イオンビーム・シェパード

イオンビームシェパード（IBS）は、準中性プラズマのビームをその表面に照射することで、宇宙船または一般的な軌道上の物体の軌道や姿勢を変化させ、対象物に力やトルクを発生させる概念です。宇宙船の推進に一般的に使用されるイオンおよびプラズマスラスタを使用して、コリメートされたプラズマ/イオンビームを生成し、対象物に向けて照射することができます。ビームは、対象物に物理的に接続することなく、対象物の近傍に配置された「シェパード」宇宙船上で生成できるという事実は、宇宙デブリ除去、小惑星の軌道変更、一般的な宇宙輸送などの宇宙用途にとって興味深い解決策となります。マドリード工科大学（UPM）は、欧州宇宙機関の先進概念チームと協力して解析的および数値的制御モデルを開発することにより、この概念を研究しています^{[ 1 ]} 。この概念は、 JAXAとCNESによっても独自に提案されています。

標的に伝達される力とトルクは、イオンまたはプラズマスラスタによって毎秒数十キロメートルまで加速されたプラズマイオン（通常はキセノン）が持つ運動量に由来する。標的表面に到達したイオンは、標的材料の基板内で核衝突を起こし、エネルギーを失う。標的と支援宇宙船との距離を一定に保つため、支援宇宙船は、標的イオンビームによって生じる反作用力を相殺する二次推進システム（例えば、別のイオンまたはプラズマスラスタ）を搭載する必要がある。

この概念は、能動的な宇宙デブリ除去^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}、および地球を脅かす小惑星の正確な軌道変更^{[ 6 ]}の可能な解決策として提案されている。 さらに将来的には、宇宙移動、輸送、大規模な軌道インフラの組み立て、地球軌道での小型小惑星の捕獲などの分野で重要な役割を果たす可能性がある。

イオンおよびプラズマスラスタのビーム発散角は通常10度以上であるため、効率的なビーム重なりを実現するには、シェパードをターゲットの数直径以内の距離で飛行させる必要がある。近接編隊飛行の誘導および制御^{[ 7 ]}、ならびに衝突回避は、この概念における最も重要な技術的課題の1つである。

• http://www.aero.upm.es/マドリッド工科大学 (UPM)
• http://sdg.aero.upm.es/プレトリア大学宇宙力学グループ
• https://web.archive.org/web/20120426091458/http://web.fmetsia.upm.es/ep2/page.php?page=index&lang=jaプラズマ推進装置 (UPM)
• http://www.esa.int/act、ESA先進概念チーム
• http://leosweep.upm.es/en、LEOSWEEPプロジェクト