スラスター
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スラスター (thruster) は、スラスト（押す、thrust）に由来する言葉で、広義には推進システムの総称。
宇宙機
[編集]人工衛星、惑星探査機などの宇宙機では特に、主推進以外の、姿勢制御や軌道の微修正などに使うものをスラスターと呼ぶ。
宇宙空間で使用されるため、必然的にロケットエンジン（ロケットスラスタ）となる。人工衛星の寿命は地球低軌道以外はほぼスラスタの寿命で決まり、惑星探査機の場合もそれで決まることがあるため、長期にわたり故障せず繰り返しの使用に耐えなければならない。一方、主機関のように限られた時間内に大きな加速度を出す必要はなく、それを補えるだけの長時間運転が可能なら加速度は低くていい。
化学ロケットの場合は、燃料としてヒドラジン、酸化剤として四酸化二窒素などを使ったヒドラジンスラスタが主に使われる。触媒を利用して推進剤の分解を利用する一液推進系と2種類の自己着火性推進剤を使用した二液推進系があり、点火機構の信頼性を気にする必要がない。
イオンスラスタ
[編集]ヒドラジンスラスタに取って代わりつつあるのが、イオンエンジンを使ったイオンスラスタである。比推力が化学ロケットの10倍以上と桁違いに高いため、限られた燃料で長期間の使用が可能である。加速度は著しく低いが、スラスタとしては問題とならない[独自研究?]。
イオンロケットは、長く主にスラスターとして使われてきてイオンスラスタが同義語として定着しているためか、はやぶさなどイオンエンジンが主機関として使われていてもスラスターと呼ぶことがある。イオンエンジンの性質上、宇宙空間での低加速度・長時間の使用という面では通常のスラスタと共通する。
ハイブリッドスラスタ
[編集]ハイブリッドスラスタはハイブリッドロケットと同様に固体燃料に液体の酸化剤を供給して推力を得る[1]。推進剤の組み合わせが自己着火性である場合、点火装置が不要で小型軽量化が可能。反面、端面燃焼式ではない場合には使用回数が増えると徐々に燃焼断面積が変化するので燃料/酸化剤比が変化して推力特性も変化する。
レジストジェット
[編集]レジストジェットは水などの不活性の液体を主に電気抵抗による発熱を利用して加熱することにより、気化したガスをノズルから噴出させることにより推力を得る。比推力は200秒未満で推力が低いが長時間作動が可能なので、姿勢制御だけでなく軌道変更や軌道離脱にも使用される。
コールドスラスタ
[編集]他の推進器が燃焼や電気的なエネルギーを与えて粒子を加速するのに対して、コールドスラスタはガスの膨張による噴出のみを利用する。構造は単純で信頼性も高いが、比推力は他の方式よりも低いため、搭載される推進剤の量が同じ量である場合効果は低い。宇宙開発の黎明期に一部の衛星で使用されていたものの上述の短所により一度廃れ、近年になって打ち上げられるようになったCubeSatのような超小型人工衛星の登場により再度搭載例が増えつつある。連続して使用するとジュール＝トムソン効果によって推進剤が冷えてガス圧が下がるので推力が低下するため、連続使用には適さない。推進剤としては高圧タンクに窒素などの不活性ガスを充填して使用する例や、高圧化で液化するガスを利用する場合があり、後者の方が構造重量が軽くなる。
船舶
[編集]船舶の推進装置の一部もスラスターと呼ばれる。
設置位置に着目し、これらが船首に設置されている場合ならバウスラスター、船尾ならスターンスラスターとも呼ぶ。
脚注
[編集]- ^ 岩男佳和, 渡辺拓哉, 矢野康之, 各務聡「人工衛星搭載用の小型ハイブリッドマイクロスラスタの研究」『平成28年度宇宙輸送シンポジウム: 講演集録』レポート番号: STCP-2016-018、宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所、2017年、2022年6月4日閲覧。
関連項目
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