気回路の形状は、スラスタ出力で必要なプラズマ流に適合するようになっている。
この形状は、例えば管２の形状となっている。
この磁気回路６８の別の利点は、複合体を使用できることである。
磁場発生器１２、１４は、少なくとも一つの磁石６４からなる。
磁石６４は、電源に依存せず、熱も発生しない点で、コイルや電磁石と比較して非常に有利である。
またこの磁場発生器１２、１４は、少なくとも一つの電磁石６４でもある。
電磁石６６は、消費電力をより少なくすることや発熱が少ない点で、コイルと比較して非常に有利である。
電磁石６６は、制御可能性の点では磁石６４よりも有利である。
磁石６４は、電源に依存せず、熱も発生しない点で、コイルや電磁石と比較して非常に有利である。
またこの磁場発生器１２、１４は、少なくとも一つの電磁石６４でもある。
電磁石６６は、消費電力をより少なくすることや発熱が少ない点で、コイルと比較して非常に有利である。
電磁石６６は、制御可能性の点では磁石６４よりも有利である。
図１１は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図１２は、スラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１１のスラスタは、第１磁場と重畳する磁場を発生するように構成した少なくとも一つの第２磁場発生器７０を有している。
この磁場は、少なくとも一つの、軸４に沿って第２磁場強度最高点を発生させる。
この第２最高点は、前記第１最高点の下流側であり、かつ磁化重動加速フィールドの上流側に位置する。
すなわち、図１１は、軸４に沿って磁化重動加速フィールドの上流側に磁場を発生するとともに磁気瓶効果を発生させるように構成した少なくとも一つの第２磁場発生器７０を有するスラスタ１を開示している。
実際にも、かかる磁場発生器は磁気瓶効果を発生させる。
実際にも、第２磁場最高点は、第１磁場最高点の下流側かつ磁化重動加速フィールドの上流側に生じる。
すなわち、第２磁場発生器７０は、軸４に沿って磁場を発生させ、これは第１磁場発生器１２、１４によって発生した磁場と同じ方向を有する。
このように、第２磁場最高点の垂直に第２磁場発生器７０を追加すると、第１磁場最高点の下流側かつ磁化重動加速フィールドの上流側で、軸４の全体磁場強度を増加させる。
よって、メインチャンバ６は、管２の壁ではなく磁力線によって制限される。
これにより、チャンバ壁材と衝突するイオンおよび電子の流束を制限することで、全体的推力効率が増加する。
この第２磁場発生器７０は、図１０の例と同様に、コイルを使用することによって実現され、そのエネルギーはコイルのみを使用した構成よりも、低エネルギーで足りる。
図１２は、スラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１１のスラスタは、第１磁場と重畳する磁場を発生するように構成した少なくとも一つの第２磁場発生器７０を有している。
この磁場は、少なくとも一つの、軸４に沿って第２磁場強度最高点を発生させる。
この第２最高点は、前記第１最高点の下流側であり、かつ磁化重動加速フィールドの上流側に位置する。
すなわち、図１１は、軸４に沿って磁化重動加速フィールドの上流側に磁場を発生するとともに磁気瓶効果を発生させるように構成した少なくとも一つの第２磁場発生器７０を有するスラスタ１を開示している。
実際にも、かかる磁場発生器は磁気瓶効果を発生させる。
実際にも、第２磁場最高点は、第１磁場最高点の下流側かつ磁化重動加速フィールドの上流側に生じる。
すなわち、第２磁場発生器７０は、軸４に沿って磁場を発生させ、これは第１磁場発生器１２、１４によって発生した磁場と同じ方向を有する。
このように、第２磁場最高点の垂直に第２磁場発生器７０を追加すると、第１磁場最高点の下流側かつ磁化重動加速フィールドの上流側で、軸４の全体磁場強度を増加させる。
よって、メインチャンバ６は、管２の壁ではなく磁力線によって制限される。
これにより、チャンバ壁材と衝突するイオンおよび電子の流束を制限することで、全体的推力効率が増加する。
この第２磁場発生器７０は、図１０の例と同様に、コイルを使用することによって実現され、そのエネルギーはコイルのみを使用した構成よりも、低エネルギーで足りる。
図１３は、本発明の別の実施例によるスラスタの概略断面図である。
図１４は、図１３のスラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１３のスラスタにおいては、第１磁気回路６８がメインチャンバ６のマイクロ波イオン化フィールド下流側、磁化重動加速フィールド上流側で閉鎖するように構成されている。
また、軸４に沿って少なくとも一つの第３最高点を有する磁場を発生するように構成した第３磁場発生器７２を有している。
前記第３磁場発生器７２は、第１磁場発生器１２、１４の下流側であり、かつ磁化重動加速フィールドと少なくとも重複している。
軸に沿って第１磁場発生器１２、１４および第３磁場発生器７２によって発生した第１、第３磁場は、同極性または反対極性である。
この装置は、第１磁場発生器１２、１４とコイルを有する第２磁場発生器７０とを使用した場合に比較して、より軽量であり、必要とされる電力はより少ない。
この装置は、電磁瓶効果を発生させる。
また、第３磁場発生器７２の上流側に、カスプすなわち磁場が存しない領域を生じさせる。
したがって、推進軸が発生カスプを通過しない場合、管２の壁をこの磁場なしの領域の境界線近傍に位置させつつこの領域の通過を回避させるとよい。
第１磁場発生器１２、１４、第３磁場発生器７２は、第１共通コンパウンド７４を備えている。
もし共通コンパウンド７４が設けられている場合、カスプの真下に配置できる。
推進軸がカスプを通過する場合、プラズマ流が磁力線に従うとしても、プラズマは磁場勾配強度が非常に有力な領域から反発する。
これが反射効果である。
これは、第１磁場発生器１２、１４および第３磁場発生器７０の共通コンパウンド７４の近傍においては、磁場の勾配が大きいためである。
プラズマが管の壁から反射するため、軸に沿ってプラズマが閉じ込められる。
第１共通コンパウンド７４は、磁石、電磁石、あるいはコイルからなる。
この実施例は、上記の磁石や電磁石を使用した場合と同じ利点を有している。
また、加速フィールド上流側でスラスタ軸４に沿った磁気瓶効果も有している。
図１４は、図１３のスラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１３のスラスタにおいては、第１磁気回路６８がメインチャンバ６のマイクロ波イオン化フィールド下流側、磁化重動加速フィールド上流側で閉鎖するように構成されている。
また、軸４に沿って少なくとも一つの第３最高点を有する磁場を発生するように構成した第３磁場発生器７２を有している。
前記第３磁場発生器７２は、第１磁場発生器１２、１４の下流側であり、かつ磁化重動加速フィールドと少なくとも重複している。
軸に沿って第１磁場発生器１２、１４および第３磁場発生器７２によって発生した第１、第３磁場は、同極性または反対極性である。
この装置は、第１磁場発生器１２、１４とコイルを有する第２磁場発生器７０とを使用した場合に比較して、より軽量であり、必要とされる電力はより少ない。
この装置は、電磁瓶効果を発生させる。
また、第３磁場発生器７２の上流側に、カスプすなわち磁場が存しない領域を生じさせる。
したがって、推進軸が発生カスプを通過しない場合、管２の壁をこの磁場なしの領域の境界線近傍に位置させつつこの領域の通過を回避させるとよい。
第１磁場発生器１２、１４、第３磁場発生器７２は、第１共通コンパウンド７４を備えている。
もし共通コンパウンド７４が設けられている場合、カスプの真下に配置できる。
推進軸がカスプを通過する場合、プラズマ流が磁力線に従うとしても、プラズマは磁場勾配強度が非常に有力な領域から反発する。
これが反射効果である。
これは、第１磁場発生器１２、１４および第３磁場発生器７０の共通コンパウンド７４の近傍においては、磁場の勾配が大きいためである。
プラズマが管の壁から反射するため、軸に沿ってプラズマが閉じ込められる。
第１共通コンパウンド７４は、磁石、電磁石、あるいはコイルからなる。
この実施例は、上記の磁石や電磁石を使用した場合と同じ利点を有している。
また、加速フィールド上流側でスラスタ軸４に沿った磁気瓶効果も有している。
図１５は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図１６は、図１５のスラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１５のスラスタは、軸４に沿って少なくとも一つの第３最高点を有する磁場を発生するように構成した第４磁場発生器７６を有している。
前記第４磁場発生器７６は、第３磁場発生器７２の下流側に位置する。
軸に沿って、第４磁場発生器７６、第３磁場発生器７２によって発生した第４、第３磁場は、反対極性である。
第４磁場発生器７６、第３磁場発生器７２によって発生した第４、第３磁場は反対極性であると、カスプが発生し、スラスタ１の軸４が発生カスプを通過する。
これによりプラズマがより容易に磁場から漏出する。
実際に、これは磁場が存しない加速領域の下流側領域を拡大するものに相当する。
このように、この加速領域において磁場勾配は増大する。
したがって、プラズマビームの広がりを減少させることができる。
また、磁場発生器７２、７６との間でミラー効果も生じる。
図１６は、図１５のスラスタの軸に沿った磁場の強度を示すグラフである。
図１５のスラスタは、軸４に沿って少なくとも一つの第３最高点を有する磁場を発生するように構成した第４磁場発生器７６を有している。
前記第４磁場発生器７６は、第３磁場発生器７２の下流側に位置する。
軸に沿って、第４磁場発生器７６、第３磁場発生器７２によって発生した第４、第３磁場は、反対極性である。
第４磁場発生器７６、第３磁場発生器７２によって発生した第４、第３磁場は反対極性であると、カスプが発生し、スラスタ１の軸４が発生カスプを通過する。
これによりプラズマがより容易に磁場から漏出する。
実際に、これは磁場が存しない加速領域の下流側領域を拡大するものに相当する。
このように、この加速領域において磁場勾配は増大する。
したがって、プラズマビームの広がりを減少させることができる。
また、磁場発生器７２、７６との間でミラー効果も生じる。
別の実施例においては、第４磁場発生器７６と第３磁場発生器７２とは、第２共通コンパウンド７８を有している。
この第２共通コンパウンド７８は、磁石、電磁石、あるいはコイルからなる。
この実施例は、上記の磁石、電磁石、またはコイルを使用した場合と同じ利点を有している。
また第４磁場発生器が何らかの方法で制御可能である場合、加速領域と外側領域とに対して制御性が大きくなり、スラスタの汎用性を高める。
この第２共通コンパウンド７８は、磁石、電磁石、あるいはコイルからなる。
この実施例は、上記の磁石、電磁石、またはコイルを使用した場合と同じ利点を有している。
また第４磁場発生器が何らかの方法で制御可能である場合、加速領域と外側領域とに対して制御性が大きくなり、スラスタの汎用性を高める。
図１７〜図２０は、推力方向を変化させるスラスタの様々な実施例を示す概略図である。
この推力方向変化能力は、推力偏向と呼ばれる。
上記のように、重動力は、磁場線に沿って導かれる。
よって、スラスタ加速領域の内部や下流の磁場線の方向や強度を修正すると、推力方向が変化することになる。
図２０は、別の実施例のスラスタの断面図である。
このスラスタは、図１のものに類似する。
図２０のスラスタは、加速フィールド内および加速フィールド下流側の磁場を修正するように構成した第５磁場発生器８２を有している。
これにより、方向を変化させることが可能となる。
すなわち、図２０においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、磁化重動加速フィールドの下流側の磁場方向を変化させるように構成した磁場発生器８２とを開示している。
図２０の例においては、スラスタには、この例においては、磁化重動加速フィールドの下流側に位置する４つの方向制御電磁石８４、８６、８８、９０からなる第５磁場発生器８２が設けられている。
これらの電磁石は、最も下流に位置する磁場発生器より下流側の磁場方向を変化せるため、推力軸からオフセットさせる必要がある。
さらに、これらの電磁石は、メインチャンバ６の軸４から等距離に位置している。
図１９は、４つの電磁石８４、８６、８８、９０および管６を示した正面図である。
さらに、これらの電磁石を一つ以上通電することによって発生する様々な磁場を示している（これらは管２内の矢印で示されている）。
好ましくは、電磁石が上流側の磁場発生器１２、１４によって作られる磁場に対して反対方向の磁場を発生させ、さらに磁場勾配ひいては推力を増大させる。
さらに、電磁石を可逆電流で通電すると、広汎な領域において推力方向を変化させることができるとともに、より複雑な電源供給部の代わりにより少ない電磁石（４個ではなく２〜４個）を使用することができる。
また、単一の磁石を使用することもできる。
ただし、下流側磁場を変化させるため、周囲を移動させる必要がある。
この推力方向変化能力は、推力偏向と呼ばれる。
上記のように、重動力は、磁場線に沿って導かれる。
よって、スラスタ加速領域の内部や下流の磁場線の方向や強度を修正すると、推力方向が変化することになる。
図２０は、別の実施例のスラスタの断面図である。
このスラスタは、図１のものに類似する。
図２０のスラスタは、加速フィールド内および加速フィールド下流側の磁場を修正するように構成した第５磁場発生器８２を有している。
これにより、方向を変化させることが可能となる。
すなわち、図２０においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、第５に、磁化重動加速フィールドの下流側の磁場方向を変化させるように構成した磁場発生器８２とを開示している。
図２０の例においては、スラスタには、この例においては、磁化重動加速フィールドの下流側に位置する４つの方向制御電磁石８４、８６、８８、９０からなる第５磁場発生器８２が設けられている。
これらの電磁石は、最も下流に位置する磁場発生器より下流側の磁場方向を変化せるため、推力軸からオフセットさせる必要がある。
さらに、これらの電磁石は、メインチャンバ６の軸４から等距離に位置している。
図１９は、４つの電磁石８４、８６、８８、９０および管６を示した正面図である。
さらに、これらの電磁石を一つ以上通電することによって発生する様々な磁場を示している（これらは管２内の矢印で示されている）。
好ましくは、電磁石が上流側の磁場発生器１２、１４によって作られる磁場に対して反対方向の磁場を発生させ、さらに磁場勾配ひいては推力を増大させる。
さらに、電磁石を可逆電流で通電すると、広汎な領域において推力方向を変化させることができるとともに、より複雑な電源供給部の代わりにより少ない電磁石（４個ではなく２〜４個）を使用することができる。
また、単一の磁石を使用することもできる。
ただし、下流側磁場を変化させるため、周囲を移動させる必要がある。
図１７は、図１９に類似する正面図であるが、スラスタは２つの追加電磁石８４、８８のみを有している。
図１８は、図１９に類似する正面図であるが、スラスタは３つの追加電磁石８４、８８のみを有している。
図１８は、図１９に類似する正面図であるが、スラスタは３つの追加電磁石８４、８８のみを有している。
図１７〜図２０の例において、方向制御用の第５磁場発生器８２は、加速ボリューム内の磁場あるいは加速ボリュームに近接した磁場に作用するよう、できるだけ第２空洞に（すなわち磁化重動加速フィールドに）接近して配置される。
方向制御用の第５磁場発生器８２の磁場強度は、磁場が依然としてスラスタ下流と連続して減少するように選択するとよい。
これにより、プラズマ電子が局部的に閉じ込められるミラー効果を回避できる。
方向制御用第５磁場発生器８２によって発生される磁場の値は、磁化重動加速フィールド内の磁場の方向がどこも逆転しないよう、好ましくはメインフィールドの５％〜９５％である。
方向制御用の第５磁場発生器８２の磁場強度は、磁場が依然としてスラスタ下流と連続して減少するように選択するとよい。
これにより、プラズマ電子が局部的に閉じ込められるミラー効果を回避できる。
方向制御用第５磁場発生器８２によって発生される磁場の値は、磁化重動加速フィールド内の磁場の方向がどこも逆転しないよう、好ましくはメインフィールドの５％〜９５％である。
図２１は、スラスタの別の実施例による概略図である。
図２２は、図２１のスラスタの概略断面図である。
図２３は、図２１の推力軸に沿った磁場および電磁場の強度を示すグラフである。
図２１は、軸４の垂直面にイオン化ガスを閉じ込めるように構成した第６磁場発生器９６を示している。
すなわち、図２１においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、磁化重動加速フィールドの上流側のイオン化ガスを閉じ込めるように構成した第６磁場発生器９６とを開示している。
この第６磁場発生器９６は、第１磁場発生器１２、１４の下流側に位置する。
第６磁場発生器９６は、磁場発生器１２の下流側および／またはイオナイザ１２４の上流側かつイオナイザ１２４の下流側からスラスタ排出まで位置することができる。
好ましくは、第６磁場発生器９６は、イオナイザ１２４の下流側かつ磁化重動加速フィールド１８の発生器の上流側の区間において有用なものとなる。
これは、加速前の電荷粒子をより良好に閉じ込める。
したがって、第６磁場発生器９６は、磁気瓶効果の発生手段の少なくとも内側に位置する。
この閉じ込めは、軸４およびその近傍を構成するカスプ発生時に実現される。
この近傍は、第６磁場発生器９６の磁場線に接している。
これは、メインチャンバ６の軸４に対する垂直面においてミラー効果を発生させることが可能である。
したがって、プラズマが軸４側へ反発する。
これにより、エネルギー損失を限定できる。
また、管の壁を熱から保護できる。
さらに、同様のイオン化エネルギーに対してプラズマ密度が大きいので、スラスタのエネルギー効率を改良できる。
これは、例えば一対となった複数の磁場発生器９６〜１０６のセットによって実現される。
これら磁場発生器９６〜１０６のそれぞれの磁軸は、磁場発生器の各磁極の中央（重心）の間の直線を構成する。
この磁軸は、管２壁の局所接線とほぼ平行しているとともに、メインチャンバ６の長手方向軸４に対してほぼ垂直となっている。
別の実施例においては、磁軸は局所接線とメインチャンバ６の長手方向軸４とに対して垂直になっている。磁 場発生器９６〜１０６は、それぞれの極が隣り合った同じ極性を有する磁場発生器９６〜１０６の極に面するように配置される。
あるいは、磁場発生器のそれぞれの極は、メインチャンバ６の軸４に対して対称反対側の磁場発生器の極と同じ極性を有している（例えば図２１の磁場発生器９６と１０２、１０６と１００）。
また、磁場発生器９６〜１０６は、少なくとも一つのメインチャンバ６の軸４と垂直な管２の断面に含まれるように配置される。
好ましくは、少なくとも４つの磁場発生器が設けられている。
これにより、全ての軸方向にミラー効果が存するため、プラズマの軸方向の漏出を防止できる。
実際に、もし磁場発生器が２つだけ設けられている場合には、磁場線をカバーすることによって、すなわちメインチャンバ６の軸４に垂直面においてプラズマ流出を防止する磁場線によって、接しない方向が一つ存する。
この実施例には、磁石、電磁石、コイルによって実現される。
図２２は、図２１のスラスタの概略断面図である。
図２３は、図２１の推力軸に沿った磁場および電磁場の強度を示すグラフである。
図２１は、軸４の垂直面にイオン化ガスを閉じ込めるように構成した第６磁場発生器９６を示している。
すなわち、図２１においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、磁化重動加速フィールドの上流側のイオン化ガスを閉じ込めるように構成した第６磁場発生器９６とを開示している。
この第６磁場発生器９６は、第１磁場発生器１２、１４の下流側に位置する。
第６磁場発生器９６は、磁場発生器１２の下流側および／またはイオナイザ１２４の上流側かつイオナイザ１２４の下流側からスラスタ排出まで位置することができる。
好ましくは、第６磁場発生器９６は、イオナイザ１２４の下流側かつ磁化重動加速フィールド１８の発生器の上流側の区間において有用なものとなる。
これは、加速前の電荷粒子をより良好に閉じ込める。
したがって、第６磁場発生器９６は、磁気瓶効果の発生手段の少なくとも内側に位置する。
この閉じ込めは、軸４およびその近傍を構成するカスプ発生時に実現される。
この近傍は、第６磁場発生器９６の磁場線に接している。
これは、メインチャンバ６の軸４に対する垂直面においてミラー効果を発生させることが可能である。
したがって、プラズマが軸４側へ反発する。
これにより、エネルギー損失を限定できる。
また、管の壁を熱から保護できる。
さらに、同様のイオン化エネルギーに対してプラズマ密度が大きいので、スラスタのエネルギー効率を改良できる。
これは、例えば一対となった複数の磁場発生器９６〜１０６のセットによって実現される。
これら磁場発生器９６〜１０６のそれぞれの磁軸は、磁場発生器の各磁極の中央（重心）の間の直線を構成する。
この磁軸は、管２壁の局所接線とほぼ平行しているとともに、メインチャンバ６の長手方向軸４に対してほぼ垂直となっている。
別の実施例においては、磁軸は局所接線とメインチャンバ６の長手方向軸４とに対して垂直になっている。磁 場発生器９６〜１０６は、それぞれの極が隣り合った同じ極性を有する磁場発生器９６〜１０６の極に面するように配置される。
あるいは、磁場発生器のそれぞれの極は、メインチャンバ６の軸４に対して対称反対側の磁場発生器の極と同じ極性を有している（例えば図２１の磁場発生器９６と１０２、１０６と１００）。
また、磁場発生器９６〜１０６は、少なくとも一つのメインチャンバ６の軸４と垂直な管２の断面に含まれるように配置される。
好ましくは、少なくとも４つの磁場発生器が設けられている。
これにより、全ての軸方向にミラー効果が存するため、プラズマの軸方向の漏出を防止できる。
実際に、もし磁場発生器が２つだけ設けられている場合には、磁場線をカバーすることによって、すなわちメインチャンバ６の軸４に垂直面においてプラズマ流出を防止する磁場線によって、接しない方向が一つ存する。
この実施例には、磁石、電磁石、コイルによって実現される。
図２４は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図２４は、スラスタの少なくとも二つの複合体を固定するように構成した固定手段９４を有している。
すなわち、図２４においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、スラスタ１の少なくとも二つの複合体を固定するように構成した固定手段９４とを開示している。
これにより、スラスタの複合体間の距離をセットできる。
スラスタの複合体は、実施例において使用される装置からなる。
図２４の例においては、この複合体は、インジェクタ８、第１磁場発生器１２、１４、管２、電磁場発生器１８である。
したがって、複合体の移動を防止できる。
これにより、複合体の破壊を防止できる。またそれらの距離を制御できる。
これは、鋳造可能な物質（すなわち、セラミックやガラスや樹脂のような硬化して固体になる一部流動材料）でスラスタの複合体を接着または造型することによって実現できる。
この材料は重く加熱することがあるが、複合体の動き（例えば複合体への接近）を防止する。
好ましくは、固定手段は、複合体が１ギガニュートンを超える力を受けた場合でも複合体の移動を防ぐように構成されている。
注目すべきは、これは、ロケット軌道発射時に宇宙船部が受けるものと同様の強度の持続した加速時、振動時、衝撃時の移動を防ぐ。
この固定手段は、グリッド、プレート、バーあるいは軸４に沿ったウェブである。
これらの固定手段９４の選択は、スラスタ１の重量、体積、形状との妥協に左右される。
固定手段は、スラスタに適合するような形状となっている。
図２４の例においては、固定手段は二つのバーである。
図２４は、スラスタの少なくとも二つの複合体を固定するように構成した固定手段９４を有している。
すなわち、図２４においては、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、スラスタ１の少なくとも二つの複合体を固定するように構成した固定手段９４とを開示している。
これにより、スラスタの複合体間の距離をセットできる。
スラスタの複合体は、実施例において使用される装置からなる。
図２４の例においては、この複合体は、インジェクタ８、第１磁場発生器１２、１４、管２、電磁場発生器１８である。
したがって、複合体の移動を防止できる。
これにより、複合体の破壊を防止できる。またそれらの距離を制御できる。
これは、鋳造可能な物質（すなわち、セラミックやガラスや樹脂のような硬化して固体になる一部流動材料）でスラスタの複合体を接着または造型することによって実現できる。
この材料は重く加熱することがあるが、複合体の動き（例えば複合体への接近）を防止する。
好ましくは、固定手段は、複合体が１ギガニュートンを超える力を受けた場合でも複合体の移動を防ぐように構成されている。
注目すべきは、これは、ロケット軌道発射時に宇宙船部が受けるものと同様の強度の持続した加速時、振動時、衝撃時の移動を防ぐ。
この固定手段は、グリッド、プレート、バーあるいは軸４に沿ったウェブである。
これらの固定手段９４の選択は、スラスタ１の重量、体積、形状との妥協に左右される。
固定手段は、スラスタに適合するような形状となっている。
図２４の例においては、固定手段は二つのバーである。
モードは、共振空洞１１２内の電磁エネルギー場の強度と位相の空間分布と定義される。
加速領域においては、メインチャンバ６内に又は管２内に電磁エネルギー最高点が存するようにモードを選択するとよい。
これにより、重動力を増加することができる。
もっとも、共振空洞１１２においては、プラズマの電気誘電率により、共振空洞１１２でのモードが変化することがある（さらに／あるいはその振動数が変化することがある）。
したがって、本発明の別の実施例においては、スラスタ１は、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、さらに少なくとも一つの共振空洞１１２とを有しており、前記電磁場発生器１８は、共振空洞１１２のモードを制御するように構成されている。
加速領域においては、メインチャンバ６内に又は管２内に電磁エネルギー最高点が存するようにモードを選択するとよい。
これにより、重動力を増加することができる。
もっとも、共振空洞１１２においては、プラズマの電気誘電率により、共振空洞１１２でのモードが変化することがある（さらに／あるいはその振動数が変化することがある）。
したがって、本発明の別の実施例においては、スラスタ１は、第１に、推力の軸４を画定するメインチャンバ６を有するスラスタ１と、第２に、メインチャンバ６内でイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ８と、第３に、メインチャンバ６内に噴射されたガスをイオン化するように構成したイオナイザ１２４と、第４に、前記軸４の推力方向に沿って前記イオナイザ１２４の下流側に磁化重動加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器１２、１４および電磁場発生器１８と、さらに少なくとも一つの共振空洞１１２とを有しており、前記電磁場発生器１８は、共振空洞１１２のモードを制御するように構成されている。
図２５は、本発明の別の実施例によるスラスタの概略断面図である。
図２５の電磁場発生器１８は、さらに、共振空洞１１２内に定常電磁波を発生するように構成したハウジング１１０を有している。
ハウジング１１０は、一つ以上の連結手段を介して共振空洞１１２にマイクロ波エネルギーを供給するとともに、それらの間に所定の位相関係を共振空洞１１２に与えるように構成したシステムであると定義される。
このハウジング１１０は、電磁波を共振空洞１１２に案内する。
したがって、定常波がハウジング１１０内で発生すると、定常電磁波が共振空洞１１２に提供される。
それから、定常電磁波によって、共振空洞１１２のモードを制御される。
定常波は、例えば、プラズマが閉じ込められるところである（あるいはメインチャンバ６が通過するところである）軸に沿って要望の電磁エネルギー最大値を与えるように選択することができる。
図２５の電磁場発生器１８は、さらに、共振空洞１１２内に定常電磁波を発生するように構成したハウジング１１０を有している。
ハウジング１１０は、一つ以上の連結手段を介して共振空洞１１２にマイクロ波エネルギーを供給するとともに、それらの間に所定の位相関係を共振空洞１１２に与えるように構成したシステムであると定義される。
このハウジング１１０は、電磁波を共振空洞１１２に案内する。
したがって、定常波がハウジング１１０内で発生すると、定常電磁波が共振空洞１１２に提供される。
それから、定常電磁波によって、共振空洞１１２のモードを制御される。
定常波は、例えば、プラズマが閉じ込められるところである（あるいはメインチャンバ６が通過するところである）軸に沿って要望の電磁エネルギー最大値を与えるように選択することができる。
定常電磁波を得るため少なくとも一寸法が充分に大きなハウジング１１０を設けると有利である。
ただし、これによりスラスタ１の重量が増加してしまう。
図２４の例においては、ハウジング１１０は、共振空洞１１２を含むように構成されている。
これにより、プラズマによるモードパターンの修正および／または共振空洞１１２のモード振動数の変化を限定できる。
実際に、プラズマは共振空洞１１２内に含有されるのであって、ハウジングのその他の領域には含まれない。
したがって、プラズマは共振空洞１１２外部のハウジング内のモードを修正できない（および／または振動数変化もできない）。
相互に、空洞外のハウジング内の定常波は、空洞内のモード変化を防止する。
すなわち、プラズマが、空洞に含まれその他残部のハウジング内には含まれない完全な定常波パターン部分のみに影響を与えるため、モード全体がより強固になっている。
このように、モードはあまり修正されない。
すなわち所定モードの修正にはより多くのエネルギーが必要となる。
したがって、モードが共振空洞外部から固定されている。
ハウジング１１０は、磁場ループ、スロット、電気双極子アンテナのような種々の連結手段によって電磁場発生器１８に連結している。
この連結手段の選択や連結位置の選択によって、既存のモードが定まる。
ただし、これによりスラスタ１の重量が増加してしまう。
図２４の例においては、ハウジング１１０は、共振空洞１１２を含むように構成されている。
これにより、プラズマによるモードパターンの修正および／または共振空洞１１２のモード振動数の変化を限定できる。
実際に、プラズマは共振空洞１１２内に含有されるのであって、ハウジングのその他の領域には含まれない。
したがって、プラズマは共振空洞１１２外部のハウジング内のモードを修正できない（および／または振動数変化もできない）。
相互に、空洞外のハウジング内の定常波は、空洞内のモード変化を防止する。
すなわち、プラズマが、空洞に含まれその他残部のハウジング内には含まれない完全な定常波パターン部分のみに影響を与えるため、モード全体がより強固になっている。
このように、モードはあまり修正されない。
すなわち所定モードの修正にはより多くのエネルギーが必要となる。
したがって、モードが共振空洞外部から固定されている。
ハウジング１１０は、磁場ループ、スロット、電気双極子アンテナのような種々の連結手段によって電磁場発生器１８に連結している。
この連結手段の選択や連結位置の選択によって、既存のモードが定まる。
スラスタの軸４の外側にいくつかの電磁エネルギー最大点を有しているモードの場合、管２やメインチャンバ６の形状や位置は、最大点の軸方向位置に適合させる。
例えば、管は、複数の第２管に分割できる。
これにより、軸４に沿った最小点を有するモードが使用可能になる。
これにより、排気面とフットプリント（スラスタ取付に必要な断面全体）との比率の最適化が可能となる。
例えば、管は、複数の第２管に分割できる。
これにより、軸４に沿った最小点を有するモードが使用可能になる。
これにより、排気面とフットプリント（スラスタ取付に必要な断面全体）との比率の最適化が可能となる。
図２６は、本発明の別の実施例によるスラスタ１の概略断面図である。
図２６は、共振空洞１１２内側かつメインチャンバ６外側の固体物質手段１２２からなる。
この固体物質手段は、その電気誘電率および／または透磁率のため、モードを変更するに適するものである。
このように、固体物質手段１２２は、モード選択および制御に使用される。
この固体物質手段１２２は、好ましくは、メインチャンバ６の外側に設けられている。
なぜなら、もし内部に設けると、強いエネルギーイオン衝撃を受けることになるからである。
これらの固体物質手段１２２は、共振空洞の動的チューニングが可能となるように可動である。
これにより、エネルギー結合効率が改善される。
図２６は、共振空洞１１２内側かつメインチャンバ６外側の固体物質手段１２２からなる。
この固体物質手段は、その電気誘電率および／または透磁率のため、モードを変更するに適するものである。
このように、固体物質手段１２２は、モード選択および制御に使用される。
この固体物質手段１２２は、好ましくは、メインチャンバ６の外側に設けられている。
なぜなら、もし内部に設けると、強いエネルギーイオン衝撃を受けることになるからである。
これらの固体物質手段１２２は、共振空洞の動的チューニングが可能となるように可動である。
これにより、エネルギー結合効率が改善される。
図２７〜図３８は、本発明のその他の実施例によるスラスタの種々のイオナイザ１２４の概略断面図である。
図２７〜図３８は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を有している。
図２７のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの金属表面１２６を有している。
この金属表面１２６は、推進剤の第一イオン化ポテンシャルよりも大きな仕事関数を有する。
かかるイオナイザは、接触イオン化構造体と定義される。
これは、文献（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ Ｉｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３ （１９９４） ４２４７−４２５０，Ｔａｔｓｕｙａ Ｓｕｚｕｋｉ，Ｋａｚｕｋｏ Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍａｓａｏ Ｎｏｍｕｒａ，Ｙａｓｕｈｉｋｏ Ｆｕｊｉｉ ａｎｄ Ｍａｋｏｔｏ Ｏｋａｍｏｔｏ）に開示されている。
接触イオン化構造体はイオンの第１プロバイダとして使用できるため、それをイオナイザ１２４として使用できる。
接触イオン化構造体は、イオン化可能媒体（例えばガス）と接触する金属表面１２６を有しており、多孔質の金属断面の形状であり、これを介してメインチャンバ６内にガスが噴射される。
仕事関数とは、例えば光電子放出によって電子を固体物質から放出するに必要な最小エネルギーであると定義される。
推進剤は、その第１イオン化ポテンシャルが固体物質表面の仕事関数よりも低い場合、イオン化される。
図２７〜図３８は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を有している。
図２７のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの金属表面１２６を有している。
この金属表面１２６は、推進剤の第一イオン化ポテンシャルよりも大きな仕事関数を有する。
かかるイオナイザは、接触イオン化構造体と定義される。
これは、文献（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ Ｉｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３３ （１９９４） ４２４７−４２５０，Ｔａｔｓｕｙａ Ｓｕｚｕｋｉ，Ｋａｚｕｋｏ Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍａｓａｏ Ｎｏｍｕｒａ，Ｙａｓｕｈｉｋｏ Ｆｕｊｉｉ ａｎｄ Ｍａｋｏｔｏ Ｏｋａｍｏｔｏ）に開示されている。
接触イオン化構造体はイオンの第１プロバイダとして使用できるため、それをイオナイザ１２４として使用できる。
接触イオン化構造体は、イオン化可能媒体（例えばガス）と接触する金属表面１２６を有しており、多孔質の金属断面の形状であり、これを介してメインチャンバ６内にガスが噴射される。
仕事関数とは、例えば光電子放出によって電子を固体物質から放出するに必要な最小エネルギーであると定義される。
推進剤は、その第１イオン化ポテンシャルが固体物質表面の仕事関数よりも低い場合、イオン化される。
図２８は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を有している。
図２８のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの電子エミッタ１２８からなる。
実際に、噴射ガスのイオン化は、噴射ガスに対し電子衝撃を与えることによって得られる。
実際に、電子や中性原子が衝突する場合、もし電子の運動エネルギーが原子のイオン化エネルギーよりも高いならば、中性原子はイオン化される。
非常に単純な電子衝撃イオン化構造体は、メインチャンバ６内の電子エミッタ１２８からなる。
電子エミッタは、電子銃、熱陰極、冷陰極、中空陰極、放射線源、あるいは圧電クリスタルである。
電子平均運動エネルギーが推進剤のイオン化エネルギーのほぼ２〜５倍であると、通常は最も高いイオン化確率に達する。
これは、より効率化のためには、イオン化構造体は、このエネルギー領域（通常約５０〜２００ｅＶ）まで自由電子の運動エネルギーを増大する手段を有していなければならないことを意味する。
このようなイオナイザ１２４は、文献（”Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｐｌｕｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｇｒｉｄｌｅｓｓ ｉｏｎ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｗｉｔｈ ｃｌｏｓｅｄ ｄｒｉｆｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ”，ＡＩＡＡ Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ，ＡＩＡＡ−２００４−３９３６，２００４ ｂｙ Ｐａｔｅｒｓｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｙ．ａｎｄ Ｇａｌｉｍｏｒｅ Ａｌｅｃ Ｄ）に開示される電子エミッタ１２８を少なくとも一つ有している。
図２８のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの電子エミッタ１２８からなる。
実際に、噴射ガスのイオン化は、噴射ガスに対し電子衝撃を与えることによって得られる。
実際に、電子や中性原子が衝突する場合、もし電子の運動エネルギーが原子のイオン化エネルギーよりも高いならば、中性原子はイオン化される。
非常に単純な電子衝撃イオン化構造体は、メインチャンバ６内の電子エミッタ１２８からなる。
電子エミッタは、電子銃、熱陰極、冷陰極、中空陰極、放射線源、あるいは圧電クリスタルである。
電子平均運動エネルギーが推進剤のイオン化エネルギーのほぼ２〜５倍であると、通常は最も高いイオン化確率に達する。
これは、より効率化のためには、イオン化構造体は、このエネルギー領域（通常約５０〜２００ｅＶ）まで自由電子の運動エネルギーを増大する手段を有していなければならないことを意味する。
このようなイオナイザ１２４は、文献（”Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｐｌｕｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｇｒｉｄｌｅｓｓ ｉｏｎ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｗｉｔｈ ｃｌｏｓｅｄ ｄｒｉｆｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ”，ＡＩＡＡ Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ，ＡＩＡＡ−２００４−３９３６，２００４ ｂｙ Ｐａｔｅｒｓｏｎ Ｐｅｔｅｒ Ｙ．ａｎｄ Ｇａｌｉｍｏｒｅ Ａｌｅｃ Ｄ）に開示される電子エミッタ１２８を少なくとも一つ有している。
図２９は、インジェクタ８およびイオナイザ１２４からなる。
図２９のイオナイザは、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有している。
これにより、永久電場を与えることで電子の運動エネルギーを増大させることができる。
イオナイザ１２４は、メインチャンバ６内の異なった電位の二つの電極からなることができる。
マイナス側（カソード）は、電子プロバイダとして機能するものであり、好ましくは、イオンのカソードへの侵害・浸食の可能性を減らすため推進剤噴射部近傍に配置されている。
このようなイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有している。
別の実施例においては、スラスタ１は、スラスタの少なくとも一つのコンパウンドから熱を除去するように構成した冷却手段１６７を有している。
すなわち、二つの電極１３０は、大電流（１００ｍＡを越える）を維持するように構成されている。
さらに、システムの残りは、電極１３０および／または管２またはスラスタ１のその他の部位を受動的または積極的に冷却することによって、このような大電流に伴う熱影響に耐えるように構成されている。
これにより、プラズマ密度が低電流放出よりも高くなる。
別の実施例においては、いくつかのスラスタコンパウンドから除去される熱の部分は、推進剤に伝達され、ガス状でなければ熱の状態を変化させるか、熱エネルギー含量を増大させる（冷却スラスト）。
このような冷却は、再生冷却と呼ばれる。
図２９のイオナイザは、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有している。
これにより、永久電場を与えることで電子の運動エネルギーを増大させることができる。
イオナイザ１２４は、メインチャンバ６内の異なった電位の二つの電極からなることができる。
マイナス側（カソード）は、電子プロバイダとして機能するものであり、好ましくは、イオンのカソードへの侵害・浸食の可能性を減らすため推進剤噴射部近傍に配置されている。
このようなイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有している。
別の実施例においては、スラスタ１は、スラスタの少なくとも一つのコンパウンドから熱を除去するように構成した冷却手段１６７を有している。
すなわち、二つの電極１３０は、大電流（１００ｍＡを越える）を維持するように構成されている。
さらに、システムの残りは、電極１３０および／または管２またはスラスタ１のその他の部位を受動的または積極的に冷却することによって、このような大電流に伴う熱影響に耐えるように構成されている。
これにより、プラズマ密度が低電流放出よりも高くなる。
別の実施例においては、いくつかのスラスタコンパウンドから除去される熱の部分は、推進剤に伝達され、ガス状でなければ熱の状態を変化させるか、熱エネルギー含量を増大させる（冷却スラスト）。
このような冷却は、再生冷却と呼ばれる。
図３０は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を示している。
図３０のイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有しているとともに、少なくとも二つの電極１３０の間に第７磁場を発生するように構成されている第７磁場発生器１３２を有している。
イオン化は、第７磁場をイオン化領域に適用することによって改善されているが、これは、第７磁場によって電子が磁場線の周囲を旋回するからである。
これにより、電極間の経路長が延長する。
そして、イオン化衝突の可能性を高めることになる。
さらに、第１磁場発生器１２、１４によって発生した第１磁場は、また第７磁場発生器１３２によって発生した第７磁場として使用される。
図３０のイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内にそれぞれ異なった電位の少なくとも二つの電極１３０を有しているとともに、少なくとも二つの電極１３０の間に第７磁場を発生するように構成されている第７磁場発生器１３２を有している。
イオン化は、第７磁場をイオン化領域に適用することによって改善されているが、これは、第７磁場によって電子が磁場線の周囲を旋回するからである。
これにより、電極間の経路長が延長する。
そして、イオン化衝突の可能性を高めることになる。
さらに、第１磁場発生器１２、１４によって発生した第１磁場は、また第７磁場発生器１３２によって発生した第７磁場として使用される。
図３１は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を示している。
図３１のイオナイザ１２４においては、少なくとも二つの電極１３０は、リングアノード１３４と、このリングアノード１３４の上流側と下流側にそれぞれ配置した二つのリングカソード１３６、１３８とからなる。
少なくとも電極１３４〜１３８の間に第７磁場を発生するように構成されている第７磁場発生器１３２も示されている。
この実施例は、ペニング放出と呼ばれる。
この装置は、電子が二つの電極間で振動するものである。
よって、電子の噴射ガスを通る通路は、より長いものとなる。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｆ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇ，Ｐｈｙｓｉｃａ，４，７１，１９３７）に記載されている。
図３１のイオナイザ１２４においては、少なくとも二つの電極１３０は、リングアノード１３４と、このリングアノード１３４の上流側と下流側にそれぞれ配置した二つのリングカソード１３６、１３８とからなる。
少なくとも電極１３４〜１３８の間に第７磁場を発生するように構成されている第７磁場発生器１３２も示されている。
この実施例は、ペニング放出と呼ばれる。
この装置は、電子が二つの電極間で振動するものである。
よって、電子の噴射ガスを通る通路は、より長いものとなる。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｆ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇ，Ｐｈｙｓｉｃａ，４，７１，１９３７）に記載されている。
この実施例は、第８磁場を発生するとともに、アノード周囲の磁場強度と比較してカソード周囲の磁場強度を高める磁気瓶効果を発生させるように構成されている第８磁場発生器と組み合わせることもできる。
この実施例においては、第８磁場は、軸４周囲で非均一である。
これによりイオン化を向上させる。
さらに、第７磁場発生器１３２によって発生した第７磁場は、また第８磁場発生器１３３によって発生した第８磁場として使用される。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｆ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇ，Ｐｈｙｓｉｃａ，４，７１，１９３７）に記載されている。
この実施例においては、第８磁場は、軸４周囲で非均一である。
これによりイオン化を向上させる。
さらに、第７磁場発生器１３２によって発生した第７磁場は、また第８磁場発生器１３３によって発生した第８磁場として使用される。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｆ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇ，Ｐｈｙｓｉｃａ，４，７１，１９３７）に記載されている。
図３９は、イオナイザ１２４を示している。
図３９のイオナイザ１２４においては、少なくとも二つの電極１３０は、短く強度のある電流パルスを固体の推進剤１６０の表面に沿って伝達して各インパルス部位において推進剤１６０の小層を剥離イオン化する二つの電極である。
好ましくは、この電極１３０は、固体推進剤の下流側表面と接触を保っている。
この接触により結合効率を確実にするが、これは推進剤１６０の蒸発およびイオン化により多くのエネルギーが使用されることによる。
例えば、イオナイザ１２４は、軸４に平行しており固体推進剤の長さにわたってメインチャンバ６に沿って配置した二つのレール状電極１２９を有している。
推進剤１６０が消費されると、下流側表面が凹む（すなわち、下流側表面がスラスタ１の上流側に移動する）。
レール状電極１３０により、電極が推進剤１６０の下流側表面と接触し続ける。
また、このようなレール状電極は、下流端により磁場発生器に連絡している。
これにより、固体推進剤１６０の下流側表面における放出が確実となる。
実際に、固体推進剤１６０の下流側表面は、低インダクタンスの伝導経路を提供する。
別の実施例においては、その軸方向長さがスラスタ長よりも非常に短い電極１３０と、固体推進剤１６０の下流側表面が電極１３０への接触を維持するように固体推進剤１６０を押す手段とを備えている。
図３９のイオナイザ１２４においては、少なくとも二つの電極１３０は、短く強度のある電流パルスを固体の推進剤１６０の表面に沿って伝達して各インパルス部位において推進剤１６０の小層を剥離イオン化する二つの電極である。
好ましくは、この電極１３０は、固体推進剤の下流側表面と接触を保っている。
この接触により結合効率を確実にするが、これは推進剤１６０の蒸発およびイオン化により多くのエネルギーが使用されることによる。
例えば、イオナイザ１２４は、軸４に平行しており固体推進剤の長さにわたってメインチャンバ６に沿って配置した二つのレール状電極１２９を有している。
推進剤１６０が消費されると、下流側表面が凹む（すなわち、下流側表面がスラスタ１の上流側に移動する）。
レール状電極１３０により、電極が推進剤１６０の下流側表面と接触し続ける。
また、このようなレール状電極は、下流端により磁場発生器に連絡している。
これにより、固体推進剤１６０の下流側表面における放出が確実となる。
実際に、固体推進剤１６０の下流側表面は、低インダクタンスの伝導経路を提供する。
別の実施例においては、その軸方向長さがスラスタ長よりも非常に短い電極１３０と、固体推進剤１６０の下流側表面が電極１３０への接触を維持するように固体推進剤１６０を押す手段とを備えている。
図３２は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を示している。
図３２のイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内に交番電磁場を発生するように構成されている少なくとも一つの電磁場発生器１４０を備えている。
実際に、ガス中に自然に存する自由電子か電子エミッタ１２８によって追加提供された電子に例えば結合アンテナ（電極１３９）を使用する際に交番磁場を適用することにより、それにエネルギーが与えられる。
好ましくは、少なくとも一つの電磁場発生器１４０の振動数は、２ＧＨｚ未満である。
これにより、最大積載質量（特にスラスタ１を有する宇宙船の連絡手段）の問題を回避できる。
図３２のイオナイザ１２４は、メインチャンバ６内に交番電磁場を発生するように構成されている少なくとも一つの電磁場発生器１４０を備えている。
実際に、ガス中に自然に存する自由電子か電子エミッタ１２８によって追加提供された電子に例えば結合アンテナ（電極１３９）を使用する際に交番磁場を適用することにより、それにエネルギーが与えられる。
好ましくは、少なくとも一つの電磁場発生器１４０の振動数は、２ＧＨｚ未満である。
これにより、最大積載質量（特にスラスタ１を有する宇宙船の連絡手段）の問題を回避できる。
図３３の例においては、少なくとも一つの電磁場発生器１４０は、高周波発生器１４０に連結した容量結合電極１４２を有している。
容量結合電極１４１は、異なった電位の一対の電極１４１であると定義される。
これら容量結合電極１４１は、高周波エネルギー源に連絡している。
この例においては、容量結合電極１４１は、プラズマを含有する管２の外部に配置しており、これは電極１４２が粒子衝突による浸食を受けない容量放電を意味している。
図３３の例においては、リング結合した一対の電極１４１が存する。
この容量放電においては、容量結合電極１４１は管２の外部に位置するため、いかなる部位もプラズマと直接接触する必要はない。
したがって、浸食のリスクを減少することになる。
容量結合電極１４１は、異なった電位の一対の電極１４１であると定義される。
これら容量結合電極１４１は、高周波エネルギー源に連絡している。
この例においては、容量結合電極１４１は、プラズマを含有する管２の外部に配置しており、これは電極１４２が粒子衝突による浸食を受けない容量放電を意味している。
図３３の例においては、リング結合した一対の電極１４１が存する。
この容量放電においては、容量結合電極１４１は管２の外部に位置するため、いかなる部位もプラズマと直接接触する必要はない。
したがって、浸食のリスクを減少することになる。
図３４の例において、少なくとも一つの電磁場発生器１４０は、高周波発生器１４０に連絡した誘導的結合コイル１４４を有している。
交流が供給されるコイルを使用して、交番磁場がイオン化領域に与えられる。
交流により、交番電場を含む交番磁場を作り出す。
容量放電と同様に、この誘導放電においては、容量結合電極１４１は管２の外部に位置するため、いかなる部位もプラズマと直接接触する必要はない。
したがって、浸食のリスクを減少することになる。
明らかな筒形コイル形状の他に、別のコイル形状を使用することもできる。
このようなイオナイザ１２４は、米国特許第４０１０４００号（Ｈｏｌｌｉｓｔｅｒ，”Ｌｉｇｈｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｅｓｓ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ”）や、米国特許第５２３１３３４号（Ｐａｒａｎｊｐｅ，”Ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”）に開示されている。
交流が供給されるコイルを使用して、交番磁場がイオン化領域に与えられる。
交流により、交番電場を含む交番磁場を作り出す。
容量放電と同様に、この誘導放電においては、容量結合電極１４１は管２の外部に位置するため、いかなる部位もプラズマと直接接触する必要はない。
したがって、浸食のリスクを減少することになる。
明らかな筒形コイル形状の他に、別のコイル形状を使用することもできる。
このようなイオナイザ１２４は、米国特許第４０１０４００号（Ｈｏｌｌｉｓｔｅｒ，”Ｌｉｇｈｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｅｓｓ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ”）や、米国特許第５２３１３３４号（Ｐａｒａｎｊｐｅ，”Ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”）に開示されている。
これらの両実施例（すなわち容量結合電極１４２と誘導結合コイル１４４）においては、第９磁場発生器により発生される第９磁場により、好ましくは、高周波電磁場発生器１４０の使用周波数が、イオンや電子のサイクロトロン周波数、プラズマ振動数、上下混成周波数のようなプラズマ特性共振周波数に近い場合に、エネルギー伝達がより効率的になるので、改良される。
図３５は、インジェクタ８とイオナイザ１２４を示している。
図３５のイオナイザ１２４は、高周波発生器１４０に連絡した、少なくとも一つのヘリコンアンテナ１４６を有している。
また図３５は、メインチャンバ６の軸４にほぼ平行して第１０磁場を発生するように構成されている第１０磁場発生器１４８を示している。
ヘリコン型のアンテナおよび周波数は、高密度プラズマを発生するため有利である。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｖｅｒｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｌａｓｍａ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｗｈｉｓｔｌｅｒ ｗａｖｅｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｈｙｂｒｉｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ”，Ｐｌａｓｍａ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ，ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１０，ｐｐｌ １４７−１１６２，１９８４）、文献（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｌａｒｇｅ Ｖｏｌｕｍｅ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ＲＦ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ”，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５０，ｐ．１１３０，１９８７）、米国特許第４８１０９３５号（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍａｇｎｅｔｏｐｌａｓｍａｓ”）、米国特許第５１４６１３７号（Ｇｅｓｃｈｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｌａｓｍａ”）に開示されている。
別の実施例において、上記高周波イオナイザ（すなわち容量放電、誘導放電、共振、ヘリコンアンテナ）は、少なくとも一つの電子エミッタ１２８をメインチャンバ６内部に使用することができる。
これは、放出開始をより容易にすることや、プラズマ密度をより高くすることができるという利点がある。
図３５のイオナイザ１２４は、高周波発生器１４０に連絡した、少なくとも一つのヘリコンアンテナ１４６を有している。
また図３５は、メインチャンバ６の軸４にほぼ平行して第１０磁場を発生するように構成されている第１０磁場発生器１４８を示している。
ヘリコン型のアンテナおよび周波数は、高密度プラズマを発生するため有利である。
このようなイオナイザ１２４は、文献（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｖｅｒｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｌａｓｍａ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｗｈｉｓｔｌｅｒ ｗａｖｅｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｈｙｂｒｉｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ”，Ｐｌａｓｍａ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ，ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１０，ｐｐｌ １４７−１１６２，１９８４）、文献（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｌａｒｇｅ Ｖｏｌｕｍｅ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ＲＦ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ”，Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５０，ｐ．１１３０，１９８７）、米国特許第４８１０９３５号（Ｒ．Ｗ．Ｂｏｓｗｅｌｌ，”Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍａｇｎｅｔｏｐｌａｓｍａｓ”）、米国特許第５１４６１３７号（Ｇｅｓｃｈｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｌａｓｍａ”）に開示されている。
別の実施例において、上記高周波イオナイザ（すなわち容量放電、誘導放電、共振、ヘリコンアンテナ）は、少なくとも一つの電子エミッタ１２８をメインチャンバ６内部に使用することができる。
これは、放出開始をより容易にすることや、プラズマ密度をより高くすることができるという利点がある。
図３６は、インジェクタ８とイオナイザ１２４とを示している。
図３６のイオナイザ１２４は、波長が５ｍｍ未満であって焦点１５２にビームを集中させるように構成した少なくとも一つの放射源１５０を有している。
第１に、これにより焦点の直径がメインチャンバ６の直径よりも短くなる。
したがって、焦点直径が通常の集中対象間の距離より短くなる。
これに対し、もし波長が５ｍｍを越える場合、メインチャンバ６の直径は５ｃｍを越えなければならない。
これは、スラスタ１がより低推力密度となることを意味している。
第２に、５ｍｍ未満の波長を使用することで、放射源のパワーが５００Ｗ未満であったとしても、焦点内で１ＧＰａを越える圧力に達することができる。
このような高圧は、高プラズマ密度を生じるので望ましい。
さらに、放射源のパワーが低ければ低いほど、スラスタ１の全体効率がより高くなる。
５ｍｍ未満波長の放射源１５０は、イオン化に充分な界強度を生じることが可能となるし、メインチャンバ６内へ、すなわちメインチャンバ６の容積内部へ（これは米国特許第３９５５９２１号（Ｔｅｎｓｍｅｙｅｒ）および米国特許第４７７１１６８号（Ｇｕｎｄｅｒｓｏｎ等）に開示されている）、あるいは管２へ（これは米国特許第５９９０５９９号（Ｊａｃｋｓｏｎ等）に開示されている）の電子放出が可能となる。
図３６の例においては、焦点１５２は、管２の表面に存する。
また、管２には、波が管２を通過する透過部位が存する。
図３６のイオナイザ１２４は、波長が５ｍｍ未満であって焦点１５２にビームを集中させるように構成した少なくとも一つの放射源１５０を有している。
第１に、これにより焦点の直径がメインチャンバ６の直径よりも短くなる。
したがって、焦点直径が通常の集中対象間の距離より短くなる。
これに対し、もし波長が５ｍｍを越える場合、メインチャンバ６の直径は５ｃｍを越えなければならない。
これは、スラスタ１がより低推力密度となることを意味している。
第２に、５ｍｍ未満の波長を使用することで、放射源のパワーが５００Ｗ未満であったとしても、焦点内で１ＧＰａを越える圧力に達することができる。
このような高圧は、高プラズマ密度を生じるので望ましい。
さらに、放射源のパワーが低ければ低いほど、スラスタ１の全体効率がより高くなる。
５ｍｍ未満波長の放射源１５０は、イオン化に充分な界強度を生じることが可能となるし、メインチャンバ６内へ、すなわちメインチャンバ６の容積内部へ（これは米国特許第３９５５９２１号（Ｔｅｎｓｍｅｙｅｒ）および米国特許第４７７１１６８号（Ｇｕｎｄｅｒｓｏｎ等）に開示されている）、あるいは管２へ（これは米国特許第５９９０５９９号（Ｊａｃｋｓｏｎ等）に開示されている）の電子放出が可能となる。
図３６の例においては、焦点１５２は、管２の表面に存する。
また、管２には、波が管２を通過する透過部位が存する。
図３７の例においては、焦点１５２は、メインチャンバ６内の焦点ボリュームである。
放射源１５０は、フラッシュランプ放射源１５４および反射体１５６を有している。
また管には、管２を通って波を通過させる透過部１５８も設けられている。
放射源１５０は、フラッシュランプ放射源１５４および反射体１５６を有している。
また管には、管２を通って波を通過させる透過部１５８も設けられている。
図３７は、高圧にすべくメインチャンバ６内部の小さな焦点ボリューム１５２へ強力放射を集中させることによって推進剤をイオン化するため、放射源１５０が使用される実施例を示している。
この圧力は、単位ボリュームあたりのエネルギーと定義される。
例えば、例としては、レーザ励起に使用されるものと同様の、使用波長に対して透過性のある物質（例えば光学ＵＶ波長のクオーツ）からなる管２を有するメインチャンバを包囲する強烈な円筒フラッシュバルブが挙げられる。
このような放射源は、集中効果を高めるため反射体および／またはレンズ１５６とともに設けられる。
個々の光子エネルギーがイオン化エネルギー以上となるように波長が選択される場合（ほとんどの場合、ＵＶ波長は４５０ｎｍ未満であって、個々のエネルギーは１ｅＶを越える）、光電効果による電子を生じるため、推進剤は光イオン化によりイオン化されるか、あるいはメインチャンバ内部の固体表面に放射が集中する。
かかる装置の別の考えられる実施例としては、レーザビームをメインチャンバ内部の専用表面に与えることである。
これにより、メインチャンバ６内部に物質部なしにプラズマが生じる。
これにより、インピーダンス順応問題またはＲＦやマイクロ波システム（特にプラズマ直径がマイクロ波より非常に大きなシステム）で生じるプラズマ密度制限問題を減少することができる。
このような問題は、電磁場のシールドを引き起こすプラズマ浸入度を原因とするものである。
さらに、放射源は、スラスタおよび／または宇宙船から離間して設けることができる。
この圧力は、単位ボリュームあたりのエネルギーと定義される。
例えば、例としては、レーザ励起に使用されるものと同様の、使用波長に対して透過性のある物質（例えば光学ＵＶ波長のクオーツ）からなる管２を有するメインチャンバを包囲する強烈な円筒フラッシュバルブが挙げられる。
このような放射源は、集中効果を高めるため反射体および／またはレンズ１５６とともに設けられる。
個々の光子エネルギーがイオン化エネルギー以上となるように波長が選択される場合（ほとんどの場合、ＵＶ波長は４５０ｎｍ未満であって、個々のエネルギーは１ｅＶを越える）、光電効果による電子を生じるため、推進剤は光イオン化によりイオン化されるか、あるいはメインチャンバ内部の固体表面に放射が集中する。
かかる装置の別の考えられる実施例としては、レーザビームをメインチャンバ内部の専用表面に与えることである。
これにより、メインチャンバ６内部に物質部なしにプラズマが生じる。
これにより、インピーダンス順応問題またはＲＦやマイクロ波システム（特にプラズマ直径がマイクロ波より非常に大きなシステム）で生じるプラズマ密度制限問題を減少することができる。
このような問題は、電磁場のシールドを引き起こすプラズマ浸入度を原因とするものである。
さらに、放射源は、スラスタおよび／または宇宙船から離間して設けることができる。
図３９は、イオナイザ１２４を示している。
図３９のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの５ｍｍ未満波長の放射源１５０であって、焦点１５２にビームを集中させるように構成されている。
さらに、図３９のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの固体推進剤１６０を有しており、少なくとも一つの放射源１５０は前記固体推進剤１６０に集中するように構成されている。
実際に、もし放射強度が充分に強力である場合、推進剤（Ｎａ、Ｌｉ等）が固体状態でメインチャンバ内部に貯蔵され、それと同時に強力なレーザ衝撃によって蒸発・イオン化されるシステムを設計することが可能である。
この装置によると、専用の蒸発システムなしに固体推進剤を使用できるとともに、非常に密度の高いプラズマのパルスを得ることが可能となる。
図３９のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの５ｍｍ未満波長の放射源１５０であって、焦点１５２にビームを集中させるように構成されている。
さらに、図３９のイオナイザ１２４は、少なくとも一つの固体推進剤１６０を有しており、少なくとも一つの放射源１５０は前記固体推進剤１６０に集中するように構成されている。
実際に、もし放射強度が充分に強力である場合、推進剤（Ｎａ、Ｌｉ等）が固体状態でメインチャンバ内部に貯蔵され、それと同時に強力なレーザ衝撃によって蒸発・イオン化されるシステムを設計することが可能である。
この装置によると、専用の蒸発システムなしに固体推進剤を使用できるとともに、非常に密度の高いプラズマのパルスを得ることが可能となる。
本発明の別の実施例においては、システムは、少なくとも一つのスラスタと、このスラスタにパワーを供給する少なくとも一つのマイクロ波供給源１１４とを有している。
これにより、複数のスラスタをともに使用することができる。
各スラスタにはそれぞれのマイクロ波供給源１１４から（あるいは複数スラスタまたは混合システムの独自のマイクロ波供給源１１４から）パワーが供給される。
また、このシステムは制御装置を有することもできる。
それから、マイクロ波供給源１１４が停止、破壊、充分な推力供給不能の場合、この制御装置は別のマイクロ波供給源１１４に推力供給するよう指令を出す。
これにより、複数のスラスタをともに使用することができる。
各スラスタにはそれぞれのマイクロ波供給源１１４から（あるいは複数スラスタまたは混合システムの独自のマイクロ波供給源１１４から）パワーが供給される。
また、このシステムは制御装置を有することもできる。
それから、マイクロ波供給源１１４が停止、破壊、充分な推力供給不能の場合、この制御装置は別のマイクロ波供給源１１４に推力供給するよう指令を出す。
マイクロ波供給源１１４は、衛星のマイクロ波通信やデータ転送に使用するものに由来できる。
これにより、ほとんどの衛星に存するマイクロ波供給源１１４をスラスタが使用することが可能となる。
実際に、地上との通信のため、あるいはその他の任務達成のために、衛星はそのようなマイクロ波供給源１１４を有している。
これにより、ほとんどの衛星に存するマイクロ波供給源１１４をスラスタが使用することが可能となる。
実際に、地上との通信のため、あるいはその他の任務達成のために、衛星はそのようなマイクロ波供給源１１４を有している。
図４０は、本発明の別の実施例を示す概略図である。
図４０は、宇宙船本体１２０と、この宇宙船本体１２０を直進または回転させるように構成されている少なくとも一つのスラスタ１とを有するシステムを示している。
このスラスタ１は、推力偏向技術を利用することができる。
３つのスラスタ１が宇宙船本体１２０の異なった三側面に配置される場合、宇宙船本体１２０があらゆる方向に移動または回転するにつき充分なものとなる。
二つのスラスタ１が宇宙船本体１２０の二側面に配置される場合、スラスタは二方向のみに回転することになる。
それでもなお、三方向に移動することは可能である。
また、これにより、宇宙船本体側面に機械的にジンバルを行う必要のある従来技術のスラスタを使用する必要がなくなる。
図４０は、宇宙船本体１２０と、この宇宙船本体１２０を直進または回転させるように構成されている少なくとも一つのスラスタ１とを有するシステムを示している。
このスラスタ１は、推力偏向技術を利用することができる。
３つのスラスタ１が宇宙船本体１２０の異なった三側面に配置される場合、宇宙船本体１２０があらゆる方向に移動または回転するにつき充分なものとなる。
二つのスラスタ１が宇宙船本体１２０の二側面に配置される場合、スラスタは二方向のみに回転することになる。
それでもなお、三方向に移動することは可能である。
また、これにより、宇宙船本体側面に機械的にジンバルを行う必要のある従来技術のスラスタを使用する必要がなくなる。
方法についての実施例は、これらのスラスタおよびシステムについての実施例から演繹される。
この方法実施例は、これらのスラスタおよびシステムについての実施例と同じ利点を有している。
この方法実施例は、これらのスラスタおよびシステムについての実施例と同じ利点を有している。
本発明は上記の実施例に限定されるものではない。
特に、上記の種々の解決手段を組み合わせることができる。
例えば、図３〜図８に開示されるガス噴射を改良するための解決手段は、図１７〜図２０に開示される推力方向誘導を改良する解決手段と組み合わせて使用することもできる。
種々の磁場を発生させるコイルや、図９〜図１６に開示されるコイルなしの解決手段を使用することもできる。
また、同じ目的のための種々の解決手段を組み合わせることもできる（例えば、図５、図１３、図１８のガス噴射手段を組み合わせる）。
好ましい実施例は、以下の通りである。
−図３８、図２５、図２１の解決手段の組み合わせ、
−図３５、図８、図１５の解決手段の組み合わせ、
−図３１、図４、図１９の解決手段の組み合わせ。
また、磁場発生器によって発生した磁場の軸４に沿った最大点の上流側に存するマイクロ波イオン化フィールドをメインチャンバ６内に発生するように構成されている少なくとも一つの電磁場発生器を有するイオナイザ１２４を使用するという組み合わせも可能である。
特に、上記の種々の解決手段を組み合わせることができる。
例えば、図３〜図８に開示されるガス噴射を改良するための解決手段は、図１７〜図２０に開示される推力方向誘導を改良する解決手段と組み合わせて使用することもできる。
種々の磁場を発生させるコイルや、図９〜図１６に開示されるコイルなしの解決手段を使用することもできる。
また、同じ目的のための種々の解決手段を組み合わせることもできる（例えば、図５、図１３、図１８のガス噴射手段を組み合わせる）。
好ましい実施例は、以下の通りである。
−図３８、図２５、図２１の解決手段の組み合わせ、
−図３５、図８、図１５の解決手段の組み合わせ、
−図３１、図４、図１９の解決手段の組み合わせ。
また、磁場発生器によって発生した磁場の軸４に沿った最大点の上流側に存するマイクロ波イオン化フィールドをメインチャンバ６内に発生するように構成されている少なくとも一つの電磁場発生器を有するイオナイザ１２４を使用するという組み合わせも可能である。
１ スラスタ
６ メインチャンバ
８ インジェクタ
１２、１４ 第１磁場発生器
１８ 電磁場発生器
４８ クワイエットチャンバ
４９ 環状隔壁（ダイアフラム）
５０ 妨害手段
５１ ディスク
１２４ イオナイザ
６ メインチャンバ
８ インジェクタ
１２、１４ 第１磁場発生器
１８ 電磁場発生器
４８ クワイエットチャンバ
４９ 環状隔壁（ダイアフラム）
５０ 妨害手段
５１ ディスク
１２４ イオナイザ
Claims (7)
- 推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とするスラスタ。 - 推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するようにこのイオナイザ（１２４）の下流側に配置して構成した少なくとも１つの磁場発生器（１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とするスラスタ。 - 推力の軸（４）を画定するメインチャンバ（６）と、
このメインチャンバ（６）内にイオン化可能ガスを噴射するように構成したインジェクタ（８）と、前記メインチャンバ（６）内の噴射ガスをイオン化するように構成したイオナイザ（１２４）と、前記推力軸（４）上の推力の方向に沿って前記イオナイザ（１２４）の下流側に磁化動重加速フィールドを発生するように一部（１２）をこのイオナイザ（１２４）の上流側に、他の一部（１４）を下流側に配置して構成した第１磁場発生器（１２、１４）および電磁場発生器（１８）と、少なくとも１つの共振空洞（１１２）とを有するスラスタ（１）であって、
前記電磁場発生器（１８）は共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成され、スラスタ（１）は共振空洞（１１２）内に固形物質手段（１２２）をさらに含み、前記固形物質手段（１２２）はその電気誘導率および／または誘磁率によって共振空洞（１１２）のモードを制御するように構成されていることを特徴とするスラスタ。 - 前記電磁場発生器（１８）は、共振空洞（１１２）内で定常電磁波を発生するように構成されたハウジング（１１０）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスラスタ。
- 前記ハウジング（１１０）は、少なくとも部分的に共振空洞（１１２）を収容するように構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスラスタ。
- 推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
メインチャンバ（６）を部分的に妨害するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする推力発生方法。 - 推力発生方法において、
メインチャンバ（６）内にガスを噴射するステップと、
ガスの少なくとも一部分をイオン化するステップと、
磁化動重力により、部分的イオン化ガスを加速するための第１磁場および電磁場をガスに実質的に印加するステップと、
からなる推力発生方法であって、
共振空洞（１１２）内の固形物質手段（１２２）を用いてその電気誘導率および／または誘磁率により共振空洞（１１２）のモードを制御するステップも含むことを特徴とする推力発生方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014121272A JP2014194220A (ja) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | スラスタ及び推進発生方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014121272A JP2014194220A (ja) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | スラスタ及び推進発生方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2013015271A Division JP2013137024A (ja) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | スラスタ及びそのシステム、そして推進発生方法 |
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|---|---|
| JP2014194220A true JP2014194220A (ja) | 2014-10-09 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2014194220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015145675A (ja) * | 2015-03-10 | 2015-08-13 | 瑞穗 新谷 | Ｕｆｏの飛行原理に基づくｕｆｏ飛行装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248978A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Natl Aerospace Lab | カスプ磁場型イオンエンジン |
| JPS6417399A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Tel Sagami Ltd | Plasma processing equipment |
| WO2005028310A2 (en) * | 2003-03-20 | 2005-03-31 | Elwing Llc | Spacecraft thruster |
-
2014
- 2014-06-12 JP JP2014121272A patent/JP2014194220A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248978A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Natl Aerospace Lab | カスプ磁場型イオンエンジン |
| JPS6417399A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Tel Sagami Ltd | Plasma processing equipment |
| WO2005028310A2 (en) * | 2003-03-20 | 2005-03-31 | Elwing Llc | Spacecraft thruster |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015145675A (ja) * | 2015-03-10 | 2015-08-13 | 瑞穗 新谷 | Ｕｆｏの飛行原理に基づくｕｆｏ飛行装置 |
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