イオンビーム照射を用いる静止軌道デブリの除去

第5回スペースデブリワークショップ (2013年1月22-23日. 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター), 調布市, 東京

5th Space Debris Workshop (January 22-23, 2013, Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)), Chofu, Tokyo, Japan

イオンエンジンを利用して静止軌道上の大型デブリを投棄軌道に輸送するデブリ除去方法を提案した。除去機にはイオンエンジンを2 台搭載し、一方のイオンエンジンから噴射したイオンビームでデブリを照射して推力を与え、その軌道を変更する。他方のイオンエンジンの推力によってデブリとの間隔を一定範囲に保ちつつ、約300 km 高い投棄軌道まで除去機の高度を上げる。本方式はデブリの把持が不要なため、デブリの詳細形状に依存しないし、回転しているデブリにも適用できる。ミッション検討例では、軌道上初期質量1.5ton の除去機を用いて約170 日で6 個のデブリが除去できた。本方法に特有な課題であるイオンビームの収束性については、数値計算と基礎実験によって必要な照射効率を達成する目処を得た。ビーム被照射面からのバックスパタリングについては、実験的な評価によって致命的な除去機の汚染問題がないことを確認した。

We proposed a concept for a reorbiter using ion engines to reorbit large GEO debris objects up to a disposal orbit. The reorbiter, equipped with two ion engines, exhausts an ion beam from one of the ion engines to irradiate and thrust a debris object to change its orbit. The other ion engine is operated so that the reorbiter follows the debris object. Their orbits are raised to a disposal orbit approximately 300 km higher. This system can operate without catching debris objects; thus, it can be applied without regard to their detailed shapes or rotations. A typical model mission was studied, and the results showed that six debris objects can be reorbited in about 170 days with a reorbiter of 1.5 ton. The beam convergence and the effects of beam irradiation were recognized as critical issues. Numerical calculations and basic experiments gave a feasibility of the required irradiation efficiency. The back-sputtered materials from the irradiated surfaces were experimentally evaluated, and the results indicated no serious contamination problems on the reorbiter.

形態: カラー図版あり

Physical characteristics: Original contains color illustrations

資料番号: AA0062322015

レポート番号: JAXA-SP-13-018