JP2020532671A - 電界放出推進システムとその較正方法及び動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
制御ユニットと、
複数の電界放出推進ユニットを有する推進組立体であって、上記電界放出推進ユニットが、複数のイオン放出器を有するイオン源と、上記イオン放出器と関連付けられ電界装置内に配置された引出電極とを備える、推進組立体と、
上記制御ユニットによって上記引出電極を個々の引出電極電圧で制御するために、上記引出電極にそれぞれ割り当てられる、複数の引出電極電圧源と、を備える。
上記電界放出推進ユニットの各々ごとに、電流−電圧特性を測定するステップであって、上記電界放出推進ユニットの上記イオン放出器を通過する放出器電流を、残りの電界放出推進ユニットを同時に非作動にした状態、又は一定の電流で動作させた状態で、様々な引出電極電圧で測定する、ステップと、
上記調整すべき所定のイオン電流に対応するそれぞれの上記電界放出推進ユニットの放出器電流を生成するために、上記電界放出推進ユニットの各々ごとに、それぞれ上記電流−電圧特性及び上記所定のイオン電流に応じて、上記引出電極電圧を設定するステップと、を含む。
2 推進組立体
3 中和器
4 制御ユニット
21 加熱ユニット
22 イオン源
23 推進ユニット
24 引出電極
25 引出プレート
27 カバープレート
28 絶縁スペーサ
41 加熱制御器
42 放出器電圧供給源
43 引出電極電圧源
44 電流測定ユニット
45 中和器制御ユニット
221 燃料タンク
222 イオン放出器
223 燃料
224 流体管路
241 引出電極の中央開口
242 第1の遮蔽構造
243 引出電極セグメント
245 第2の遮蔽構造
271 カバープレートの開口
Claims (13)
- 宇宙機のための電界放出推進システム(1)であって、
制御ユニット(4)と、
複数の電界放出推進ユニット(23)を有する推進組立体(2)であって、前記電界放出推進ユニット(23)が、複数のイオン放出器(222)を有するイオン源と、前記イオン放出器(222)と関連付けられ電界装置内に配置された引出電極(24)と、を備える、推進組立体(2)と、
前記制御ユニット(4)によって前記引出電極(24)を個々の引出電極電圧で制御するために、前記引出電極(24)にそれぞれ割り当てられる、複数の引出電極電圧源(43)と、
を備える電界放出推進システム(1)。 - 前記イオン放出器(222)から流れる電流、及び/又は前記引出電極(24)へと流れる電流を測定するように構成された電流測定ユニット(44)を有する、請求項1に記載の電界放出推進システム(1)。
- 前記制御ユニット(4)が、前記イオン放出器(222)とそれぞれ関連付けられた前記引出電極(24)の間の電界の電界強度を、所定のイオン電流レベルに対応する決定済みの引出電極電圧となるよう制御するように構成され、
前記決定済みの引出電極電圧は、決定された電界放出推進ユニット(23)に対して、その電界放出推進ユニット(23)の電流−電圧特性を測定することによって決定され、
この電流−電圧特性の測定は、前記イオン放出器(222)を通過する放出器電流を、他の各電界放出推進ユニット(23)を同時に非作動にした状態、又は一定の電流で動作させた状態で、様々な電圧で測定することによって行われ、
前記電界放出推進ユニット(23)の放出器電流が、前記所定のイオン電流レベルに対応するように、前記引出電極電圧が設定される、請求項1又は2に記載の電界放出推進システム(1)。 - 前記引出電極(24)のうちの少なくとも1つが、2つ、3つ、4つ又は5つ以上の互いに絶縁された引出電極セグメント(243)で形成され、
前記引出電極セグメント(243)は、まとまって特に環状の引出電極(24)を形成し、
前記引出電極電圧源(43)が、イオンビームの所定の方向が使用中に制御されるように、前記引出電極セグメント(243)に個々のセグメント電圧を提供するように構成され、並びに/或いは、
前記引出電極セグメント(243)に個々のセグメント電圧を提供する目的で、別個のセグメント電圧源が、イオンビームの所定の方向が使用中に調整されるように、複数の前記引出電極セグメント(243)に提供される、請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。 - 各前記引出電極(24)に割り当てられた前記引出電極電圧、又は別の所定の電圧から、個々の前記セグメント電圧を生成するために、調整可能な直列抵抗器又は調整可能な分圧器が、前記引出電極セグメント(243)の各部分又は前記引出電極セグメント(243)の各々に割り当てられる、請求項4に記載の電界放出推進システム(1)。
- 中和器(3)が、制御可能な強度の電子流を出力するために設けられる、請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。
- 前記推進組立体(2)が、液体又は液化可能な導電性の燃料(223)のための燃料タンク(221)を有するイオン源を備え、
前記燃料(223)が、電界イオン化のため、各前記引出電極(24)に面する前記イオン放出器(222)の先端で放出され得る、請求項1乃至6のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。 - 前記引出電極(24)が特に、前記イオン放出器(222)の延長方向に対して同心に配置された中央開口を備えた環状の形をなす、請求項1乃至7のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。
- 前記引出電極(24)が、引出プレート(25)によって支持され、互いに絶縁され、前記引出プレート(25)は特に非導電材料から形成される、請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。
- 各前記引出電極電圧源(43)が、調整可能な引出電極電圧を提供するために、調整可能な分圧器を備える、請求項1乃至9のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。
- 前記引出電極(24)のうちの1つ、少なくとも1つ又は各々が、全周囲又は部分的な周囲に沿って、前記イオン放出器(222)の方向に突出する導電性の第1の遮蔽構造(242)を備え、並びに/或いは、
前記引出電極(24)のうちの1つ、少なくとも1つ又は各々が、全周囲又は部分的な周囲に沿って、前記イオン放出器(222)とは反対側の方向に突出する導電性の第2の遮蔽構造(245)を備える、請求項1乃至10のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)。 - 前記複数の電界放出推進ユニット(23)の各々ごとに、前記イオン放出器(222)と関連付けられた前記引出電極(24)との間の電界の電界強度が、調整すべき所定のイオン電流に対応する引出電極電圧となるよう調整可能であり、前記引出電極電圧は、前記複数の電界放出推進ユニット(23)のうちの対応する推進ユニットの電流−電圧特性及び前記調整すべき所定のイオン電流から得られる、請求項1乃至11のうちのいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)の較正方法であって、
前記電界放出推進ユニット(23)の各々ごとに、電流−電圧特性を測定するステップであって、前記電界放出推進ユニット(23)の前記イオン放出器(222)を通過する放出器電流を、残りの電界放出推進ユニット(23)を同時に非作動にした状態、又は一定の電流で動作させた状態で、様々な引出電極電圧で測定する、ステップと、
前記調整すべき所定のイオン電流に対応するそれぞれの前記電界放出推進ユニット(23)の放出器電流を生成するために、前記電界放出推進ユニット(23)の各々ごとに、それぞれ前記電流−電圧特性及び前記所定のイオン電流に応じて、前記引出電極電圧を制御するステップと、を含む方法。 - 前記複数の電界放出推進ユニット(23)の各々ごとに、前記イオン放出器(222)と関連付けられた前記引出電極(24)との間の電界の電界強度が、調整すべき所定のイオン電流に対応する引出電極電圧となるよう調整可能であり、前記引出電極電圧は、前記複数の電界放出推進ユニット(23)のうちの対応する推進ユニットの電流−電圧特性及び前記調整すべき所定のイオン電流から得られる、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の電界放出推進システム(1)の動作方法であって、
前記電界放出推進システム(1)の所定の推力ベクトルの調整が、その所定の推力ベクトルが前記電界放出推進ユニット(23)からの前記イオン電流の合算として生じるように各前記電界放出推進ユニット(23)を個々の引出電極電圧で駆動することによって行われる、方法。
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