研究者業績
基本情報
- 所属
- 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 准教授
- 学位
- 博士(工学)(2013年3月 東京大学)
- 研究者番号
- 70720697
- ORCID ID
https://orcid.org/0000-0002-6265-1672- J-GLOBAL ID
- 202001010789612597
- researchmap会員ID
- R000013995
経歴
7-
2021年11月 - 現在
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2013年8月 - 2021年10月
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2016年9月 - 2017年10月
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2013年4月 - 2013年7月
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2010年4月 - 2013年3月
学歴
4-
2010年4月 - 2013年3月
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2008年4月 - 2010年3月
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2004年4月 - 2008年3月
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2000年4月 - 2003年3月
委員歴
3-
2023年4月 - 現在
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2022年4月 - 2024年3月
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2019年4月 - 2020年3月
受賞
15-
2024年5月
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2021年4月
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2020年12月
論文
75-
Journal of Applied Physics 138(19) 2025年11月21日The Hayabusa2 spacecraft is equipped with four 10-cm-class microwave discharge ion thrusters (μ10). Onboard quartz crystal microbalance measurements have indicated surface erosion due to ion thruster operation. In this paper, the ion energy distributions (IEDs) of backflow ions were measured at several azimuthal positions around the ion source using retarding potential analyzers in a vacuum chamber. The typical IED had a peak at approximately 20 eV for all azimuthal positions. The IEDs at the high-energy tail (>40 eV), which greatly affects the erosion rate, strongly depend on the azimuthal position relative to the neutralizer position. Furthermore, IEDs were characterized under various operational conditions, including variations in neutralizer operation mode, background pressure, neutralizer gas flow rate, and neutralizer emission current. The results show that high-energy ions appeared only in the presence of a neutralizer plasma column. An increase in background pressure led to an increase in the ion population below 40 eV but a decrease in the ion population above 40 eV. Additionally, increasing the neutralizer gas flow rate suppressed the high-energy ion population, whereas increasing the neutralizer emission current enhanced it. These findings indicate that ions with energies below 40 eV are predominantly generated through charge exchange processes in the ion beam, whereas those above 40 eV are generated due to the neutralizer plasma column.
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Acta Astronautica 236 194-198 2025年11月
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Journal of Applied Physics 135(24) 2024年6月27日 査読有りIonic liquid electrospray thrusters represent an alternative propulsion method for spacecraft to conventional plasma propulsion because they do not require plasma generation, which significantly increases the thrust efficiency. The porous emitter thruster has the advantages of simple propellant feeding and multi-site emissions, which miniaturize the thruster size and increase thrust. However, the multi-scale nature, that is, nano- to micrometer-sized menisci on the millimeter-size porous needle tip, makes modeling multi-site emissions difficult, and direct observation is also challenging. This paper proposes a simple model for multi-site emissions, which assumes that the ionic conductivity or ion transport in the porous media determines the ion-emission current. The conductivity was evaluated by comparing the experimental and numerical data based on the model. The results suggest that the ionic conductivity of the porous emitter is suppressed by the ion–pore wall friction stress. Additionally, the model indicates that the emission area expansion on the porous emitter creates the unique curve shape of the current vs voltage characteristics for multi-site emissions.
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AIP Advances 14(6) 2024年6月1日 査読有りAn understanding of the degradation mechanism of a microwave discharge cathode is the key to extending the lifetime of microwave ion thruster systems. This study investigates the effect of nozzle contamination by sputtered Ag-polytetrafluoroethylene (PTFE) on microwave discharge cathode performance. The current–voltage characteristics were measured for nominal and contaminated (by PTFE spray with 0.2 µm thick or tape with 0.15 mm thick) cathodes. The contamination thickness and area on the nozzle were varied to investigate the characteristic differences. It was confirmed that the anode voltage increased by 20 V or more in the case of the contaminated cathode. The anode voltage was measured for the sputter-contaminated cathode to evaluate the effect of contamination under more realistic conditions. After 630 h of sputter-contamination operation, it is estimated that sputtered particles were deposited to a thickness of 77 µm at most, and the anode voltage increased by 8 V. The results show that the downstream surface of the nozzle is critical for maintaining cathode performance. The insulating coating formed by the sputtered PTFE may interfere with ion absorption and degrade electron emission capability. A theoretical model based on the extended Brophy model supports these results. This study provides important information for the use of PTFE-based materials around ion thrusters.
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Acta Astronautica 2024年5月 査読有り
MISC
119-
令和4年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2022 2023年1月令和4年度宇宙輸送シンポジウム(2023年1月12日-13日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)) , 相模原市, 神奈川県 Space Transportation Symposium FY2022 (January 12-13, 2023. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan Observations of the upper atmosphere are of great scientific interest. When a satellite is used for such observations, a propulsion system is required to compensate for atmospheric drag. With existing propulsion systems, the observation period is limited by the propellant payload, and the lifetime of the satellite is limited to two to five years. An air-breathing ion engine (ABIE) has been proposed to solve this problem. The ABIE is a propulsion system that takes in the atmosphere around the satellite and uses it as propellant. Since the upper atmosphere is too rarefied to be used as a propellant, a mechanism to compress it is required. However, no air compression intake has been developed to meet the performance requirements of ABIE. Moreover, if the shape of the ion source, which is located downstream of the compression section as the propellant flow, changes, this compression performance may also change. In this study, an ion source was operated by ground air and the behavior of neutral particles in the ABIE was simulated by numerical simulations to investigate and compare the change in compression performance by changing the ion source geometry. 資料番号: SA6000184073 STEP-2022-021
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令和4年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2022 2023年1月令和4年度宇宙輸送シンポジウム(2023年1月12日-13日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)) , 相模原市, 神奈川県 Space Transportation Symposium FY2022 (January 12-13, 2023. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan The surface of a spacecraft equipped with a plasma propulsion system is subject to sputtering damage due to backflow ions. The authors reproduced the backflow ion flow by the Hybrid-PIC calculation method using the quasi-neutral electron fluid approximation and ion particles to evaluate the effect of backflow ion flow. The calculated results were compared with experimentally measured plasma potentials to confirm the validity of the model. The energy distribution function of backflow ions impacting the wall and incident angle distribution were obtained. Both results indicate that most of the backflow ions incident on the wall were produced just downstream of the thruster and impact at an acute angle to the wall. 資料番号: SA6000184099 STEP-2022-048
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令和4年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2022 2023年1月令和4年度宇宙輸送シンポジウム(2023年1月12日-13日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)) , 相模原市, 神奈川県 Space Transportation Symposium FY2022 (January 12-13, 2023. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan In the 3D-printed resistojet that the authors are working on, it is necessary to provide an electrical contact point at a high temperature part considering the limitations in 3D printing. So far, we have made some prototypes of flat contact type, tapered contact type, and screw type. In addition, as a new attempt, we also describe design guidelines for banana plug type that contact with radial surface pressure. 資料番号: SA6000184068 STEP-2022-016
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日本航空宇宙学会誌 = Aeronautical and space sciences Japan 70(10) 214-217 2022年10月
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PROCEEDINGS OF THE JAPAN ACADEMY SERIES B-PHYSICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES 98(6) 227-282 2022年6月
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令和3年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2022 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science 2022年2月令和3年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム(2022年2月28日-3月1日. オンライン開催) 2022 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science (February 28-March 1, 2022. Online Meeting) 資料番号: SA6000178002 レポート番号: 2
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令和3年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2021 2022年1月令和3年度宇宙輸送シンポジウム(2022年1月13日-14日. オンライン開催) Space Transportation Symposium FY2021 (January 13-14, 2022. Online Meeting) 非化学推進優秀学生賞 資料番号: SA6000173064 STEP-2021-025
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令和3年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2021 2022年1月令和3年度宇宙輸送シンポジウム(2022年1月13日-14日. オンライン開催) Space Transportation Symposium FY2021 (January 13-14, 2022. Online Meeting) 資料番号: SA6000173068 STEP-2021-029
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Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC C4 2021年
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160089レポート番号: STEP-2020-053
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160088レポート番号: STEP-2020-052
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160082レポート番号: STEP-2020-046
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160081レポート番号: STEP-2020-045
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令和二年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2020 2021年1月令和二年度宇宙輸送シンポジウム(2021年1月14日-15日. オンライン開催)資料番号: SA6000160080レポート番号: STEP-2020-044
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Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences (Web) 63(6) 2020年
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令和元年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2019 2020年1月令和元年度宇宙輸送シンポジウム(2020年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000147050レポート番号: STEP-2019-001
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令和元年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2019 2020年1月令和元年度宇宙輸送シンポジウム(2020年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000147052レポート番号: STEP-2019-003
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令和元年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2019 2020年1月令和元年度宇宙輸送シンポジウム(2020年1月16日-17日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000147068レポート番号: STEP-2019-019
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平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2019 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science 2019年2月平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム (2019年2月28日-3月1日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)相模原キャンパス), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000139029
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Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC 2019-October 2019年
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000136057レポート番号: STEP-2018-001
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000136058レポート番号: STEP-2018-002
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000136059レポート番号: STEP-2018-003
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000136075レポート番号: STEP-2018-019
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平成30年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録 = Proceedings of Space Transportation Symposium FY2018 2019年1月平成30年度宇宙輸送シンポジウム(2019年1月17日-18日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県資料番号: SA6000136102レポート番号: STEP-2018-047
書籍等出版物
3-
Elsevier 2022年 (ISBN: 9780323997317)
担当経験のある科目(授業)
4-
2022年12月 - 2023年1月推進エネルギー変換工学 (東京大学大学院 新領域創成科学研究科)
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2021年9月 - 2022年2月エネルギー推進工学特論 (東京大学大学院 新領域創成科学研究科)
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2021年9月 - 2021年11月エネルギー推進工学特論 (東京大学)
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2013年9月 - 2016年3月地球と宇宙 (駒沢女子大学)
所属学協会
3-
2011年7月 - 現在
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2009年9月 - 現在
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2008年4月 - 現在
共同研究・競争的資金等の研究課題
8-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2027年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2027年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2027年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A) 2017年4月 - 2021年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 2014年4月 - 2017年3月
学術貢献活動
1メディア報道
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J-WAVE JK Radio Tokyo United https://www.j-wave.co.jp/original/tokyounited/archives/the-hidden-story/2021/02/19-111253.html 2021年2月 テレビ・ラジオ番組