ヘリコン二層スラスター

ヘリコン二層スラスタは、宇宙船の電気推進装置のプロトタイプです。オーストラリア国立大学のロッド・ボズウェル教授が発明した技術に基づいて、オーストラリアの科学者クリスティン・チャールズが開発しました。

この設計は開発に参加している ESAによって検証されている。

ヘリコン二層スラスタ（HDLT）はプラズマスラスタの一種で、イオン化されたガスを高速で噴射して宇宙船に推進力を与えます。このスラスタの設計では、ガスは一端が開いた管状のチャンバー（ソースチューブ）に注入されます。高周波AC電力（プロトタイプ設計では13.56 MHz ）が、チャンバーに巻き付けられた特殊な形状のアンテナに結合されます。アンテナから放射される電磁波により、ガスが分解されプラズマが形成されます。次に、アンテナがプラズマ内でヘリコン波を励起し、プラズマをさらに加熱します。

この装置は、ソースチューブ内にほぼ一定の磁場（プロトタイプではソレノイドによって供給）を持っているが、磁場はソース領域から離れるにつれて発散して大きさが急速に減少するため、一種の磁気ノズルと考えることができる。動作中は、ソース領域内の高密度プラズマと排気内の低密度プラズマとの間に鋭い境界があり、電位が急激に変化する。プラズマの特性はこの境界を挟んで急速に変化し、これは電流のない電気二重層として知られている。ソース領域内の電位は排気内よりもはるかに高く、これがほとんどの電子を閉じ込めるとともに、イオンをソース領域から加速させる役割を果たしている。排気内のプラズマが全体的に中性になるように、十分な数の電子がソース領域から逃げる。ほとんどのイオン推進装置と同様に、HDLT は低推力、高比推力（高I _sp）のスラスタである。

低磁場モードで動作する直径15cmのスラスタのプロトタイプは、2010年に初期推力テストを受けましたが、総推力を適切に計算するには、より完全なテスト方法が必要になります。^{[1]現在、最終的なスラスタプロトタイプは、オーストラリア国立大学（ANU）の}マウントストロムロ天文台 にある「ウォンバットXL」と呼ばれる宇宙シミュレーション施設でテストを受けています。^{[2] [3]}

HDLT には、他のほとんどのイオン スラスタ設計に比べて 2 つの主な利点があります。まず、高電圧グリッドなどの信頼性の低いコンポーネントをプラズマに挿入せずに加速電界を生成できること (プラズマに面する唯一のコンポーネントは堅牢なプラズマ容器)。次に、放出される電子と (単電荷の) 正イオンの数が等しいため、中和器は不要です。そのため、可動機械部品や浸食の影響を受けないため、チャールズは「電力と推進剤を供給する限り、永遠に進むことができます」と説明しています。^[2]

このスラスタ設計の主な用途は、衛星の軌道維持、長期のLEOからGEO への軌道遷移、および深宇宙アプリケーションです。一般的な設計では 50 年の寿命^{[要出典] 、または大型}衛星の打ち上げ重量を 1,000 ポンド (450 kg) 削減できる一方で、このタイプのスラスタは惑星間宇宙旅行の長さを大幅に短縮することもできます。^[4] たとえば、火星への旅行は、従来の化学ロケットでは 8 ～ 9 か月かかるところ、3 か月に短縮できます。^{[5] [6] [検証失敗]}

• 可変比推力磁気プラズマロケット(VASIMR)

• 火星探査ミッションのためのプラズマスラスタの試験
• オーストラリア イオンスラスター建設 (2012)
• ESA 推進研究所 2016-03-03 にWayback Machineでアーカイブ
• プラズマジャー・トゥ・ザ・スターズ（2014）