(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置によって相互に独立して個別に駆動出力を可変に制御できる複数の駆動ユニットと、個々の駆動ユニットに高電圧を供給する高電圧供給装置とを備えたスペースクラフトにおける駆動装置であって、
個々の駆動ユニットはイオン化チャンバ、ガス供給管および電極装置をそれぞれ１つずつ有し、
前記高電圧は個々の駆動ユニットにおいてプラズマのための静電的な加速フィールドを形成し、前記プラズマは前記イオン化チャンバに供給され、該イオン化チャンバにはイオン化された駆動ガスが存在する、駆動装置において、
相互に独立して制御される複数の駆動ユニットに前記高電圧供給装置の共通の高圧電位から共通の高電圧が供給されており、
前記制御装置は個々の駆動ユニットの駆動出力を可変に制御するために、前記イオン化チャンバにおけるプラズマの形成を可変に制御するに際し、
個々の駆動ユニットへのガス供給管内に制御可能なガス弁が設けられており、
前記制御装置は１つの駆動ユニットの駆動出力を可変に制御するために、それぞれの駆動ユニットのイオン化チャンバへの中性の駆動ガスの供給を可変に制御することを特徴とする、駆動装置。
【請求項２】
１つまたは複数の駆動ユニットのイオン化チャンバへの駆動ガスの供給の可変の制御に依存せずに、前記高電圧を複数の全ての駆動ユニットの電極装置に一定に印加する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ガス流は継続的に制御される、またはガス弁が閉じられた状態と最大限に開かれた状態との間で段階的に制御される、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
複数のガス弁のうちの少なくとも一部は切り替え弁として構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
１つの駆動ユニットに対応付けられている制御可能なガス弁は該駆動ユニットの近傍に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記ガス供給管内に流れ抵抗装置が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
駆動ユニットのそれぞれの高電圧回路はイオン化チャンバ内にプラズマが存在しない場合には高抵抗であり、殊に１００ｋＯｈｍの抵抗を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
駆動ユニットは、イオン化チャンバの放出開口部の領域に配置されているカソードと、前記放出開口部とは反対側において前記イオン化チャンバの底部に配置されているアノードとを有し、前記高電圧は前記イオン化チャンバを通る静電界を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記イオン化チャンバは側方において磁石装置によって包囲されており、該磁石装置は前記イオン化チャンバにおいて電界を形成し、該電界は長手方向において間隔を空けて少なくとも２つのカップ電界構造を有する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
共通の高圧電位から給電される複数の駆動ユニットは種々の配向で前記スペースクラフトに配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
種々の駆動ユニットが固定的な種々の配向で前記スペースクラフトに配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
駆動ユニットの配向とは異なる推進方向への駆動推進力を形成するために、前記制御装置は複数の駆動ユニットを同時に駆動制御し、駆動出力を形成する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
高圧発電機は電気的に並列に配置されている複数の発電機段を有し、該複数の発電機段は共通の高圧出力側に案内されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
別の駆動ユニットを備えた別の高圧発電機が設けられており、２つの高圧発電機は持続的に、且つスイッチングエレメントを有していない電気的な接続部を介して、それぞれに固定的に対応付けられている駆動ユニットと接続されており、他方の高圧発電機にそれぞれ対応付けられている駆動ユニットには接続されない、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペースクラフトにおける駆動装置に関する。
【０００２】
殊に、衛星または宇宙探査機のようなスペースクラフトにおける駆動装置に関して、化学的な駆動部の他に電気的な駆動部も公知である。電気的な駆動部は殊に、イオン化チャンバにおいてイオン化された駆動ガスの正に帯電されたイオンを加速させ、プラズマビームとしてイオン化チャンバの開口部を介して放出するために高電圧を使用する。この場合、スペースクラフトは反動原理に従い逆方向に加速される。駆動ガスとして有利には希ガス、殊にキセノンが使用される。
【０００３】
スペースクラフトが種々の飛行姿勢を取れるようにするため、また種々の方向に加速力を生じさせることができるようにするために、殊に種々の配向および／または調整可能な配向を有する複数の駆動ユニットが設けられている。通常の場合、スペースクラフトにおいて故障した駆動ユニットは修理不可能または交換不可能であるので、たいていは付加的な駆動ユニットがスペースクラフトに配置されている。
【０００４】
その種の電気的な駆動部の駆動出力は、中性の駆動ガスをイオン化チャンバに供給し、駆動ガスをイオン化し、正に帯電されたガスイオンを静電的に加速させ、加速されたプラズマビームとしてビーム放出開口部から放出することによって形成される。高電圧を変化させることによって（最も簡単な場合には、高電圧のオン・オフによって）駆動出力を変化させることができる。個々の駆動ユニットを相互に独立して制御できるようにするために、駆動ユニットに対応付けられている高電圧供給装置の高圧電位を制御することができる。その種の高電圧供給装置は一般的に複数の高圧発電機を有する。それらの高圧発電機は高価であり、またスペースクラフトの重量を増加させるので、高圧発電機の数を可能な限り少なくすることが求められるが、それらの高圧発電機においても高圧発電機の故障に予め備えることが必要となるので、スペースクラフトには１つ、または一般的には複数の予備高圧発電機がさらに設けられている。
【０００５】
EP 0 550 250 B1からはスペースクラフト用の駆動システムが公知であり、この駆動システムにおいては複数の静電的なグリッドエンジンに共通の給電部からエネルギが供給されている。各エンジンには必要とされる種々の高電圧のための固有の高圧発電機が対応付けられている。それらの高圧発電機には同時にエネルギが供給されており、また高電圧が同時に全てのエンジンに印加される。個々のエンジンには所属のガス弁の開放によって駆動ガスを供給することができるので、これにより個々のエンジンを選択的に起動させることができる。一次電子源のカソードヒータをスイッチによって選択的にスイッチオンまたはスイッチオフすることができる。同等のシステムがEP 0 890 739 B1から公知である。
【０００６】
殊に、相互に独立して制御すべき駆動ユニットの数が比較的多い場合に、各駆動ユニットに対して固有の高圧発電機および代替発電機を準備しなくても良いようにするために、複数の第１の高圧発電機と複数の第２の高圧発電機とをスイッチングマトリクスを介して電気的なスイッチに接続することができる。スペースクラフトの操作に必要とされる一方の駆動ユニットは、その時点において他方の駆動ユニットには必要とされていない高圧発電機とスイッチングマトリクスを介して接続される。しかしながらマトリクス接続の切り替えは、電子的なマトリクス・スイッチングエレメントの負荷に起因して、高電圧が遮断されているときにしか許容されない。その種のマトリクス・スイッチングエレメントは頻繁に故障し、それによりスペースクラフトの制御時に機能が制限されることになる。冗長的なスイッチングエレメントを設けて配置することによって装置の複雑性はさらに増す。
【０００７】
本発明の課題は、スペースクラフトにおいて十分に単純化された故障の少ない駆動装置を提供することである。
【０００８】
高電圧の制御からプラズマ形成の制御までの駆動ユニットの可変の制御の移行、また高電圧供給装置の共通の高圧電位から複数の駆動ユニットへの同時の給電は、可変の制御および装置全体の構造に関して著しい利点をもたらす。殊に、多くの用途において高電圧供給装置における高圧発電機の数を著しく低減することができ、したがってコストと重量を削減することができる。殊に、駆動装置の全ての駆動ユニット、または少なくとも全ての起動している駆動ユニットに共通の高圧電位からエネルギを供給することができる。EP 0 550 250 B1による従来技術とは異なり、複数の駆動ユニットに対してただ１つの高圧発電機しか必要とされず、また１つの高圧発電機の出力側が共通の高圧電位を形成し、複数の駆動ユニットの高電圧電極に分配される。高圧発電機は並列に配置されている複数の発電機段を有しているが、これらの発電機段はそれぞれ、全ての駆動ユニットに共通している高圧電位を共通の高圧発電機の出力側に形成する。
【０００９】
プラズマ形成の制御による可変の制御は殊にプラズマが新たに形成されるレートを含む。このために駆動ユニットとしての高周波エンジンでは、イオン化チャンバ内でイオン化を生じさせる高周波フィールドの切り替えまたは変更によってイオン化レートを可変に制御することができる。殊に有利な実施形態においては、駆動ユニットの駆動出力の可変の制御が、駆動ユニットのイオン化チャンバへのガス流の可変の制御によって行われる。ここでガス流とは時間単位毎のイオン化チャンバ内に導入されるガス量と解される。より高いガス流によりイオンないしプラズマの形成のより高いレートが生じる。有利には、高電圧の値を一定にすることができる。
【００１０】
ガス流の可変の制御は有利には、それぞれの駆動ユニットの前段に個別に接続されている制御可能なガス弁によって行われる。ガス弁は調量弁としての第１の有利な実施形態において、少なくともガス流領域にわたるガス流を制御装置の作用下で継続的に変更することができる。別の有利な実施形態においては、ガス弁を簡単で故障しにくい構造によって殊に好適な切り替え弁として実施することができ、それらの切り替え弁は閉じられた状態と開かれた状態との間でのみ切り替え可能である。その種の切り替えによって、駆動ガスがイオン化チャンバに供給されないアイドル運転状態と、最大の駆動出力が維持される駆動状態との間で駆動ユニットの駆動状態が生じる。このことは、駆動ユニットが例えば駆動推進力とガス流との比率に関して特定の殊に好適な動作点を有する場合には殊に有利である。
【００１１】
クロック制御された動作によって、アイドル運転状態と最大駆動出力状態との間の平均的な駆動出力を調整することができる。ガス流のクロック制御中に印加される高電圧が一定である場合には、高電圧の切り替えが回避されるので殊に有利である。
【００１２】
ガス流が最大である状態と、ガス供給が行われていない状態との間でガス流の値を調整するために、有利な実施形態においては制御装置がガス流切り替え弁のクロック制御動作を設定し、またガス弁とイオン化チャンバとの間の供給部内にガス流抵抗を配置することができる。このガス流抵抗は弁のクロック動作に応じて断続的に生じるガス流をイオン化チャンバの手前において平滑化し、平滑化されずに切り替えが行われる場合よりも低い変調推進力を有するガス流へと変換する。その種の流れ抵抗は例えばノズルまたは迂回管でよい。有利な実施形態においては、流れ抵抗体はガスを通過させる開孔体であり、殊にセラミック性の材料から形成されている。アイドル運転時のガス流と最大ガス流との間のガス流の中間値をガス供給部内の２つまたはそれ以上の切り替え弁によって設定することができる。これらの切り替え弁はガス流において並列に配置されており、個別に切り替え可能であり、またこの切り替え弁によって生じる部分ガス流において種々に、例えば二進的に段階付けられている。ガス弁は有利には駆動ユニットの近傍に配置されている。有利には、個々の駆動ユニットはアイドル運転状態において、すなわちガス供給が行われていない状態において、イオン化チャンバにわたるカソード電極とアノード電極との間の高電圧回路においては高抵抗であり、殊に１００ｋＯｈｍよりも高い抵抗を有する。
【００１３】
殊に有利には、操作に必要とされない駆動ユニットも起動されている駆動ユニットと同じ高電圧が印加されており、駆動出力を供給するためには、電気的なシステムを変更することなく、イオン化チャンバに駆動ガスの供給し、また必要に応じて中性化器をスイッチオンするだけで駆動ユニットを起動させることができる。アイドル運転時に、高電圧が印加されている電極装置の静電界が存在しているイオン化チャンバ内のイオン化およびプラズマ形成はイオン化チャンバ内に駆動ガスの存在することにより開始される。駆動ユニットのスイッチオフは高電圧を遮断することなく、ガス供給を遮断することによって簡単に行うことができる。高電圧は遮断された駆動ユニットにさらに印加されるので、高電圧電流回路における遮断または切り替えは必要なく、また高電圧電流回路にスイッチングエレメントを設ける必要はなく、殊に個々の駆動ユニットに対応付けられているスイッチングエレメントを設ける必要はない。同一の高圧電位が供給されている全ての駆動ユニットが比較的長い時間停止している間は、高圧発電機もスイッチオフすることができる。
【００１４】
WO03/000550 A1からそれ自体公知のイオン加速器の構造は殊に有利であり、このイオン加速器においては磁石装置がイオン化チャンバ内に磁界を形成し、この磁界は長手方向において間隔を空けて少なくとも２つのカップ構造を有する。磁石装置は、長手方向において並んで配置されており、交互に逆方向に極性付けられている複数の磁石リングを有する。カソード電極はイオン化チャンバのビーム放出開口部の領域において、有利にはチャンバの外側においてビーム放出開口部から側方にずらされて配置されており、アノード電極は長手方向においてビーム放出開口部とは反対側でチャンバの底部に配置されている。カソードから放射され、このカソードとアノードとの間の静電界を通り、アノードの方向に加速される電子は長時間カップ構造内に留まるので、アイドル運転時にカソードとアノードとの間に流れる電流、したがって駆動ユニットのアイドル運転時の消費電力は低く、殊にホールイオンエンジンの消費電力よりも遙かに低い。
【００１５】
この構造のイオン加速器は、冒頭で述べたようなEP 0 550 250 B1およびEP 0 890 739 B1から公知のグリッドエンジンに比べて電圧フラッシュオーバ（グリッドエンジンにおいては隣接するグリッド間においてフレームアウトとして既知であり、また頻繁に生じる）は発生せず、１つまたは複数の駆動ユニットの駆動によって生じる高電圧成分の変化は僅かなものに留まるという点においてさらに有利である。さらにこの構造のイオン加速器は、カソードとアノードとの間での高電圧しか必要とされず、またこの高電圧を駆動ガスの種々の流れレートに関して一定に維持することができるという利点を有する。これに対し、グリッドエンジンは通常の場合、ガス流レートと高電圧との間での調整が必要となる。
【００１６】
有利には、複数の駆動ユニット、殊に高電圧供給装置の共通の高圧電位から同時に給電される複数の駆動ユニットが種々の配向でスペースクラフトに配置されている。有利には、複数の駆動ユニットに種々の推進力ベクトルを有する駆動出力および個別に制御可能な駆動出力を例えば上述のいずれかのやり方に従い同時に供給することもできるので、制御装置は個々の駆動ユニットの駆動出力の可変の制御によって合成推進力ベクトルを個々の駆動ユニットの配向間の任意の中間方向に広範に調整することができる。この場合、比較的僅かな電圧および電流が印加されるガス弁を駆動制御することしか必要とされず、これに対し高電圧は一定に常に駆動ユニットに供給される。
【００１７】
高圧発電機および複数の駆動ユニットから構成されている駆動システムの障害時にスペースクラフトの操作を維持できるようにするために、それらの構成要素を冗長的に設けることができる。第１の実施形態においては、高圧発電機が電気的に並列に接続された少なくとも２つの発電機段を有することができ、これらの発電機段は高圧発電機の共通の高圧出力側に接続されており、共通の高圧出力側への接続は、有利にはスイッチを要することなく、フィードバック遮断部、殊にダイオードを介して行われる。有利には、並列な発電機段を負荷に応じて個別にまたは２つ同時に起動させることができる。有利な実施形態においては第２の高圧発電機が設けられており、この第２の高圧発電機は第１の高圧発電機の障害時に、相互に永続的に電源網に電気的に接続されている中央の分配線によって、有利には前段に接続されている切り替え手段によって、第１の高圧発電機の代わりに高圧供給線の回路網に接続される。その種の一度だけの切り替えは有利には高圧発電機の遮断時に行われる。別の有利な実施形態においては、故障時に関する冗長性として、または第１の高圧発電機と、この第１の高圧発電機から給電される複数の駆動ユニットとを備えた駆動システムのためのサポートとして、第２の高圧発電機およびこの第２の高圧発電機からのみ高電圧が供給される複数の駆動ユニットを備えた第２の駆動システムが設けられる。これによって有利には、高圧電流回路内の故障し易いスイッチングエレメントを完全に回避することができる。
【００１８】
イオン化のための電子源として、しかしながら殊にイオンビームの中性化に使用される中性化器の駆動のために、上述の従来技術から種々の切り替えシステムおよび装置が公知であり、これらは高電圧部に関係する本発明と十分に任意に組み合わせることができる。
【００１９】
以下では、図面を参照しながら、有利な実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スペースクラフトにおける複数の駆動ユニットを備えた概略的な装置を示す。
【図２】駆動ユニットの有利な構造を示す。
【図３】切り替え弁を備えた駆動ユニットを示す。
【図４】並列な発電機段を備えた高圧発電機を示す。
【００２１】
図１には、示唆されているスペースクラフトＲＦにおいて本発明の説明および本発明の実施形態にとって重要な構成要素の配置構成が概略的に示されている。スペースクラフトには複数の駆動ユニットＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３が配置されており、これらの駆動ユニットＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３はイオン加速装置として実施されており、それぞれが駆動推進力を形成するためのプラズマビームＰＢを放出することができる。個々の駆動装置ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３は種々に配向されており、放射方向ＳＲ１，ＳＲ２およびＳＲ３を有している。個々の駆動装置の放射方向を、駆動ユニットの旋回可能な軸受けによっても変更することもできる。各駆動ユニットはイオン化チャンバＩＫを有し、このイオン化チャンバＩＫ内では供給された駆動ガスがイオン化され、静電的に加速され、プラズマビームＰＢとしてビーム放出開口部を介して放出される。それぞれの放射方向においてビーム放出開口部と対向して、それぞれのイオン化チャンバの底部にはアノード装置ＡＮがそれぞれ配置されている。
【００２２】
高電圧供給装置は第１の高圧発電機ＨＧ０および予備高圧発電機ＨＧＲを有し、これらの高圧発電機はスペースクラフトの基準電位Ｍに対する高電圧ＨＶを形成するために構成されている。切り替え装置によって２つの高圧発電機を切り替えることができる。図面において、高圧発電機ＨＧ０は高電圧ＨＶを供給する能動的な発電機として高電圧給電線ＶＬの系に接続されており、これらの高電圧給電線ＶＬを介して、個々のイオン加速装置のアノード装置ＡＮは常に高圧発電機と接続されており、また基準電位に対する高電圧が印加されている。
【００２３】
図示されていない別の有利な実施形態においては、切り替え手段を用いることなく高圧発電機ＨＧ０を持続的に高電圧給電線ＶＬによって駆動ユニットＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３と接続することができ、また、別の高圧発電機を備えているがスイッチングエレメントを有しておらず、持続的に固有の接続線によって別の高圧発電機と接続されている別の駆動ユニットを備えた第２の駆動システムが設けられている。２つの駆動システムの高電圧電流回路は基準電位が共通していても相互に独立している。２つの駆動システムには共通のガス貯蔵容器からガスを供給することができる。２つの駆動システムを選択的に、または一緒に駆動させることができる。殊に、２つの駆動システムは個々の駆動ユニットの故障時に有利には相互に補完し合うことができる。
【００２４】
ガス貯蔵容器ＧＱから複数のガス供給管ＧＬが、それぞれ別個に個々のイオン加速装置ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３に対応付けられているガス弁ＧＶへと延びている。個々のガス弁ＧＶは制御装置ＳＥによって制御線ＳＬを介して別個に駆動制御される。
【００２５】
分かり易くするために、前述の個々の構成要素はイオン加速装置ＴＷ１についてのみ詳細に示されている。参照符号は他のイオン加速装置ＴＷ２，ＴＷ３に対応付けられている構成要素についても同様に使用することができる。
【００２６】
全てのアノード装置ＡＮに高電圧を同時に印加することによって、また個々のガス弁ＧＶを通過する個々のイオン加速装置のイオン化チャンバへのガス流を別個に制御できることによって、イオン加速装置は個別に、または複数同時に、それぞれの放射方向に対向する駆動推進力を供給することができる。図示されている実施例において、駆動ユニットの数、またそれらの駆動ユニットの配向は、複数の駆動ユニットに種々の配向を設けることができることを示すために単にシンボリックに表されているに過ぎないと解するべきである。勿論実際には、スペースクラフトが３次元で横方向に制御可能であり、さらには回転運動によってその配向を変更できるものでなくてはならないことを考慮しなければならない。駆動ユニットの放射方向に対向する推進力を形成するため、この駆動ユニットにおいて推進力が形成されれば十分である。駆動ユニットの放射方向とは真逆に配向されている力方向における駆動推進力に関して、複数の駆動ユニットを同時に、または、例えばクロック制御によって、ほぼ同時に駆動させ、それぞれが固有の駆動推進力を提供することができる。関与する駆動ユニットの駆動推進力は種々異なっていてもよいので、合成推進力ベクトルを広範囲に任意の方向に調整することができる。その種の合成駆動推進力の方向および大きさの調整は制御装置によって、その都度必要とされる駆動推進力に応じて適合されており、必要に応じてクロック制御されたガス弁に対する操作信号を用いて行われる。
【００２７】
ガス弁は有利には駆動ユニットの近傍に配置されている。ガス弁と駆動ユニットのイオン化チャンバとの間にガス流抵抗装置ＦＷをさらに挿入することができ、このガス流抵抗装置はガス弁のクロック制御式の作動時にこのクロック制御により生じるガス流の変調を低減し、ガス流を均一にする。その種の装置ＦＷの流れ抵抗は有利には、ガス弁の入り口側からイオン化チャンバまでのガス流内に存在するその他の構成素子群の累積流れ抵抗よりも大きい、殊に２倍大きい。
【００２８】
図２は、その基本的な機能についてWO03/000550A1においても既に記載されている、イオン加速装置としての駆動ユニットのそれ自体公知の有利な構造を示す。図２は、イオン化チャンバＩＫの中心の長手方向軸ＬＡを通る断面でのイオン加速装置の断面図を示す。イオン加速装置は実質的に回転対称と見なされる。したがって図２には、イオン加速装置の中心の長手方向軸ＬＡの一方の側の半分についてのみ示されている。
【００２９】
図示されているイオン加速装置は、中心の長手方向軸ＬＡの周囲において、チャンバ壁ＫＷによって側方が境界付けられているイオン化チャンバＩＫを有する。
【００３０】
イオン化チャンバは長手方向ＬＲにおいて一方の側に向かって開かれている。そこに設けられているビーム放出開口部ＡＯによって、イオン加速装置の駆動時、すなわちイオン化チャンバへの駆動ガスの供給時に加速されたプラズマビームＰＢが長手方向ＬＲにおいて放出される。イオン化チャンバの外側において、またビーム放出開口部ＡＯから側方にずらされて、カソード装置ＫＡが配置されている。長手方向ＬＲにおいてビーム放出開口部ＡＯと対向して、イオン化チャンバの底部にアノード装置ＡＮが配置されている。カソードＫＡとアノード装置ＡＮとの間には高電圧ＨＶが印加され、通常の場合、カソードにはスペースクラフトの基準電位Ｍが印加される。
【００３１】
半径方向において、チャンバ壁のイオン化チャンバＩＫ側とは反対側の面にはイオン化チャンバを包囲する磁石装置ＭＡが設けられており、この磁石装置ＭＡは殊に長手方向ＬＲにおいて多段型であり、また長手方向において相互に間隔を空けて設けられている少なくとも２つの磁石リングＭＲを有する。これらの磁石リングの磁極Ｓ，Ｎは長手方向において対向している。長手方向において隣接している磁石リングは相互に反対方向に極性付けられているので、隣接する磁石リングの同一の極（図示されている例においては２つのＳ極Ｓ）が向かい合っている。有利には、磁石リングＭＲ間において、および／または、長手方向においてこの磁石リングＭＲの側方において、軟磁性の磁極片リングＰＲが配置されている。その種の磁石装置の構造自体は従来技術から公知である。磁石装置はプラズマチャンバ内に磁界ＭＦを形成し、この磁界ＭＦは長手方向において間隔を空けて少なくとも２つのカップ構造を有する。このカップ構造において磁界線が長手方向軸ＬＡからチャンバ壁の方向、またはこのチャンバ壁を通って磁極片ＰＲの方向へと湾曲して延びており、高い磁場勾配が生じている。この種のイオン加速装置はＨＥＭＰの名称で既に多くの文献に紹介されている。イオン加速装置は以下の点においても殊に有利である。すなわち、イオン加速装置の高電圧回路は、高電圧が印加されているが、イオン化チャンバ内へのガス流は存在しないアイドル運転状態においては非常に高抵抗であり、殊に１ＭＯｈｍよりも高い抵抗を有しているので、カソードとアノードとの間の電流は１ｋＶの典型的な高電圧値では１ｍＡ以下に留まる。
【００３２】
図３は、図２において詳細に示されており、殊に切り替え可能な弁として実施することができるガス弁ＧＶを備えた駆動ユニットを示す。ガス弁ＧＶにはガス供給部ＧＬを介して駆動ガスＡＧがガス源ＧＱから供給されている。駆動ガスとして殊にキセノンのような重希ガスを使用することができる。
【００３３】
ガス弁は制御線ＳＬを介して制御装置ＳＥによって駆動制御され、制御線における制御信号に応じて開閉される。制御信号は殊にクロック制御された切り替え信号であってもよい。
【００３４】
ガス弁ＧＶの出力側には制御線ＳＬにおける制御信号に応じて変調されたガス流が生じる。開かれているガス弁、またイオン化チャンバまでのその他の流路に比べて高い流れ抵抗を有する流れ抵抗装置ＦＷとしての流れ抵抗体は変調されたガス流を平滑化することができる。流れ抵抗体ＦＷを例えば開孔体、殊に開孔性のセラミックボディによって形成することができる。
【００３５】
流れ方向において流れ抵抗体を離れた駆動ガスは、図示されている装置では、絞りを通過してアノード装置ＡＮにおいてイオン化チャンバＩＫとは反対側の裏面に流れ込み、さらに側方に向かってこの裏面を通り過ぎてからイオン化チャンバへと流れ込む。
【００３６】
駆動ガスがイオン化チャンバに流入すると、即座にイオン化プロセスおよびプラズマの形成が開始され、また駆動ユニットＴＷはプラズマビームＰＢの放出によって駆動推進力を形成する。
【００３７】
図４は、高圧発電機ＨＧＰの概略図を示す。この高圧発電機ＨＧＰ内には２つの発電機段ＧＳ１，ＧＳ２が電気的に並列接続されて設けられている。２つの発電機段には共通のエネルギ源ＥＱ（図示せず）から電気的なエネルギが供給されている。２つの発電機段によって形成された高圧出力はフィードバック遮断部としてのダイオード装置Ｄ１，Ｄ２を介して共通の出力側ＧＡに供給され、そこにおいて複数の駆動装置に共通する高圧電位ＨＶを形成する。２つの発電機段を、例えばガス弁も制御する制御装置ＳＥによって形成される制御信号ＳＨによって個別に、または一緒に起動することができ、このことは発電機段におけるスイッチの参照符号ＳＧによって示唆されている。これによって有利には、推進力が比較的大きい場合、殊に複数の駆動ユニットが同時に駆動される場合には２つの発電機段を並行して駆動させ、推進力が比較的小さい場合には一方の発電機段のみを駆動させることがより効率的であることを考慮することができる。
【００３８】
上記において、また特許請求の範囲において記載した特徴、ならびに図面から読み取れる特徴を単独でも、種々に組み合わせても有利に実現することができる。本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識の範囲内で種々に変更することができる。
【図１】
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【図２】
0005391490.tif 000003
【図３】
0005391490.tif 000004
【図４】
0005391490.tif 000005