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磁気プラズマ推進器（MPDT）は、ローレンツ力（電磁場が荷電粒子に及ぼす力）を利用して推力を発生させる、電気駆動式の宇宙船推進装置の一種です。ローレンツ力加速器（ LFA）や（主に日本では）MPDアークジェットと呼ばれることもあります。
一般的に、気体状の物質をイオン化して加速室に送り込み、そこで電源を用いて磁場と電場を生成します。粒子は、プラズマを流れる電流と磁場（外部から印加されるか、電流によって誘起される）との相互作用によって生じるローレンツ力によって、排気室から押し出されます。化学推進とは異なり、燃料の燃焼は発生しません。他の電気推進方式と同様に、比推力と推力は入力電力とともに増加しますが、ワットあたりの推力は低下します。
MPDスラスタには、印加磁場型と自己磁場型の2つの主要なタイプがあります。印加磁場型スラスタは、排気室を囲む磁気リングで磁場を生成するのに対し、自己磁場型スラスタは、チャンバーの中央を貫通するカソードを備えています。自己磁場型では出力が弱すぎる低出力レベルでは、印加磁場型が必要です。キセノン、ネオン、アルゴン、水素、ヒドラジン、リチウムなど、さまざまな推進剤が使用されており、一般的にリチウムが最も優れた性能を発揮します。[ 1 ]最近では、 CU Aerospaceとプリンストン大学の電気推進・プラズマダイナミクス研究所（EPPDyL）が、純窒素と酸素と窒素の50:50混合ガスを使用して、 逆極性自己磁場型MPDシステムを実証しました。[ 2 ]
エドガー・シュエイリによれば、磁気プラズマ推進器の入力電力は100～500キロワット、排気速度は毎秒15～60キロメートル、推力は2.5～25ニュートン、効率は40～60パーセントである。しかし、追加の研究では、排気速度が毎秒100キロメートルを超える可能性があることが示されている。[ 3 ] [ 4 ]
磁気プラズマ推進器の潜在的な用途の1つは、重量貨物および有人宇宙船の主推進エンジンです（エンジンの例）。火星への有人ミッション向け）。[ 3 ] [ 4 ]
理論上、MPDスラスタは、最大で、あるいはそれ以上の排気速度で、極めて高い比推力（I sp ）を生成できる。110,000 m/s は、 現在のキセノンベースのイオン推進器の3倍の値であり、液体ロケットの約25倍優れています。MPD技術は、最大200ニュートン（N）の推力レベルを実現する可能性も秘めています。45ポンドF ）は、あらゆる形態の電気推進の中で群を抜いて高く、多くの惑星間化学ロケットとほぼ同等です。これにより、迅速なデルタV操作（他の惑星の周回軌道への捕捉など）を必要とするミッションで電気推進を使用することが可能になりますが、燃料効率ははるかに高くなります。[ 5 ]
MPDスラスタ技術は学術的には研究されてきたものの、いくつかの未解決の問題があるため、商業的な関心は低い。MPDスラスタの重要な課題の一つは、最適な性能を発揮するために数百キロワットもの電力が必要となることである。現在の惑星間宇宙船の電力システム（放射性同位体熱電発電機や太陽電池アレイなど）では、これほどの電力を生成することはできない。NASAのプロメテウス計画の原子炉は数百キロワットの電力を生成することが期待されていたが、2005年に計画が中止された。
600キロワットの電力を生成するように設計された宇宙用原子炉を製造するプロジェクトは、1963年に始まり、1960年代の大半にわたってソ連で実施されました。これは、最終的に承認されなかった通信衛星に電力を供給するためのものでした。[ 6 ]キロワットの電力（現在のRTG電源の約10倍）を供給する原子炉は、ソ連によってRORSAT[ 7 ]とTOPAZ [ 8 ]によって軌道上に投入されました。
有人宇宙船で使用するためのメガワット級原子炉の開発計画は、2009年にロシアのクルチャトフ原子力研究所[9]、ロシア宇宙庁ロスコスモス[ 10 ]によって発表され、ロシアのドミトリー・メドベージェフ大統領が2009年11月の連邦議会での演説で確認した[ 11 ]。
ブラッドリー・C・エドワーズが提案した別の計画は、地上から電力をビームで送るというものです。この計画では、地上に設置された適応光学系を備えた0.84マイクロメートルの5つの 200kW自由電子レーザーを使用して、MPDで駆動する宇宙船に電力をビームで送り、そこでGaAs太陽電池パネルによって電気に変換します。レーザー波長を0.840マイクロメートル（1.48 eV /光子）および太陽光発電パネルのバンドギャップ1.43 eV のエネルギー差により、推定変換効率は 59%、予測電力密度は最大で540 kW/m 2。これは、MPDの上段に電力を供給するのに十分であり、おそらく衛星をLEOからGEOに打ち上げるのに十分であろう。[ 12 ]
MPD技術のもう1つの問題は、高電流密度（100 A/cm 2 )。リチウムとバリウムの推進剤混合物とマルチチャンネル中空陰極の使用は、陰極侵食問題に対する有望な解決策であることが実験室で実証されている。[ 13 ]
2026年4月、NASAはジェット推進研究所がリチウム供給式磁気プラズマダイナミクス（MPD）スラスタの試験に成功し、真空チャンバー内で最大120kWの出力レベルを達成したと発表した。これは、将来の有人火星探査ミッションにとって重要なマイルストーンとなる。[ 14 ]
2026年5月、CU Aerospaceは[ 15 ] 、 DARPAのOtter衛星プログラム向けに、超低地球軌道（VLEO）で使用する空気吸入式パルスMPDを飛行用に開発していると発表した。このシステムは、中央の陽極と外側の陰極を持つ、同社が特許を取得した逆極性MPD技術に基づいている。
MPDスラスタの研究は、米国、旧ソ連、日本、ドイツ、イタリアで行われてきました。実験プロトタイプは、最初にソ連の宇宙船で飛行し、最近では1996年に日本の宇宙飛行士機で、宇宙空間での準定常パルスMPDスラスタの正常な動作を実証しました。モスクワ航空大学、RKKエネルギア、国立航空宇宙大学、ハリコフ航空大学、シュトゥットガルト大学宇宙システム研究所、ISAS、Centrospazio、Alta SpA、大阪大学、南カリフォルニア大学、プリンストン大学の電気推進・プラズマダイナミクス研究所（EPPDyL）（1967年以来、MPDスラスタの研究が途切れることなく続けられている）、および NASAセンター（ジェット推進研究所とグレン研究センター）での研究により、MPDスラスタの性能、安定性、寿命に関連する多くの問題が解決されました。
MPDスラスタは、1995年3月18日に打ち上げられ、1996年1月20日にスペースシャトルミッションSTS-72によって回収されたEPEX（電気推進実験）の一環として、日本の宇宙飛行機に搭載されて試験された。現在までに、推進システムとして宇宙空間を飛行した唯一の実用的なMPDスラスタである。実験的な試作機は、最初にソ連の宇宙船に搭載されて飛行した。
シュトゥットガルト大学宇宙システム研究所で開発中の応用場MPDスラスタは、2019年にスラスタ効率61.99%を達成し、比推力Isp = 4665 s、推力2.75 Nに達した。[ 16 ]
