JPH086680B2 - Ion thruster and control method thereof - Google Patents

Ion thruster and control method thereof

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JPH086680B2
JPH086680B2 JP27868789A JP27868789A JPH086680B2 JP H086680 B2 JPH086680 B2 JP H086680B2 JP 27868789 A JP27868789 A JP 27868789A JP 27868789 A JP27868789 A JP 27868789A JP H086680 B2 JPH086680 B2 JP H086680B2
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propellant
propellant gas
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discharge vessel
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正治 北村
英樹 吉田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03HPRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0006Details applicable to different types of plasma thrusters
    • F03H1/0012Means for supplying the propellant

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、地球周回軌道、静止軌道、これらの間を往
復する軌道、惑星間軌道等を航行する宇宙船、宇宙プラ
ットホーム等の宇宙構造物の推進または軌道制御に使用
されるイオンスラスタおよびその制御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a spacecraft and a space platform for navigating earth orbits, geostationary orbits, orbits reciprocating between them, interplanetary orbits, and the like. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion thruster used for propulsion or orbit control of space structures such as the like and its control method.

(従来の技術) 上記のような宇宙構造物の軌道制御、推進の目的のた
め、イオンスラスタを使用することが従来から試みられ
てきた。このイオンスラスタは、推進剤ガスを電離プラ
ズマに生成し、この推進剤イオンを電気的に加速して推
力を得るものである。従来のイオンスラスタは、たとえ
ば第5図に示すように構成されている。図中の3は放電
容器であって、この放電容器3の開口部にはスクリーン
グリッド4と加速グリッド5とから構成される加速電極
が設けられている。また、この放電容器3内には推進剤
ガスの一部がガス絶縁器1aおよびホローカソード2を介
して導入され、また残りの推進剤ガスはガス絶縁器1bを
介して直接この放電容器内に導入されるように構成され
ている。このホローカソード2を介して導入される推進
剤ガスは、このホローカソードを通過する際に放電によ
って電離プラズマに形成される。この電離プラズマから
引き出された電子は、アノード電位にバイアスされてい
る放電容器によって加速され、ガス絶縁器1bを介して放
電容器内に導入された推進剤ガスと衝突し、この放電容
器3内に電離プラズマを生成する。この電離された推進
剤のイオンは上記の加速電極4,5によって加速されて運
動エネルギを与えられて放出され、推力を発生する。こ
の放出されるプラズマを中和するため、この放電容器の
近傍には中和器6が設けられ、放出されるイオンを中和
する。また、この放電容器の内面には磁石(図示せず)
が設けられ、カスプ磁場を形成して電離プラズマを封じ
込め、この放電容器3の壁面からの損失を防止してい
る。
(Prior Art) It has been attempted to use an ion thruster for the purpose of orbit control and propulsion of a space structure as described above. This ion thruster generates a propellant gas into an ionized plasma and electrically accelerates the propellant ions to obtain thrust. A conventional ion thruster is constructed, for example, as shown in FIG. Reference numeral 3 in the drawing is a discharge vessel, and an accelerating electrode composed of a screen grid 4 and an accelerating grid 5 is provided at the opening of the discharge vessel 3. Further, a part of the propellant gas is introduced into the discharge vessel 3 through the gas insulator 1a and the hollow cathode 2, and the remaining propellant gas is directly introduced into the discharge vessel through the gas insulator 1b. It is configured to be introduced. The propellant gas introduced through the hollow cathode 2 is formed into ionized plasma by discharge when passing through the hollow cathode. The electrons extracted from the ionized plasma are accelerated by the discharge vessel biased to the anode potential, collide with the propellant gas introduced into the discharge vessel through the gas insulator 1b, and enter the discharge vessel 3. Generates ionized plasma. The ionized propellant ions are accelerated by the accelerating electrodes 4 and 5 to be given kinetic energy and emitted to generate thrust. In order to neutralize the emitted plasma, a neutralizer 6 is provided near the discharge vessel to neutralize the emitted ions. Also, a magnet (not shown) is provided on the inner surface of the discharge vessel.
Is provided to enclose the ionized plasma by forming a cusp magnetic field and prevent the loss from the wall surface of the discharge vessel 3.

また、図中の10は推進剤ガス導入系のガスボンベであ
って、このガスボンベ10から供給された推進剤ガスは減
圧弁11によって圧力を調整された後、各流量調整器12a,
12b,12cを介してそれぞれ上記のホローカソード2、ガ
ス絶縁器1b、および中和器6に供給されるように構成さ
れている。また、図示はされていないが、このホローカ
ソード2、放電容器3、加速電極4,5、中和器6等に電
力を供給する電源系が設けられている。また、上記の減
圧弁11、流量調整弁等は制御器13によって制御され、こ
の制御器13は宇宙構造物の本体または地上のステーショ
ン等からの指令によって作動する。
Further, 10 in the figure is a gas cylinder of a propellant gas introduction system, and after the pressure of the propellant gas supplied from this gas cylinder 10 is adjusted by the pressure reducing valve 11, each flow rate regulator 12a,
The hollow cathode 2, the gas isolator 1b, and the neutralizer 6 are supplied via 12b and 12c, respectively. Further, although not shown, a power supply system for supplying electric power to the hollow cathode 2, the discharge container 3, the acceleration electrodes 4, 5, the neutralizer 6 and the like is provided. Further, the pressure reducing valve 11, the flow rate adjusting valve and the like are controlled by a controller 13, and the controller 13 is operated by a command from the main body of the space structure or a station on the ground.

ところで、最近では、このようなイオンスラスタを、
たとえば地球周回軌道上の宇宙ステーションと静止軌道
上の静止プラットホームの間を往復する軌道間輸送機の
推進エンジンや、静止プラットホームの軌道制御に使用
することが検討されている。このような用途に使用する
場合には、大推力を必要とし、このイオンスラスタの推
力を大きくするとともに、多数のイオンスラスタをクラ
スタ化して使用する必要が生じる。このような場合に
は、当然推進剤の消費量も大きくなる。ところで、現在
とイオンスラスタは、推進剤としてXeガスが使用されて
いる。このXeガスは原子番号が大きく、効率が高いとと
もに、不活性ガスであるのでイオン化された場合でもイ
オンスラスタの各機器を損傷することがなく、このよう
なイオンスラスタの推進剤としては優れている。しか
し、このXeガスは資源的に乏しく、また高価であるた
め、上記のように大量に使用する場合には資源、コスト
の上で不利である。
By the way, recently, such an ion thruster,
For example, it is considered to be used for the propulsion engine of an inter-orbital transport aircraft that reciprocates between a space station in an orbit around the earth and a stationary platform in a geostationary orbit, and for orbit control of a geostationary platform. When it is used for such an application, a large thrust is required, and it is necessary to increase the thrust of this ion thruster and to use a large number of ion thrusters in a cluster. In such a case, naturally, the amount of propellant consumed also increases. By the way, the present and ion thrusters use Xe gas as a propellant. This Xe gas has a large atomic number, high efficiency, and since it is an inert gas, it does not damage each device of the ion thruster even when ionized, and it is an excellent propellant for such an ion thruster. . However, since this Xe gas is scarce in resources and expensive, it is disadvantageous in terms of resources and cost when used in a large amount as described above.

このXeガスの他には、推進剤ガスとしてAr,Krガス等
の不活性ガスを使用することが考えられる。しかし、こ
れらのガスは原子番号がXeガスより小さいため、効率が
低下する不具合がある。また、将来は宇宙空間において
半導体製造工場等が稼働することが予想されるが、この
ような場合にはこの宇宙工場から大量の酸素ガスが排出
されるので、この酸素ガスを推進剤として利用できれば
資源、コストの上で大変有利である。しかし、この酸素
ガスのプラズマは化学的な活性が高いので、イオンスラ
スタの各機器を損傷するという不具合を生じる。
In addition to this Xe gas, it is possible to use an inert gas such as Ar or Kr gas as a propellant gas. However, since the atomic number of these gases is smaller than that of Xe gas, there is a problem that the efficiency is lowered. In addition, it is expected that semiconductor manufacturing factories will operate in outer space in the future, but in such a case a large amount of oxygen gas will be emitted from this space factories, so if this oxygen gas can be used as a propellant. Very advantageous in terms of resources and costs. However, since the plasma of oxygen gas has a high chemical activity, it causes a problem of damaging each device of the ion thruster.

このため、上記のような問題を克服し、将来のイオン
スラスタの大推力化に対応してXeガス以外の物質、でき
れば酸素ガスを推進剤として利用することが要望されて
いる。
Therefore, it is desired to overcome the above problems and use a substance other than Xe gas, preferably oxygen gas, as a propellant in response to a large thrust of an ion thruster in the future.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、本発
明の第1の目的は、推進剤としてXeガス以外のものを使
用できるようにするとともに、Xeガス以外の物質を推進
剤として使用した場合の効率の低下を考慮して推進シス
テム全体としてできるだけ効率的に運用できるようなイ
オンスラスタを提供することにある。また、本発明の第
2の目的は、推進剤として酸素ガスを使用した場合に予
想される機器の損傷を防止することができるイオンスラ
スタを提供するものである。また、本発明の第3の目的
は、このようなイオンスラスタを効率的に制御する方法
を提供するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made based on the above circumstances, and a first object of the present invention is to make it possible to use a gas other than Xe gas as a propellant. Another object of the present invention is to provide an ion thruster that can be operated as efficiently as possible as a whole propulsion system in consideration of a decrease in efficiency when a substance other than the above is used as a propellant. A second object of the present invention is to provide an ion thruster capable of preventing damage to equipment expected when oxygen gas is used as a propellant. A third object of the present invention is to provide a method for efficiently controlling such an ion thruster.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の第1の目的を達成するために、本発明のイオン
スラスタの推進剤ガス供給系は、複数種類のガスを選択
的に導入できるように構成され、また電源系は、導入す
る推進剤ガスの種類に対応して供給する電力を変化さ
せ、どの種類のガスを導入した場合でも推力が一定とな
るように構成し、また導入されるガスの種類が変更され
た場合でもイオンスラスタの構造、たとえば加速電極の
間隔等を変更する必要を無くしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the first object described above, the propellant gas supply system of the ion thruster of the present invention can selectively introduce a plurality of kinds of gases. In addition, the power supply system changes the electric power to be supplied according to the type of propellant gas to be introduced, and the thrust is constant no matter which type of gas is introduced. Even if the kind of gas is changed, it is not necessary to change the structure of the ion thruster, for example, the distance between accelerating electrodes.

また、第2の目的を達成するために、本発明のイオン
スラスタは推進剤ガスとして酸素を導入する場合に、ホ
ローカソードからは不活性ガスを導入し、酸素ガスはこ
のホローカソードを介さずに直接放電容器内に導入し、
上記のホローカソードの放電によって電離された不活性
ガスのプラズマから引き出された電子を放電容器のバイ
アス電位によって加速してこの酸素ガスに衝突させ、こ
の酸素ガスをプラズマ化するものである。これによっ
て、この酸素ガスのプラズマがこのホローカソードその
他の機器に直接接触することがなく、化学的に活性の高
い酸素プラズマによって機器が損傷するのを防止するも
のである。
In order to achieve the second object, the ion thruster of the present invention introduces an inert gas from the hollow cathode when introducing oxygen as a propellant gas, and the oxygen gas does not pass through the hollow cathode. Directly introduced into the discharge vessel,
Electrons extracted from the plasma of the inert gas ionized by the discharge of the hollow cathode are accelerated by the bias potential of the discharge vessel and collide with the oxygen gas, and the oxygen gas is turned into plasma. This prevents the plasma of the oxygen gas from directly contacting the hollow cathode and other devices, and prevents the devices from being damaged by the chemically active oxygen plasma.

また、第3の目的を達成するために、本発明のイオン
スラスタはこれが搭載される宇宙構造物から供給される
電力に余裕の無い場合には原子番号の大きいガスを推進
剤として利用するとともに、電力の余裕のある場合には
原子番号の小さいガスを推進剤として利用するように制
御される。これによって、このイオンスラスタから構成
される推進システム全体を最大限効率的に運用すること
ができる。
Further, in order to achieve the third object, the ion thruster of the present invention uses a gas having a large atomic number as a propellant when the electric power supplied from the space structure on which the ion thruster is mounted has no margin. When the electric power has a margin, the gas having a small atomic number is controlled to be used as the propellant. As a result, the entire propulsion system composed of this ion thruster can be operated as efficiently as possible.

(実施例) 以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第3図には本発明の第1の実施例を示
す。この第1の実施例は、複数種類の不活性ガスを推進
剤ガスとして使用する場合のものである。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. The first embodiment is a case where a plurality of types of inert gas are used as the propellant gas.

まず、第3図を参照してこのイオンスラスタの本体部
分の構造を説明する。図中の3はこのイオンスラスタの
放電容器であって、この放電容器は前面が開口した半球
状をなしている。そして、この放電容器3の奥部にはホ
ローカソード2が設けられている。このホローカソード
2には、この放電容器3と他の機器とを電気的に絶縁す
るためのガス絶縁器1aを介して後述する推進剤ガス導入
系から推進剤ガスが供給され、この推進剤ガスはこのホ
ローカソード2内を通ってこの放電容器3内に導入され
る。このホローカソード2には後述する電源系から電力
が供給され、このホローカソード2内を通って導入され
る推進剤ガスをカソードとキーパとの間の放電によって
電離プラズマに形成するように構成されている。
First, the structure of the main body of the ion thruster will be described with reference to FIG. Reference numeral 3 in the figure is a discharge vessel of this ion thruster, and this discharge vessel has a hemispherical shape with an open front surface. A hollow cathode 2 is provided at the back of the discharge vessel 3. A propellant gas is supplied to the hollow cathode 2 from a propellant gas introduction system described later via a gas isolator 1a for electrically insulating the discharge vessel 3 from other devices. Is introduced into the discharge vessel 3 through the hollow cathode 2. Electric power is supplied to the hollow cathode 2 from a power supply system described later, and the propellant gas introduced through the hollow cathode 2 is configured to be formed into ionized plasma by discharge between the cathode and the keeper. There is.

また、この放電容器3の内面には、環状のガス拡散器
9が設けられている。このガス拡散器9は中空の通路状
をなし、その壁面には多数のノズル孔9aが形成されてい
る。そして、このガス拡散器9は、ガス絶縁器1bを介し
て後述する推進剤ガス導入系に接続されている。そし
て、この推進剤ガス導入系から供給されたガスは、この
ガス拡散器9のノズル孔9aからこの放電容器3内に導
入、拡散される。また、この放電容器3はアノード電位
にバイアスされており、上記のホローカソード2から導
入された推進剤ガスの電離プラズマから放出された電子
を加速し、このガス拡散器9から導入された推進剤ガス
に衝突させ、このガスを電離プラズマに形成して推進剤
ガスのイオンを生成するように構成されている。
An annular gas diffuser 9 is provided on the inner surface of the discharge vessel 3. The gas diffuser 9 has a hollow passage shape, and a large number of nozzle holes 9a are formed on the wall surface thereof. The gas diffuser 9 is connected to a propellant gas introduction system described later via the gas insulator 1b. The gas supplied from the propellant gas introduction system is introduced and diffused into the discharge vessel 3 through the nozzle hole 9a of the gas diffuser 9. Further, the discharge vessel 3 is biased to the anode potential, accelerates the electrons emitted from the ionized plasma of the propellant gas introduced from the hollow cathode 2, and the propellant introduced from the gas diffuser 9 is accelerated. It is configured to collide with gas and form this gas into ionized plasma to generate ions of the propellant gas.

また、この放電容器3の開口には、加速電極が設けら
れている。この加速電極はスクリーングリッド4と加速
グリッド5から構成されている。これらのグリッド4,5
は薄い金属板に多数の電極孔を形成したもので、互いに
小さい間隙をもって配置されている。そして、この加速
電極には後述する電源系から電力が供給され、上記のス
クリーングリット4は正の電位、加速グリッド5は負の
電位にバイアスされている。そして、上記の放電容器3
内で生成された推進剤ガスのイオンは、このスクリーン
グリッド4および加速グリッド5の電極孔を通過する際
にこれらのグリッドの間の電位差によって加速され、運
動エネルギを与えられて放出され、推力を発生するよう
に構成されている。
An acceleration electrode is provided at the opening of the discharge container 3. This acceleration electrode is composed of a screen grid 4 and an acceleration grid 5. These grids 4,5
Is a thin metal plate in which a large number of electrode holes are formed, and they are arranged with a small gap therebetween. Electric power is supplied to the accelerating electrode from a power supply system described later, and the screen grid 4 is biased to a positive potential and the accelerating grid 5 is biased to a negative potential. And the above-mentioned discharge vessel 3
The ions of the propellant gas generated inside are accelerated by the potential difference between these grids when passing through the electrode holes of the screen grid 4 and the acceleration grid 5, are given kinetic energy, and are released to give thrust. Is configured to occur.

なお、上記の放電容器3の内面には複数の環状の磁石
7が設けられ、これらの磁石によってカスプ磁場が形成
され、生成された電磁プラズマを封じ込め、このプラズ
マが放電容器3の壁に接触するのを防止し、この壁から
の損失を防止するように構成されている。
In addition, a plurality of annular magnets 7 are provided on the inner surface of the discharge vessel 3, a cusp magnetic field is formed by these magnets, and the generated electromagnetic plasma is confined, and the plasma contacts the wall of the discharge vessel 3. Is configured to prevent loss from this wall.

また、この放電容器3の開口の近傍には中和器6が設
けられ、この中和器からは電子が放出され、放電容器の
開口から放出されるイオンを中和する。また、これら放
電容器3や中和器6等の機器はスラスタケース8内に収
容されている。
A neutralizer 6 is provided near the opening of the discharge vessel 3, and electrons are emitted from the neutralizer to neutralize the ions emitted from the opening of the discharge vessel. Devices such as the discharge container 3 and the neutralizer 6 are housed in the thruster case 8.

次に、第1図を参照してこのイオンスラスタの推進剤
ガス導入系の構成を説明する。この推進剤ガス導入系に
は3個の推進剤ガスのボンベ10a,10b,10cが設けられて
いる。そして、第1のボンベ10aにはXeガスが充填さ
れ、第2のボンベ10bにはKrガスが充填され、また第3
のボンベ10cにはArガスが充填されている。これらのボ
ンベ10a,10b,10cから供給されたガスは、これらボンベ
にそれぞれ対応して設けられた切替弁を兼用する減圧弁
11a,11b,11cを介して共通の配管にまとめられ、この後
さらに分岐して流量調整器12a,12b,12cを介してそれぞ
れ前記のホローカソード2、ガス拡散器9、中和器6に
供給されるように構成されている。これらの減圧弁11a,
11b,11cおよび流量調整器12a,12b,12cは、それぞれ制御
器13によって制御されるように構成され、この制御器13
はこのイオンスラスタが搭載されている宇宙構造物の本
体からの指令によって作動するように構成されている。
Next, the configuration of the propellant gas introduction system of this ion thruster will be described with reference to FIG. This propellant gas introduction system is provided with three propellant gas cylinders 10a, 10b, 10c. Then, the first cylinder 10a is filled with Xe gas, the second cylinder 10b is filled with Kr gas, and the third cylinder 10a is filled with Kr gas.
The cylinder 10c is filled with Ar gas. The gas supplied from these cylinders 10a, 10b, 10c is a pressure reducing valve that also serves as a switching valve provided corresponding to each of these cylinders.
11a, 11b and 11c are combined into a common pipe, and then branched to supply the hollow cathode 2, the gas diffuser 9 and the neutralizer 6 through the flow rate regulators 12a, 12b and 12c, respectively. It is configured to be. These pressure reducing valves 11a,
11b, 11c and the flow rate regulators 12a, 12b, 12c are configured to be controlled by the controller 13, respectively.
Is configured to operate according to commands from the body of the space structure on which this ion thruster is mounted.

そして、推進剤ガスとしてたとえばXeガスを使用する
ように指令された場合には、ボンベ10aに対応した減圧
弁11aのみが開弁され、他の減圧弁10b,10cが閉弁され、
このボンベ10aからXeガスが供給される。また、他のKr
ガスまたはArガスを使用するように指令された場合も同
様にして指令された種類のガスのみを選択的に供給する
ように構成されている。
Then, when instructed to use, for example, Xe gas as the propellant gas, only the pressure reducing valve 11a corresponding to the cylinder 10a is opened and the other pressure reducing valves 10b, 10c are closed,
Xe gas is supplied from the cylinder 10a. Also other Kr
Similarly, when instructed to use gas or Ar gas, only gas of the instructed type is selectively supplied.

また、第2図を参照してこのイオンスラスタの電源系
の構成を説明する。この電源系にはヒータ電源21が設け
られ、このヒータ電源21は前記のホローカソードの点火
用のヒータに電力を供給する。また、20はキーパ電源で
あって、このキーパ電源20によってこのホローカソード
2内の放電を維持する。また、22は放電電源であって、
この放電電源22から供給される電力によって放電容器3
内で主放電が行われる。また、上記の加速電極のスクリ
ーングリッド4にはビーム電源23が接続され、このビー
ム電源23によってこのスクリーングリッドが所定の正電
位にバイアスされる。さらに、加速グリッド5は加速電
源24によって所定の負電位にバイアスされるように構成
されている。さらに、前記の中和器6は、中和器用ヒー
タ電源25によってその点火用ヒータが加熱され、またこ
の中和器6内の放電は中和器用キーパ電源26から供給さ
れる電力によって維持されるように構成されている。そ
して、これらの各電源は、制御器13によって制御される
ように構成されている。この制御器13は、上述したよう
に、供給するガスの種類を制御するとともに、この供給
するガスの種類に対応してその流量を調整し、また上記
の各電源の電圧や電流も制御し、どのガスを推進剤とし
て使用した場合であっても推力が一定となるように制御
するものである。なお、上記のヒータ電源21、キーパ電
源20および放電電源22の負極側は、上記のビーム電源23
の正極側に接続されているため、電気絶縁器27が設けら
れている。
The configuration of the power supply system of this ion thruster will be described with reference to FIG. A heater power source 21 is provided in this power source system, and the heater power source 21 supplies power to the heater for ignition of the hollow cathode. Further, 20 is a keeper power supply, and the keeper power supply 20 maintains the discharge in the hollow cathode 2. Further, 22 is a discharge power source,
The discharge vessel 3 is driven by the electric power supplied from the discharge power source 22.
The main discharge is performed inside. A beam power source 23 is connected to the screen grid 4 of the accelerating electrode, and the beam power source 23 biases the screen grid to a predetermined positive potential. Further, the acceleration grid 5 is configured to be biased to a predetermined negative potential by the acceleration power supply 24. Further, in the neutralizer 6, the ignition heater is heated by the heater power supply 25 for the neutralizer, and the discharge in the neutralizer 6 is maintained by the electric power supplied from the keeper power supply 26 for the neutralizer. Is configured. Each of these power sources is configured to be controlled by the controller 13. As described above, the controller 13 controls the type of gas to be supplied, adjusts the flow rate according to the type of gas to be supplied, and also controls the voltage and current of each of the power supplies described above. It is controlled so that the thrust is constant regardless of which gas is used as the propellant. The heater power source 21, the keeper power source 20, and the discharge power source 22 are connected to the beam power source 23 on the negative electrode side.
Since it is connected to the positive electrode side of, the electrical insulator 27 is provided.

次に、推進剤として使用するガスの種類を切り替えた
場合のこれら推進剤ガス導入系および電源系の作動を説
明する。まず、Xeガスを使用する場合には、ボンベ10a
の減圧弁11aのみを開弁し、他の減圧弁は閉弁する。こ
の場合のガスの流量や電源系の各電源から供給する電力
は従来と同様にこのXeガスに対応した最高の効率を達成
できるように設定されている。
Next, the operation of the propellant gas introduction system and the power supply system when the type of gas used as the propellant is switched will be described. First, when using Xe gas, cylinder 10a
Only the pressure reducing valve 11a is opened and the other pressure reducing valves are closed. In this case, the gas flow rate and the electric power supplied from each power source of the power supply system are set so that the maximum efficiency corresponding to this Xe gas can be achieved as in the conventional case.

次に、Krガスを使用する場合には、ボンベ10bの減圧
弁11bのみを開弁し、他の減圧弁を閉弁してこのKrガス
を供給する。この場合、上記の各流量調整器12a.12b,12
cを調整し、これらのガス流量をXeガスの場合の約1.3倍
程度とする。また、電源系の放電電源22の放電電圧をXe
ガスの場合の約1.4倍とする。これによって、放電容器
の電離プラズマのイオン電流密度はXeガスの場合の1.3
倍程度となる。このように放電容器内のイオン電流密度
を約1.3倍とすることにより、、ビーム電源23のビーム
電流と、加速電源24の加速電流はそれぞれXeの場合の約
1.3倍となる。
Next, when Kr gas is used, only the pressure reducing valve 11b of the cylinder 10b is opened and the other pressure reducing valves are closed to supply this Kr gas. In this case, each of the above flow rate regulators 12a.12b, 12
Adjust c to make the flow rate of these gases about 1.3 times that of Xe gas. In addition, the discharge voltage of the discharge power supply 22 of the power supply system
Approximately 1.4 times that for gas. As a result, the ion current density of the ionization plasma in the discharge vessel is 1.3
It will be about double. By thus increasing the ion current density in the discharge vessel by about 1.3 times, the beam current of the beam power supply 23 and the acceleration current of the acceleration power supply 24 are about the same as those in the case of Xe.
It becomes 1.3 times.

また、推進剤としてArガスを使用する場合には、ボン
ベ10cの減圧弁11cのみを開弁し、他の減圧弁は閉弁し、
このArガスを供給する。そして、この場合には上記の各
流量調整器12a,12b,12cの各流量をXeガスの場合の約1.8
倍とする。また電源系の放電電源22の放電電圧をXeガス
の場合の約2.2倍とする。これによって放電空間内の電
離プラズマのイオン電流密度はXeガスの場合の1.8倍程
度となる。これによって、ビーム電源23のビーム電流
と、加速電源24の加速電流はXeガスの場合の約1.8倍と
なる。
When using Ar gas as the propellant, only the pressure reducing valve 11c of the cylinder 10c is opened and the other pressure reducing valves are closed,
This Ar gas is supplied. And in this case, the flow rate of each of the above flow rate regulators 12a, 12b, 12c is set to about 1.8 in the case of Xe gas.
Double. Further, the discharge voltage of the discharge power supply 22 of the power supply system is set to about 2.2 times that in the case of Xe gas. As a result, the ion current density of the ionized plasma in the discharge space is about 1.8 times that of Xe gas. As a result, the beam current of the beam power source 23 and the acceleration current of the acceleration power source 24 are about 1.8 times the case of Xe gas.

上記のような制御により、どの種類の推進剤ガスを導
入した場合でも、推力を略一定に維持することができ
る。すなわち、このようなイオンスラスタの推力は、導
入される推進剤ガスの種類が変更された場合、その流量
が同一である場合には、その推力は推進剤ガスのプラズ
マ粒子の電荷と質量との比であるイオン化質量の比の平
方根に略比例する。したがって、上記のように推進剤ガ
スの種類を変更した場合には、それらの推進剤ガスのイ
オン化質量の比の平方根に反比例するようにその流量を
制御するとともに、この流量に対応してイオン電流密度
すなわちビーム電流をこの流量と比例するように制御す
ることにより、どの種類の推進剤ガスを導入しても推力
を略一定に維持することができる。
By the control as described above, the thrust force can be maintained substantially constant regardless of which type of propellant gas is introduced. That is, the thrust of such an ion thruster, when the type of the propellant gas to be introduced is changed and the flow rate is the same, the thrust of the thrust and the charge and mass of the plasma particles of the propellant gas. It is approximately proportional to the square root of the ratio of the ionized mass, which is the ratio. Therefore, when the type of propellant gas is changed as described above, the flow rate is controlled so as to be inversely proportional to the square root of the ratio of the ionized masses of those propellant gases, and the ion current corresponding to this flow rate is also changed. By controlling the density, that is, the beam current so as to be proportional to this flow rate, the thrust can be maintained substantially constant regardless of the type of propellant gas introduced.

したがって、供給可能な電力等に対応して適宜推進剤
ガスの種類を選択することにより、高価なXeガスの消費
量を節減することができ、しかもこのイオンスラスタの
推力を一定に維持することができる。
Therefore, by appropriately selecting the type of propellant gas according to the power that can be supplied, the consumption of expensive Xe gas can be reduced, and the thrust of this ion thruster can be maintained constant. it can.

なお、この実施例では、複数種類の推進剤ガスとして
いずれも不活性ガスを使用しているので、これら推進剤
ガスのプラズマによりこのイオンスラスタの各機器が損
傷を受けることがない。
In this embodiment, since the inert gas is used as the plurality of types of propellant gas, the plasma of these propellant gases does not damage each device of this ion thruster.

また、これらの不活性ガスは、プラズマに形成された
場合でも原子のクラスタ等を形成することが少なく、そ
のプラズマ粒子のイオン化質量がほぼその原子量に対応
する。よって、導入される推進剤ガスの種類を変更した
場合にも、その原子量の比に対応して流量、ビーム電流
等を前記のように制御することにより、この推進剤ガス
のプラズマの流れの状態をほぼ同様とすることができ
る。したがって、このイオンスラスタの各部の寸法等を
ガスの種類に対応して変更する必要がなく、同一のイオ
ンスラスタで異なる種類のガスを推進剤として使用する
ことができる。この特徴は、推進剤ガスの種類に対応し
て加速電極の間隔を変更することが不要である点で特に
効果的である。すなわち、効率を向上させるためには、
加速電極のスクリーングリッド4と加速グリッド5の電
極孔を通過するイオンビームの発散角を小さくする必要
があり、推進剤ガスの種類が変更されてそのイオンの流
れの状態が変化した場合にはこれに対応してこれらスク
リーングリッド4と加速グリッド5の間の間隔を変更す
る必要がある。一般にこれらスクリーングリッド4と加
速グリッド5の間の間隔は1mm程度の小さいものである
ため、これらの間の間隔を正確に機械的に変更するのは
容易ではない。しかし、この実施例のものは、上記のよ
うにイオンの流れの状態がどの種類のガスの場合でも同
様となるので、これらスクリーングリッド4と加速グリ
ッド5の間の間隔を変更しなくてもすむ点できわめて有
利である。
In addition, these inert gases rarely form clusters of atoms even when formed into plasma, and the ionized mass of the plasma particles substantially corresponds to the atomic weight thereof. Therefore, even when the type of propellant gas introduced is changed, the flow rate of the propellant gas is controlled as described above in accordance with the atomic weight ratio, and the state of plasma flow of this propellant gas is controlled. Can be approximately similar. Therefore, it is not necessary to change the size and the like of each part of the ion thruster according to the type of gas, and different types of gas can be used as a propellant in the same ion thruster. This feature is particularly effective in that it is not necessary to change the spacing between the accelerating electrodes according to the type of propellant gas. That is, in order to improve efficiency,
It is necessary to reduce the divergence angle of the ion beam passing through the electrode holes of the accelerating electrode screen grid 4 and accelerating grid 5, and when the type of propellant gas is changed and the state of the ion flow is changed, this It is necessary to change the distance between the screen grid 4 and the acceleration grid 5 in accordance with the above. Generally, the distance between the screen grid 4 and the acceleration grid 5 is as small as about 1 mm, so it is not easy to change the distance between them accurately and mechanically. However, in the case of this embodiment, since the ion flow state is the same regardless of the type of gas as described above, it is not necessary to change the interval between the screen grid 4 and the acceleration grid 5. It is extremely advantageous in that respect.

また、本発明のイオンスラスタは、不活性ガスのみな
らず、酸素ガスも推進剤として利用することができる。
この酸素ガスは、将来建設が予想される宇宙半導体工場
等から副産物として排出されるものであるため、この酸
素ガスを推進剤として利用できることはコストの面でき
わめて有利である。ただし、この酸素ガスのイオンは、
化学的に活性が高いので、このイオンスラスタの各部の
機器を損傷することがあり、この点に関して考慮する必
要がある。
Further, the ion thruster of the present invention can use not only an inert gas but also oxygen gas as a propellant.
Since this oxygen gas is discharged as a by-product from a space semiconductor factory or the like, which is expected to be constructed in the future, the use of this oxygen gas as a propellant is extremely advantageous in terms of cost. However, the ions of this oxygen gas are
Due to its high chemical activity, it can damage the equipment of various parts of this ion thruster and must be considered in this regard.

第4図には、酸素ガスを推進剤として使用する第2の
実施例のイオンスラスタの推進剤ガス導入系を示す。こ
の推進剤ガス導入系には、酸素ガスボンベ10dと不活性
ガスボンベ10eとが設けられ、酸素ガスボンベ10dには酸
素ガスが充填され、また不活性ガスボンベ10eにはAr,K
r,Xe等の不活性ガスが充填されている。そして、不活性
ガスボンベ10eから供給されたガスは、源圧弁11e、流量
調整器12a,12cを介してホローカソード2および中和器
6に供給されるように構成されている。また、酸素ガス
ボンベ10dから供給された酸素ガスは、ガス拡散器9を
介して放電容器3内に直接導入されるように構成されて
いる。なお、この実施例は上記の点以外は前記の実施例
と同様の構成である。また、この第4図には酸素ガスの
導入系統およびこれに関連した系統のみを示してある
が、酸素ガス以外の不活性ガスを推進剤として選択的に
使用する場合には前記の実施例と同様の推進剤ガス導入
系統が付加されることはもちろんである。
FIG. 4 shows the propellant gas introduction system of the ion thruster of the second embodiment using oxygen gas as the propellant. This propellant gas introduction system is provided with an oxygen gas cylinder 10d and an inert gas cylinder 10e, the oxygen gas cylinder 10d is filled with oxygen gas, and the inert gas cylinder 10e is provided with Ar, K.
It is filled with an inert gas such as r or Xe. The gas supplied from the inert gas cylinder 10e is configured to be supplied to the hollow cathode 2 and the neutralizer 6 via the source pressure valve 11e and the flow rate adjusters 12a and 12c. Further, the oxygen gas supplied from the oxygen gas cylinder 10d is configured to be directly introduced into the discharge vessel 3 via the gas diffuser 9. Note that this embodiment has the same structure as the above-mentioned embodiments except for the above points. Further, only the oxygen gas introduction system and the system related thereto are shown in FIG. 4, but when the inert gas other than the oxygen gas is selectively used as the propellant, the above-mentioned system is used. Of course, a similar propellant gas introduction system is added.

この実施例のものは、ホローカソード2で不活性ガス
の電離プラズマが生成され、このプラズマから引き出さ
れた電子が放電容器のバイアス電位によって加速されて
酸素ガスに衝突し、この酸素ガスの電離プラズマを生成
し、酸素のイオンを生成する。このホローカソード2内
の圧力は、約1torrであり、これに対して放電容器3内
の圧力は1×10-4torr、宇宙空間の圧力は5×10-6torr
程度であり、酸素イオンがこのホローカソード2内に逆
流することはなく、このホローカソードは不活性ガスの
イオンのみが接触する。従って、このホローカソードが
酸素イオンによって損傷することはない。
In this embodiment, ionized plasma of an inert gas is generated at the hollow cathode 2, and the electrons extracted from this plasma are accelerated by the bias potential of the discharge vessel and collide with oxygen gas, resulting in ionized plasma of this oxygen gas. To produce oxygen ions. The pressure in the hollow cathode 2 is about 1 torr, while the pressure in the discharge vessel 3 is 1 × 10 −4 torr and the pressure in outer space is 5 × 10 −6 torr.
The oxygen ions do not flow back into the hollow cathode 2 and only the inert gas ions come into contact with the hollow cathode 2. Therefore, the hollow cathode is not damaged by oxygen ions.

また、このようなイオンスラスタは、このイオンスラ
スタが搭載されている宇宙構造物から供給可能な電力に
対応してどの種類の推進剤ガスを使用するかが制御さ
れ、この推進システム全体として最も効率が高くなるよ
うに運用される。すなわち、このイオンスラスタが搭載
されている宇宙構造物の電源たとえば太陽電池から供給
可能な電力に余裕が少ない場合には、より原子番号の大
きい推進剤たとえばXeガスが使用される。また、供給さ
れる電力に余裕がある場合には、より原子番号の小さい
推進剤たとえばKrまたはArガスが使用される。たとえ
ば、このArガスを使用した場合には、Xeガスを使用した
場合より同じ推力を得るのに約1.9倍の電力を必要とす
るが、この場合は電力に余裕のある場合であるので、最
大の推力を得ることができる。したがって、このような
制御を行うことによって、常に最大の推力を得ることが
でき、このイオンスラスタを含む推進システム全体を最
大の効率で作動させることができる。また、複数のイオ
ンスラスタをクラスタ化して使用するような場合には、
その一部のイオンスラスタと他のイオンスラスタとで異
なる種類の推進剤を使用することもでき、電力の余裕に
対応してより柔軟性のある運転制御をなすこともでき
る。
In addition, such an ion thruster controls which kind of propellant gas is used according to the electric power that can be supplied from the space structure on which the ion thruster is mounted, and the most efficient propulsion system as a whole. Is operated so that That is, when there is little margin in the power that can be supplied from the power source of the space structure on which this ion thruster is mounted, such as a solar cell, a propellant with a larger atomic number, such as Xe gas, is used. If the supplied electric power has a margin, a propellant having a smaller atomic number such as Kr or Ar gas is used. For example, using this Ar gas requires about 1.9 times more electric power to obtain the same thrust than using Xe gas, but in this case there is a margin of electric power, so the maximum You can get the thrust of. Therefore, by performing such control, the maximum thrust can always be obtained, and the entire propulsion system including this ion thruster can be operated with the maximum efficiency. Also, when using multiple ion thrusters in a cluster,
Different kinds of propellants may be used for some of the ion thrusters and other ion thrusters, and more flexible operation control can be performed corresponding to the power margin.

なお、本発明は上記の実施例には限定されず、各種の
変更が可能であり、加速電極の電極板の枚数、推進剤ガ
ス導入系の構成、カスプ磁場によるプラズマ封じ込めの
有無、等は仕様等に対応して適宜変更できる。たとえ
ば、推進剤の種類を頻繁に変更する必要の無い場合に
は、推進剤ガス導入系には1つのボンベのみを設け、充
填する推進剤ガスの種類を変更してもよい。また、電離
プラズマの生成手段も上記の実施例のものには限定され
ず、上記のようなカスプ磁場封じ込め電子衝撃型のもの
に限定されず、高周波電源を供えた高周波型のものでも
よい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are possible. The number of electrode plates of the accelerating electrode, the configuration of the propellant gas introduction system, the presence or absence of plasma containment by the cusp magnetic field, etc. are specified. It can be appropriately changed according to the above. For example, when it is not necessary to change the type of propellant frequently, only one cylinder may be provided in the propellant gas introduction system and the type of propellant gas to be charged may be changed. Also, the means for generating the ionized plasma is not limited to that of the above-described embodiment, and is not limited to the electron impact type of cusp magnetic field confinement as described above, and may be a high-frequency type provided with a high-frequency power source.

[発明の効果] 上述の如く本発明によれば、複数の種類の推進剤を適
宜選択的に使用することができ、供給可能な電力の余裕
に対応してこれらを選択して使用し、この推進剤の資源
的な制約やコストの制限を解消することができる。ま
た、推進剤を変更するに際してイオンスラスタ自体を変
更する必要がなく、構造も簡単となる。また、本発明の
制御方法によれば、供給可能な電力の余裕に対応して推
進剤の原子番号に従ってこの推進剤の種類を選定するも
ので、このイオンスラスタを含む推進システム全体の効
率を最大の効率に維持することができる等、その効果は
大である。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of types of propellants can be selectively used as appropriate, and these are selected and used according to the margin of the power that can be supplied. It is possible to eliminate the resource limitation and cost limitation of the propellant. In addition, when changing the propellant, it is not necessary to change the ion thruster itself, and the structure is simple. Further, according to the control method of the present invention, the type of this propellant is selected according to the atomic number of the propellant in accordance with the surplus of the power that can be supplied, and the efficiency of the entire propulsion system including this ion thruster is maximized. The effect is great, such as maintaining the efficiency of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第3図は本発明の第1の実施例を示し、第
1図は推進剤ガス導入系の概略図、第2図は電源系の概
略図、第3図はイオンスラスタの本体部分の一部を破断
して示す斜視図である。また、第4図は第2の実施例の
推進剤ガス導入系の概略図である。また第5図は従来の
イオンスラスタの推進剤ガス導入系の概略図である。 2……ホローカソード、3……放電容器、4……スクリ
ーングリッド、5……加速グリッド、9……ガス拡散
器、10a〜10e……ガスボンベ、12a〜12c……流量調整
器、13……制御器、22……放電電源、23……ビーム電
源、24……加速電源
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of a propellant gas introduction system, FIG. 2 is a schematic diagram of a power supply system, and FIG. 3 is a main body of an ion thruster. It is a perspective view which fractures | ruptures and shows a part of part. FIG. 4 is a schematic diagram of the propellant gas introduction system of the second embodiment. Further, FIG. 5 is a schematic view of a propellant gas introduction system of a conventional ion thruster. 2 ... Hollow cathode, 3 ... Discharge vessel, 4 ... Screen grid, 5 ... Acceleration grid, 9 ... Gas diffuser, 10a-10e ... Gas cylinder, 12a-12c ... Flow rate regulator, 13 ... Controller, 22 …… Discharge power supply, 23 …… Beam power supply, 24 …… Acceleration power supply

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放電容器と、この放電容器内に推進剤ガス
を導入する推進剤ガス導入系と、この放電容器内に導入
される推進剤ガスの一部を放電によって電離プラズマに
形成するホローカソードと、この放電容器の開口部に設
けられこの放電容器内に形成された電離プラズマを加速
して放出する加速電極と、上記ホローカソード、放電容
器、加速電極にそれぞれ電力を供給する電源系とを備え
たイオンスラスタにおいて、 上記の推進剤ガス導入系は複数のガスボンベと複数の減
圧弁と複数の流量調整器とを備えており、これら減圧弁
を選択的に開弁することにより上記の複数のガスボンベ
から種類の相違する推進剤ガスを上記の放電容器内に選
択的に導入可能であるとともに、上記の流量調整器によ
りこの放電容器内に導入する推進剤ガスの流量をその種
類に対応して調節可能であり、 また、上記の電源系は、上記のホローカソードに放電電
力を供給する放電電源と上記の加速電極にビーム電力を
供給するビーム電源とを備えており、これら放電電源と
ビーム電源は供給する電力が調節可能であり、 また、上記の推進剤ガス導入系および電源系を制御する
制御器を備え、この制御器は上記の減圧弁に対して上記
の複数種類の推進剤ガスのうち導入すべき推進剤ガスの
種類に対応した減圧弁を選択的に開弁する信号を出力す
るとともに、上記の流量調整器に対してこの導入された
推進剤ガスの流量がそのイオン化質量の平方根に反比例
するようにこの流量調整器を調整する信号を出力し、ま
たこの制御器は上記の電源系の放電電源に対して上記の
ビーム電源が上記の導入された推進剤ガスの流量に比例
するようにその放電電力を制御する信号を出力するもの
であり、 これにより任意の推進剤ガスを導入した場合でも推力を
一定に維持できることを特徴とするイオンスラスタ。
1. A discharge vessel, a propellant gas introduction system for introducing a propellant gas into the discharge vessel, and a hollow for forming a part of the propellant gas introduced into the discharge vessel into ionized plasma. A cathode, an accelerating electrode that is provided in the opening of the discharge vessel and accelerates and emits ionized plasma formed in the discharge vessel, and a power supply system that supplies power to the hollow cathode, the discharge vessel, and the accelerating electrode, respectively. In the ion thruster provided with, the above-mentioned propellant gas introduction system includes a plurality of gas cylinders, a plurality of pressure reducing valves, and a plurality of flow rate regulators, and by selectively opening these pressure reducing valves, It is possible to selectively introduce different types of propellant gases from the gas cylinders into the discharge vessel, and the flow rate of the propellant gas to be introduced into the discharge vessel by the flow rate regulator. The amount can be adjusted according to its type, and the power supply system includes a discharge power supply that supplies discharge power to the hollow cathode and a beam power supply that supplies beam power to the acceleration electrode. The discharge power source and the beam power source are capable of adjusting the power to be supplied, and is provided with a controller for controlling the above-mentioned propellant gas introduction system and power supply system. Of the propellant gas to be introduced among the plurality of types of propellant gas, the signal for selectively opening the pressure reducing valve corresponding to the type of propellant gas to be introduced is output, and the propellant gas introduced to the above flow rate regulator is also output. Outputs a signal that adjusts the flow regulator so that the flow rate of the beam is inversely proportional to the square root of its ionized mass, and the controller supplies the beam power source described above to the discharge power source of the power source system. Propellant And it outputs a signal for controlling the discharge power to be proportional to the scan of the flow rate, ion thrusters, characterized in that thereby maintaining thrust even when introducing any propellant gas constant.
【請求項2】前記推進剤ガス導入系は、複数種類の推進
剤ガスとして複数種類の不活性ガスを供給するものであ
ることを特徴とする請求項1記載のイオンスラスタ。
2. The ion thruster according to claim 1, wherein the propellant gas introduction system supplies plural kinds of inert gases as plural kinds of propellant gases.
【請求項3】前記推進剤ガス導入系は、推進剤ガスとし
て不活性ガスであるAr,Kr,またはXeガスのうちの少なく
とも1種類のガスを導入するものであり、また前記制御
器はこれら不活性ガスである推進剤ガスの原子量の比の
平方根に対応して上記の電源系のビーム電力のビーム電
流および放電電圧を制御し、推進剤ガスとしてArガスを
導入した場合にはビーム電流をXeガスを推進剤ガスとし
て導入した場合の約1.8倍、放電電圧を約2.2倍とし、ま
た推進剤ガスとしてKrガスを導入した場合にはビーム電
流をXeガスを推進剤ガスとして導入した場合の約1.3
倍、放電電圧を約1.4倍としたことを特徴とする請求項
2記載のイオンスラスタ。
3. The propellant gas introduction system introduces at least one kind of gas of an inert gas such as Ar, Kr, or Xe gas as a propellant gas, and the controller controls these gases. The beam current and the discharge voltage of the beam power of the above power supply system are controlled according to the square root of the atomic weight ratio of the propellant gas which is an inert gas, and the beam current is changed when Ar gas is introduced as the propellant gas. When Xe gas is introduced as a propellant gas, it is about 1.8 times, the discharge voltage is about 2.2 times, and when Kr gas is introduced as a propellant gas, the beam current is when Xe gas is introduced as a propellant gas. About 1.3
3. The ion thruster according to claim 2, wherein the discharge voltage is set to about 1.4 times.
【請求項4】前記推進剤ガス導入系は、推進剤ガスの一
つとして、酸素ガスを導入するものであることを特徴と
する請求項1記載のイオンスラスタ。
4. The ion thruster according to claim 1, wherein the propellant gas introduction system introduces oxygen gas as one of the propellant gases.
【請求項5】前記推進剤ガス導入系は、前記ホローカソ
ードを介して不活性ガスを導入し、またこのホローカソ
ードを介さずに酸素ガスを前記放電容器内に導入するも
のであることを特徴とする請求項4記載のイオンスラス
タ。
5. The propellant gas introduction system introduces an inert gas through the hollow cathode, and introduces oxygen gas into the discharge vessel without going through the hollow cathode. The ion thruster according to claim 4.
【請求項6】推進剤ガスとして複数種類のガスから1種
類を選んで前記放電容器内に導入するイオンスラスタに
おいて、このイオンスラスタが装着される構造物から供
給可能な電力が小さい場合程原子番号の大きいガスを推
進剤ガスとして導入し、供給可能な電力が大きい程原子
番号の小さいガスを推進剤ガスとして導入することを特
徴とするイオンスラスタの制御方法。
6. An ion thruster in which one type is selected from a plurality of types of gas as a propellant gas and is introduced into the discharge vessel, the atomic number becomes smaller as the electric power that can be supplied from the structure in which the ion thruster is mounted is smaller. A large amount of gas is introduced as a propellant gas, and a gas having a smaller atomic number is introduced as a propellant gas as the power that can be supplied is increased.
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