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小惑星探査機「はやぶさ」のイオンエンジンと核融合発電との関連

イオンエンジンのイメージ図
☆昨日のニュースで、JAXAの小惑星探査機「はやぶさ」が、1週間後の13日に地球帰還することが確実になったと報道されました。トラブルを乗り越えながらの7年の航行を終えての帰還です。こんな長い距離を航行するわけですから、エンジンがついています。普通エンジンといえば燃焼を使ったものを想像しますが、宇宙では燃焼のための酸素を使うことができません。そこで燃料と電気だけで動く「イオンエンジン」が使われています。つまりキセノンという燃料ガスを電気で加速して噴射する仕組みのエンジンです。「はやぶさ」はイオンエンジンを初めて実用化した探査機なのです。

☆このイオンエンジンですが、核融合発電とも関連があります。一つ目は、プラズマを使っているところです。イオンエンジンでは、まず燃料ガスをプラズマ状態します。そうすると粒子が電気を帯びる(プラスのイオンになる)ので、太陽電池で発電した電気で加速することができるわけです。(上の絵がそのイメージです)核融合発電では、水素ガスを燃料にした高温のプラズマを作って、このプラズマを発電に使います。ということで、プラズマを使うところが同じです。

核融合発電の加熱装置のイメージ図 (加速される粒子はプラスとマイナスの両方の場合があります)
☆二つ目は、イオンエンジンをもっと強力にした装置を、核融合発電では加熱装置に使用します。名前は難しいですが「中性粒子入射加熱装置(NBI)」といいます。この加熱装置で加速した水素の粒子を、今度は加熱したい水素のプラズマに入射して、プラズマの温度を上げていきます。(電気で粒子を加速するところがイオンエンジンと同じです)冷たい水に、ヤカンで沸かした熱い湯を注いでいくようなイメージです。

☆このように最先端といわれる技術は、異分野間でお互いに関連して進歩しています。こうしたことを「技術の波及効果」といいます。他にも核融合研究の技術が身の回りに使われていることが意外にあります。

参考:JAXAのホームページ
http://spaceinfo.jaxa.jp/hayabusa/about/principle2.html