JPH0573915B2 - - Google Patents
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- JPH0573915B2 JPH0573915B2 JP1285816A JP28581689A JPH0573915B2 JP H0573915 B2 JPH0573915 B2 JP H0573915B2 JP 1285816 A JP1285816 A JP 1285816A JP 28581689 A JP28581689 A JP 28581689A JP H0573915 B2 JPH0573915 B2 JP H0573915B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、宇宙空間を飛翔する宇宙機に搭載さ
れる電気推進機に関し、特に荷電粒子を静電的に
加速することによつて推力を得るイオンエンジン
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electric propulsion device mounted on a spacecraft flying in outer space, and in particular to an electric propulsion device that generates thrust by electrostatically accelerating charged particles. Regarding the ion engine obtained.
従来、この種のイオンエンジンは、第2図に示
すように、推進剤を電離させてメインプラズマ7
および中和器プラズマ8を生成するために、電極
を用いた有電極放電を利用していた。即ち、同図
において、イオンエンジンの推力を得る目的で静
電的に加速されるイオンを供給するメインプラズ
マ7は、主ホローカソード21によつて生成され
た電子をさらにアノード20まで加速させ、この
途中、加速された電子と推進剤との衝撃によつて
生成された。また、イオンエンジンからイオンが
流出した後にイオンエンジン自身の電気的中性を
保つためにイオンの流れとともに流出する電子を
供給する中和器プラズマ8は、中和器ホローカソ
ード22を用いて生成された。これらメインプラ
ズマ7および中和器プラズマ8を生成する過程に
おいて、従来のイオンエンジンでは電極を用いた
放電が利用された。
Conventionally, this type of ion engine ionizes the propellant to create a main plasma 7, as shown in Figure 2.
In order to generate the neutralizer plasma 8, an electroded discharge using an electrode was utilized. That is, in the figure, the main plasma 7 that supplies electrostatically accelerated ions for the purpose of obtaining the thrust of the ion engine further accelerates the electrons generated by the main hollow cathode 21 to the anode 20. It is generated by the impact of accelerated electrons and propellant along the way. Further, after the ions have flowed out from the ion engine, the neutralizer plasma 8 that supplies electrons flowing out with the flow of ions in order to maintain the electrical neutrality of the ion engine itself is generated using the neutralizer hollow cathode 22. Ta. In the process of generating the main plasma 7 and the neutralizer plasma 8, conventional ion engines utilize electric discharge using electrodes.
上述した従来のイオンエンジンは、電極を用い
た放電を利用してるが、電極は放電とともに損耗
していくので、イオンエンジンの寿命は電極の寿
命によつて制約を受け、その結果、従来のイオン
エンジンの寿命は比較的短いという欠点がある。
また、図2に示すように、従来のイオンエンジン
は有電極放電を行なうために、主ホローカソード
21、主陰極キーパ23、アノード20、中和器
ホローカソード22、中和器キーパ24、などが
必要であり、構造的に複雑になるという欠点があ
る。さらに、電極寿命の短さおよび構造的複雑さ
から、イオンエンジン全体としての信頼性が低い
という欠点がある。
The conventional ion engine mentioned above uses electric discharge using electrodes, but since the electrodes wear out as they discharge, the life of the ion engine is limited by the life of the electrodes, and as a result, the conventional ion engine The disadvantage is that the engine has a relatively short lifespan.
Further, as shown in FIG. 2, in order to perform electroded discharge, the conventional ion engine has a main hollow cathode 21, a main cathode keeper 23, an anode 20, a neutralizer hollow cathode 22, a neutralizer keeper 24, etc. This has the disadvantage of being structurally complex. Furthermore, the reliability of the ion engine as a whole is low due to short electrode life and structural complexity.
本発明のマイクロ波共振加熱型イオンエンジン
は、従来行なわれていなかつたマイクロ波共振加
熱によるメインプラズマおよび中和器プラズマの
生成を行なうものである。このマイクロ波共振加
熱によるメインプラズマおよび中和器プラズマの
生成の過程においては一切の放電電極を用いてい
ない。
The microwave resonance heating type ion engine of the present invention generates a main plasma and a neutralizer plasma by microwave resonance heating, which has not been done in the past. No discharge electrodes are used in the process of generating the main plasma and neutralizer plasma by this microwave resonance heating.
次に図面を参照して本発明を説明する。第1図
は、本発明のマイクロ波共振加熱型イオンエンジ
ンの一実施例を示す作動原理図である。同図にお
いて、マイクロ波発振器12およびその駆動電源
3によつて生成されるマイクロ波は導波管14に
よつてキヤビテイ15に導入される。導入された
マイクロ波はキヤビテイ15内で定在波を起こ
す。この定在波のエネルギーが隔壁13を伝わつ
て隔壁13とスクリーングリツド10の間および
中和器9内にある推進剤に吸収され、それぞれメ
インプラズマ7および中和器プラズマ8を生成す
る。生成されたメインプラズマ7のうちプラスの
電気をもつイオンはスクリーングリツド10およ
び加速グリツド11によつて加速されイオンビー
ムを形成する。これがイオンエンジンの発生する
推力となる。一方、中和器9内において生成され
た中和器プラズマ8のうちマイナスの電気を持つ
電子は、イオンの流出後のイオンエンジン自身の
電気的中性を保つため、イオンビームに混入され
る。
Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the operating principle of an embodiment of the microwave resonance heating type ion engine of the present invention. In the figure, microwaves generated by a microwave oscillator 12 and its driving power source 3 are introduced into a cavity 15 through a waveguide 14. The introduced microwaves cause standing waves within the cavity 15. The energy of this standing wave is transmitted through the bulkhead 13 and absorbed by the propellant located between the bulkhead 13 and the screen grid 10 and in the neutralizer 9, producing a main plasma 7 and a neutralizer plasma 8, respectively. Of the generated main plasma 7, positively charged ions are accelerated by a screen grid 10 and an acceleration grid 11 to form an ion beam. This becomes the thrust generated by the ion engine. On the other hand, negatively charged electrons in the neutralizer plasma 8 generated in the neutralizer 9 are mixed into the ion beam in order to maintain the electrical neutrality of the ion engine itself after the ions have flown out.
以上説明したように、本発明のマイクロ波共振
加熱型イオンエンジンは、メインプラズマおよび
中和器プラズマの生成過程において放電電極を用
いていないため、寿命に関して従来の有電極放電
を利用していたイオンエンジンが受けていたよう
な電極損耗による電極寿命の制約を受けないとい
う有利な点がある。よつて、本発明のマイクロ波
共振型イオンエンジンは、従来の有電極放電を利
用していたイオンエンジンと比べて長寿命化でき
るという効果がある。また、従来のイオンエンジ
ンのようにメインプラズマおよび中和器プラズマ
を生成するための主ホローカソード、主陰極キー
パ、アノード、中和器ホローカソード、中和器キ
ーパなどを用いていないため構造的に簡単化でき
るという効果がある。さらに、電極寿命の長さお
よび構造的簡単さから、イオンエンジン全体とし
ての信頼性が高くなるという効果がある。
As explained above, the microwave resonance heating type ion engine of the present invention does not use a discharge electrode in the generation process of the main plasma and the neutralizer plasma, so the life of the ion engine is reduced compared to the conventional electroded discharge. It has the advantage that electrode life is not limited by electrode wear, as is the case with engines. Therefore, the microwave resonance type ion engine of the present invention has the effect of being able to have a longer lifespan than the conventional ion engine that uses electroded discharge. In addition, unlike conventional ion engines, it does not use a main hollow cathode, main cathode keeper, anode, neutralizer hollow cathode, neutralizer keeper, etc. to generate main plasma and neutralizer plasma, so it is structurally This has the effect of simplifying the process. Furthermore, the reliability of the ion engine as a whole is improved due to the long life of the electrodes and the simple structure.
第1図は本発明の一実施例を示すマイクロ波共
振加熱型イオンエンジンの作動原理図、第2図は
従来の有電極放電を利用してプラズマを生成する
イオンエンジンの作動原理図である。なお、図に
おいて、
1……PS1:スクリーングリツド電源(ビー
ム電源)、2……PS2:加速グリツド電源、3…
…PS8:マイクロ波発振器駆動電源、4……PS
6:中和器加熱電源、5……推進剤供給タンク、
6……絶縁器、7……メインプラズマ、8……中
和器プラズマ、9……中和器、10……スクリー
ングリツド、11……加速グリツド、12……マ
イクロ波発振器、13……隔壁、14……導波
管、15……キヤビテイ、16……PS3:放電
電源、17……PS5:主陰極キーパ電源、18
……PS4:主陰極加熱電源、19……PS7:中
和器キーパ電源、20……アノード、21……主
ホローカソード、22……中和器ホローカソー
ド、23……主陰極キーパ、24……中和器キー
パ、である。
FIG. 1 is a diagram of the operating principle of a microwave resonance heating type ion engine showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the operating principle of a conventional ion engine that generates plasma using electroded discharge. In the figure, 1...PS1: Screen grid power supply (beam power supply), 2...PS2: Acceleration grid power supply, 3...
...PS8: Microwave oscillator drive power supply, 4...PS
6: Neutralizer heating power supply, 5... propellant supply tank,
6...Insulator, 7...Main plasma, 8...Neutralizer plasma, 9...Neutralizer, 10...Screen grid, 11...Acceleration grid, 12...Microwave oscillator, 13... Partition wall, 14...Waveguide, 15...Cavity, 16...PS3: Discharge power supply, 17...PS5: Main cathode keeper power supply, 18
... PS4: Main cathode heating power supply, 19 ... PS7: Neutralizer keeper power supply, 20 ... Anode, 21 ... Main hollow cathode, 22 ... Neutralizer hollow cathode, 23 ... Main cathode keeper, 24 ... ...It is a neutralizer keeper.
Claims (1)
マイクロ波供給系とイオンビーム中和器によつて
構成されるイオンエンジンにおいて、マイクロ波
を放電容器及び中和器内部に導入することにより
メインプラズマ及び中和器プラズマの生成を行な
うことを特徴とするマイクロ波共振加熱型イオン
エンジン。1 In an ion engine consisting of a discharge vessel, a propellant supply system, an ion accelerating electrode, a microwave supply system, and an ion beam neutralizer, the main plasma is generated by introducing microwaves into the discharge vessel and neutralizer. and a microwave resonance heating type ion engine characterized by generating neutralizer plasma.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28581689A JPH03145579A (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Microwave resonance heating type ion engine |
EP90120797A EP0426110B1 (en) | 1989-10-31 | 1990-10-30 | Ion thruster for interplanetary space mission |
DE69026337T DE69026337T2 (en) | 1989-10-31 | 1990-10-30 | Ion drive for space flights |
US07/606,984 US5146742A (en) | 1989-10-31 | 1990-10-31 | Ion thruster for interplanetary space mission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28581689A JPH03145579A (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Microwave resonance heating type ion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03145579A JPH03145579A (en) | 1991-06-20 |
JPH0573915B2 true JPH0573915B2 (en) | 1993-10-15 |
Family
ID=17696459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28581689A Granted JPH03145579A (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Microwave resonance heating type ion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03145579A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06325896A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Uchu Kagaku Kenkyusho | Microwave discharge type plasma contactor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6111470A (en) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | Ion engine |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP28581689A patent/JPH03145579A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6111470A (en) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Toshiba Corp | Ion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03145579A (en) | 1991-06-20 |
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