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竹ヶ原 春貴

竹ヶ原 春貴
氏 名竹ヶ原 春貴 (TAKEGAHARA Haruki)
工学博士
職 位教授
E-Mail h_takegahara@tmu.ac.jp
研究室HPhttp://www.comp.sd.tmu.ac.jp/ppl/外部リンク

担当科目

  • 宇宙推進システム工学
  • 熱力学演習
  • 宇宙プロジェクト工学
  • 航空宇宙工学実験
  • 宇宙推進システム工学特論(大学院)

研究室紹介

大学院博士前期課程/後期課程の大学院生と学部4年生の総勢17名が研究活動に携わっています.当研究室では,電磁気的にプラズマやイオンを生成・加速する新たなロケット(電気推進ロケット)やプラズマの宇宙への応用について研究しています.打上げや人工衛星で使われているロケットは燃焼反応を利用した化学ロケットと呼ばれるもので,大きな力(推力)を出すことができますが,比推力(単位燃料あたりの推力)と呼ばれる,いわばその燃費は決して良くありません.大量の燃料が必要な打上げの場合全体の重さの9割が燃料ですし,衛星の重さの半分も燃料です.一方,電気推進ロケットは,推力はわずかですが燃費(比推力)が化学ロケットの十数倍と優れており,燃料が微量ですむため,長距離・長時間のミッション(衛星や宇宙ステーションの姿勢・軌道制御,惑星間飛行,大型宇宙基地の建設など)に適しており,またプラズマを高速度(秒速10-50km)で噴出するので,衛星や探査機を高速度まで加速することができます.また,プラズマの宇宙応用の研究は衛星の帯電制御や宇宙での発電にも発展するものです.これらはプラズマCVD等の薄膜生成技術やプラズマ閉じ込め・加熱等の核融合技術と多くの共通点を持っており,それらへの波及効果も期待できます.

電気推進ロケットは日米欧を中心に研究開発が行われており,日本でも1994年打上げの技術試験衛星6型(ETS-VI)や1998年打上げの通信放送衛星に搭載されました.今後も小惑星探査機(MUSES-C)やETS-VIIIに搭載されます.欧米でも,NASAのDeep-Space1や,欧州のArtemisに搭載されています.

研究内容

私たちの主な研究内容は以下のとおりです.

図1 イオンロケットビーム噴射実験
図1 イオンロケットビーム噴射実験
  1. 大型衛星の制御や惑星探査に用いられるイオン/プラズマロケットに関する研究(図1にスペースチェンバー内でのイオンロケット噴射の様子を示します.)
  2. テフロンを燃料とする小型電気推進ロケット(PPT)の研究開発
  3. プラズマと地球磁場の干渉を利用した発電・推進機関(エレクトロダイナミックテザー)の研究
  4. レーザ推進ロケットに関する研究 他
(a) TMIT-PPT システム
(a) TMIT-PPT システム
(b) TMIT-PPT スラスタヘッド
(b) TMIT-PPT スラスタヘッド
図2 μLabSat-II用TMIT-PPTエンジニアリングモデル

これらの一部は宇宙科学研究所などと共同で研究を行っています.特に(2)については,μLabSat-IIという小型衛星への搭載を目的に宇宙開発事業団と共同研究を行っており,数年後に科技大製のPPTが衛星に搭載され,種子島から打ち上げられることを目標に研究室一同,日夜頑張っています.

そのせいか,最近は研究室での自炊や泊まり,ときには除夜の鐘を聞くこともあります?(図2は研究開発を行っているμLabSat-II用TMIT-PPTのエンジニアリングモデルです.)

最近の発表論文

1. 竹ヶ原春貴,航空宇宙工学便覧,(株)丸善,C3.4 「非化学推進ロケット」,C3.4.2 「電気推進」,d. PPT 2004年

2. 栗木恭一,荒川義博,竹ヶ原春貴他 電気推進ロケット入門 東京大学出版会,第8章:パルス型プラズマスラスタ,pp.157-181 2003年

3. Junichiro Aoyagi, Haruki Takegahara, Jun Yokote, Akira Kakami and Takeshi Tachibana, Feasibility Study of Plasma Chemical Thruster, The 30th International Electric Propulsion Conference (IEPC), Florence, Italy, September 17-20, 2007

4. Masayuki Mukai, Yukiya Kamishima, Tsubasa Sasaki, Kouhei Shintani, Junichiro Aoyagi and Haruki Takegahara Takashi Wakizono and Mitsuteru Sugiki “Research and Development on Coaxial Pulsed Plasma Thruster for Small Satellites”, The 30th IEPC, Florence, Italy, September 17-20, 2007

5. Kyoichi Kuriki, Junichiro Aoyagi and Haruki Takegahara, “Pulsed Magnetoplasmadynamic Detonation Propulsion”, The 30th IEPC, Florence, Italy, September 17-20, 2007

6. T. Hatakeyama, J, Aoyagi and H, Takegahara, “A Preliminary Study on Radio Frequency Neutralizer for Ion Engine”, The 30th IEPC, Florence, Italy, September 17-20, 2007

7. Shunsuke Sakai, Toshiyuki Katayama, Hisashi Ishikawa Tomoyuki Hatakeyama, Junichiro Aoyagi, and Haruki Takegahara, “Discharge Modes and Characteristics of Hollow Cathode,” The 30th IEPC, Florence, Italy, September 17-20, 2007

8. J. Aoyagi, H. Takegahara, “Improvement of Total Impulse for Coaxial Pulsed Plasma Thruster for Small Satellite,” (Paper Award), 6th International Symposium on Applied Plasmas Science, ISAPS2007, Sep., 24-28, Nikko, Japan,

9. Kyoichi Kuriki, Junichiro Aoyagi and Haruki Takegahara, “Pulsed MPD Detonation Propulsion,” 6th International Symposium on Applied Plasmas Science, ISAPS2007, Sep., 24-28, Nikko, Japan,

10. H. Tkakegahara, “ An Overview of Electric Propulsion Activities in Japan,“ (Invited Paper), International Symposium on Space Propulsion (ISSP2007), Oct. 8-12, 2007, Beijing, China,

11. Junichiro Aoyagi, Masayuki Mukai, Yukiya Kamishima, Tsubasa Sasaki, Kouhei Shintani, Haruki Takegahara, Takashi Wakizono and Mitsuteru Sugiki, “Total impulse improvement of coaxial pulsed plasma thruster for small satellite,” to be published in “Vacuum,” Elsevier, 2008.



* 他多数.

受賞

Paper Award, “Improvement of Total Impulse for Coaxial Pulsed Plasma Thruster for Small Satellite,” 6th International Symposium on Applied Plasmas Science, ISAPS2007

所属学会・学会活動

1. 日本航空宇宙学会:論文編集委員、選考委員他
2. 日本機械学会,
3. ERPS(Internatioal Electric Rocket Propulsion Society):Member of the Board of Directors (japanese Chair)、
4. 米国航空宇宙学会((Senior Member AIAA),
5. プラズマ核融合学会、プラズマ応用科学会他 正会員