(57)【要約】【課題】  高密度で取扱の容易な粉体推進剤を使用する宇宙用推進機を提供する。【解決手段】  宇宙用粉体推進剤推進機は、粉体推進剤を貯蔵する粉体推進剤貯蔵容器と、それの開口部から粉体推進剤を吸着する粉体推進剤吸着面と、粉体推進剤の吸着部分を移動させることによって、粉体推進剤を、それを放出させる場所である放出位置に移送する粉体推進剤移送手段と、移送された粉体推進剤にエネルギーを与えることによって放出位置における粉体推進剤吸着面からそれとほぼ垂直な方向に加速し、推進ジェットとして下流に噴出させる推進エネルギー供給手段と、を有し、粉体推進剤吸着面の粉体推進剤の吸着部分は、粉体推進剤移送手段による粉体推進剤吸着面の移動によって、粉体推進剤貯蔵容器の開口部の近傍に反復的に復帰させられる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体推進剤を貯蔵するための空間を有し、当該粉体推進剤を外部へ給送するための開口部を有する粉体推進剤貯蔵容器と、
前記粉体推進剤貯蔵容器の前記開口部を通じて前記粉体推進剤を吸着する粉体推進剤吸着面と、
前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤の吸着部分を移動させることによって、前記粉体推進剤を、それを放出させる場所である放出位置に移送する粉体推進剤移送手段と、
前記放出位置に移送された前記粉体推進剤にエネルギーを与えることによって前記放出位置における前記粉体推進剤吸着面からそれとほぼ垂直な方向に加速し、推進ジェットとして下流に放出させる推進エネルギー供給手段と、を有し、
前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤の吸着部分は、前記粉体推進剤移送手段による前記粉体推進剤吸着面の移動によって、前記粉体推進剤貯蔵容器の前記開口部の近傍に反復的に復帰させられることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤を正の電荷に帯電させる粉体推進剤帯電手段と、
前記推進ジェットとして放出させられる前記粉体推進剤の電荷を中和する電子を放出する前記放出位置の下流側に配置された中和器と、をさらに有し、
前記推進エネルギー供給手段は、前記粉体推進剤帯電手段によって帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によって下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える加速用電極であることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項３】
請求項２に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記推進エネルギー供給手段である加速用電極は、前記粉体推進剤吸着面の裏面の近傍に配置された前記粉体推進剤が帯電させられた電荷と同じ極性の電位が与えられる第１電極と、前記放出位置の下流側に配置された前記第１電極と逆の極性の電位が与えられる格子形状をした第２電極と、を含むことを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項４】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機である第１の宇宙用粉体推進剤推進機と第２の宇宙用粉体推進剤推進機とを含み、
前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機は、前記粉体推進剤を正の電荷に帯電させる第１の粉体推進剤帯電手段を含み、
前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機は、前記粉体推進剤を負の電荷に帯電させる第２の粉体推進剤帯電手段を含み、
前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機と前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機とはそれらの推進ジェットの方向が実質的に同じ方向になるように隣接して配置されており、
前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機に含まれる前記推進エネルギー供給手段は、前記第１の粉体推進剤帯電手段によって正の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によってそれの下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える第１の加速用電極であり、
前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機に含まれる前記推進エネルギー供給手段は、前記第２の粉体推進剤帯電手段によって負の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によってそれの下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える第２の加速用電極であり、
前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機から放出させられる正の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤と、前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機から放出させられる負の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤とは、単位時間当たりに放出させられるそれらが帯電させられた電荷の絶対値が等しく、かつ、それらは放出後に混合して中和させられることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項５】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記放出位置において発生した推進ジェットを上流端から取り入れ下流端から噴出させる管状の噴出部をさらに有し、
前記噴出部は、それの上流端が前記粉体推進剤吸着面に近接して配置されており、
前記放出位置は、前記粉体推進剤吸着面の前記噴出部の上流端に囲まれた領域内にあることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項６】
請求項５に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記噴出部は、末広ノズル形状であることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項７】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面は電気絶縁体であり、
前記粉体推進剤吸着面を帯電させる粉体推進剤吸着面帯電手段をさらに有し、
前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記粉体推進剤吸着面に静電引力によって吸着されることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項８】
請求項７に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面帯電手段は、前記粉体推進剤吸着面に接した帯電ローラであることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項９】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は強磁性であり、
前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤を吸着した位置から前記放出位置まで磁場を提供する吸着磁石をさらに有し、
前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記粉体推進剤吸着面に前記磁場における磁力によって吸着されることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１０】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面は電気絶縁体であり、
前記粉体推進剤は強磁性であり、
前記開口部と前記粉体推進剤吸着面の間に前記開口部および前記粉体推進剤吸着面のそれぞれに近接して配置された、表面に磁場を有する磁性ローラと、
前記粉体推進剤吸着面を帯電させる粉体推進剤吸着面帯電手段と、をさらに有し、
前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記磁性ローラの表面に前記磁場における磁力によって吸着され、
前記磁性ローラは回転することによって前記吸着された前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の近傍まで移送し、
前記粉体推進剤は前記磁性ローラから前記粉体推進剤吸着面に静電引力によって吸着されることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１１】
請求項７に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面帯電手段は、前記粉体推進剤吸着面に接した帯電ローラであることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１２】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線発振器であり、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１３】
請求項５に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、
前記推進エネルギー供給手段は前記噴出部の内部に対向配置された主放電電極とそのための主放電電源であり、
前記主放電電源は高電圧を発生させて前記主放電電極間にそれを印加して主放電を発生させ、近傍の前記粉体推進剤を加熱して昇華させることによって放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記主放電電極間の主放電を開始させるためのトリガ放電を行うための、前記噴出部の内部の前記粉体推進剤吸着面に近接して設けられたトリガ放電電極を含むイグナイタと、
前記トリガ放電のためのトリガ放電電源と、をさらに含み、
前記主放電電極は、末広状に対向配置された棒状の電極であり、
前記イグナイタによるトリガ放電によって前記主放電電極間に主放電が発生させられ、
前記主放電電極間の前記主放電によって昇華させられた前記粉体推進剤の少なくとも一部は前記主放電によってさらにプラズマ化され、
前記主放電電極間に発生させられたプラズマ化した前記粉体推進剤に前記主放電によって流される電流と、前記主放電によって発生する磁場との電磁的相互作用によって、前記プラズマ化した前記粉体推進剤は前記噴出部の下流に噴出させられることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記主放電電極は、前記噴出部の少なくとも一部を構成していることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１６】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線発振器であり、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火することにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１７】
請求項５に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、
前記推進エネルギー供給手段は前記噴出部の内部に対向配置された主放電電極とそのための主放電電源であり、
前記主放電電源は高電圧を発生させて前記主放電電極間にそれを印加して主放電を発生させ、近傍の前記粉体推進剤を加熱して着火することによって放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記主放電電極は、前記噴出部の少なくとも一部を構成していることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項１９】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形であり、
前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を円柱形の中心軸を中心にして回転させることによって前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２０】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面の形状は底面が扇形である部分的な円柱形であり、
前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を円柱形の中心軸を中心にしてスイングさせることによって前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２１】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤吸着面の形状は平面であり、
前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を直線的に往復させることによって  前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２２】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤貯蔵容器は、貯蔵する前記粉体推進剤を攪拌する粉体推進剤攪拌手段をさらに有することを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２３】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、
前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段は前記粉体推進剤吸着面のそれぞれ異なる複数の位置にレーザ光線を照射する複数のレーザ光線発振器であり、
前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される異なる複数の位置にそれぞれ対応して設けられており、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２４】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、
前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段は前記粉体推進剤吸着面のそれぞれ異なる位置にレーザ光線を照射する複数のレーザ光線発振器であり、
前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される異なる位置に対応して設けられており、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火することにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２５】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、
前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線の照射方向を変化させるレーザ光線照射方向可変手段を備えたレーザ光線発振器であり、
前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される位置に対応して設けられており、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【請求項２６】
請求項１に記載の宇宙用粉体推進剤推進機において、
前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、
前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、
前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、
前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線の照射方向を変化させるレーザ光線照射方向可変手段を備えたレーザ光線発振器であり、
前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される位置に対応して設けられており、
レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火させることにより放出させることを特徴とする宇宙用粉体推進剤推進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は宇宙用推進機に関し、より詳しくは、粉体推進剤を作動流体を併用せずに小分け供給して使用する宇宙用粉体推進剤推進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙用推進装置としては、気体、液体、固体の燃料や推進剤が利用されてきている。気体は収納容積が嵩むため、高圧化して高密度にして保持することが一般的である。そのために、保持容器（タンク）、配管、バルブ等に十分な耐圧性や構造強度が必要であり、その結果、重量が嵩むという問題がある。また、バルブからの漏れやバルブの不動などの故障を伴うことも多い。液体は、元来、高密度であるが、移送のために高圧システムを用いるので、上記の気体推進剤と同様の問題点を有している。高圧システムを使用する推進器は、危険作業である注気を打ち上げ前に実施する必要があるという問題もある。固体推進剤はもともと高密度であり、高圧システムが不要で保持性に優れるものの、一度点火されると燃料が無くなるまで運転を中止できず、推力の断続や調整を行うことができないという問題がある。固体燃料である火薬は、取扱においては火気厳禁であり、地上取り扱い性が悪い。固体燃料のそのような欠点を改善するために、固体燃料を使用単位に分割して保持し、必要に応じて着火するという方式が研究されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしそれらの方式は、燃焼数に応じて比較的大きな面積を占有するという欠点を有している。
【０００３】
小型推進器は比推力が高くないため、要求されるΔＶを発生するためには、より多くの推進剤が必要になる。推進剤を保管する部分の重量などは、一般的に、その量に比例する傾向がある。したがって、推進器の燃料以外部分の構造の乾燥重量を低減させることは、小型スラスタにとっては重要である。そのような背景から、フィルム表面に塗布された固体推進剤にレーザーを照射してアブレーション噴射する機器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そこに示されているようなレーザー照射をフィルム裏面から実施する方式は、噴射物質によってレーザー本体や光学系が汚染されることが防止されるため、ある程度有効である。しかし、フィルム重量は推進剤量に比例することになる。このフィルム重量は推力に寄与しないにもかかわらず、推進剤保管部の重量に含まれるため、推進装置の乾燥重量を増加させるという欠点がある。
【０００４】
また、特許文献１の装置ではアブレーション噴射にノズルを用いないため、効率的な推力発生ができない。さらに、蒸発した推進剤が拡散し再固化して周辺を汚染する可能性もある。人工衛星の表面は赤外線特性を綿密に調整して温度調節を行うため、表面汚染は重大な弊害を発生させるため、これは大きな問題である。
【０００５】
化学反応を利用しない固体推進剤を用いる推進機として、Pulsed Plasma Thruster (PPT)という方式がある（例えば、特許文献２参照）。固体推進剤として多種の材料が試されているが、ＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））が一般的である（例えば、非特許文献２参照）。この方式ではパルス放電が完了後、遅延して昇華するガスのために比推力をあまり向上させることができないという短所があった。このため推進剤は、遅延発生ガスの少ない種類に制限されている。他には、液体推進剤を用いたり（例えば、非特許文献３参照）、レーザーアブレーションによって昇華量を制御する（例えば、非特許文献４参照）などのような技術開発の努力がなされている。粉体は、高密度の固体でありながら、移送に高圧系を要しないという特徴がある。そのような粉体を、必要量だけ小分けして放出位置に供給すれば、推力発生時に消費される推進剤量を精密に管理することができるため、比推力を向上させることができる。粉体の推進剤については、粉体を宇宙の無重量環境で移送する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）が、粉体を必要量だけ小分けして移送することには対応できていない。
【０００６】
粉体をガスに混合させて移送する方式も提案されている（例えば、非特許文献５参照）。この方式は、粉体の燃料をガスと混合させて移送してそれを燃焼させるものであり、粉体を必要量移送することができるものの、気体を使用するために上記の気体推進剤と同じ問題点を有することになる。また、粉体を液体に混合させて移送する方式も考え得るが、同様に液体推進剤と同じ問題点を有することになる。このように、気体や液体などの作動流体を併用して粉体推進剤を移送しても、同じ問題を有することになる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６５３０２１２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００３３７９７号明細書
【特許文献３】特開平１１−３３４８４０号公報
【非特許文献１】S. Tanaka, R. Hosokawa, S. Tokudome, K. Hori, H. Saito, M. Watanabe and M. Esaka, , “MEMS-based Solid Propellant Rocket Array Thruster”, ISTS 2002-a-02, Proceedings of the 23 International Symposium on Space Technology and Science, Matsue, 2002, pp.6-11.
【非特許文献２】H. Kamhawi, E. Pencil and T. Haag, “High Thrust-to-Power Rectangular Pulsed Plasma Thruster”, AIAA 2002-3975, Joint Propulsion Conference, Indianapolis, July 2002.
【非特許文献３】A. Kakami, H. Koizumi and K. Komusasaki, “Performance Study on Liquid Propellant Pulsed Plasma Thruster”, AIAA 2003-5021, Joint Propulsion Conference, Huntsville, July 2003.
【非特許文献４】M. Kawakami, W. Lin, A. Igari, H. Horisawa and I. Kimura, “Plasma Behaviors in a Laser-Assisted Plasma Thruster”, AIAA 2003-5028, Joint Propulsion Conference, Huntsville, July 2003.
【非特許文献５】秋葉、高野、山下、「粉体ロケット・システムに関する試験研究」  日本航空宇宙学会誌、第２２巻、第２４６号、１９７４年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、高密度であって保管や移送に高圧力が不要で取り扱いの容易な固体推進剤や粉体推進剤を宇宙用推進器推進機に使用しようとする試みがなされて来たが、いずれの技術も、推進機の重量を増加させたり、表面汚染を発生したり、比推力をあまり向上させることができないといった欠点を有しており、問題が多いものであった。本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、粉体推進剤を小分け供給することが可能な、宇宙用粉体推進剤推進機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は以下の特徴を有する本発明によって解決される。すなわち、請求項１に記載の発明は、粉体推進剤を貯蔵するための空間を有し、当該粉体推進剤を外部へ給送するための開口部を有する粉体推進剤貯蔵容器と、前記粉体推進剤貯蔵容器の前記開口部を通じて前記粉体推進剤を吸着する粉体推進剤吸着面と、前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤の吸着部分を移動させることによって、前記粉体推進剤を、それを放出させる場所である放出位置に移送する粉体推進剤移送手段と、前記放出位置に移送された前記粉体推進剤にエネルギーを与えることによって前記放出位置における前記粉体推進剤吸着面からそれとほぼ垂直な方向に加速し、推進ジェットとして下流に放出させる推進エネルギー供給手段と、を有し、前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤の吸着部分は、前記粉体推進剤移送手段による前記粉体推進剤吸着面の移動によって、前記粉体推進剤貯蔵容器の前記開口部の近傍に反復的に復帰させられることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記粉体推進剤を正の電荷に帯電させる粉体推進剤帯電手段と、前記推進ジェットとして放出させられる前記粉体推進剤の電荷を中和する電子を放出する前記放出位置の下流側に配置された中和器と、をさらに有し、前記推進エネルギー供給手段は、前記粉体推進剤帯電手段によって帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によって下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える加速用電極であることをさらに特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記推進エネルギー供給手段である加速用電極は、前記粉体推進剤吸着面の裏面の近傍に配置された前記粉体推進剤が帯電させられた電荷と同じ極性の電位が与えられる第１電極と、前記放出位置の下流側に配置された前記第１電極と逆の極性の電位が与えられる格子形状をした第２電極と、を含むことをさらに特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、上記の特徴を有する宇宙用粉体推進剤推進機である第１の宇宙用粉体推進剤推進機と第２の宇宙用粉体推進剤推進機とを含み、前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機は、前記粉体推進剤を正の電荷に帯電させる第１の粉体推進剤帯電手段を含み、前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機は、前記粉体推進剤を負の電荷に帯電させる第２の粉体推進剤帯電手段を含み、前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機と前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機とはそれらの推進ジェットの方向が実質的に同じ方向になるように隣接して配置されており、前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機に含まれる前記推進エネルギー供給手段は、前記第１の粉体推進剤帯電手段によって正の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によってそれの下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える第１の加速用電極であり、前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機に含まれる前記推進エネルギー供給手段は、前記第２の粉体推進剤帯電手段によって負の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤を静電引力によってそれの下流側へ加速するための加速電界を前記放出位置から始まる前記粉体推進剤を加速する領域である加速領域に与える第２の加速用電極であり、前記第１の宇宙用粉体推進剤推進機から放出させられる正の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤と、前記第２の宇宙用粉体推進剤推進機から放出させられる負の電荷に帯電させられた前記粉体推進剤とは、単位時間当たりに放出させられるそれらが帯電させられた電荷の絶対値が等しく、かつ、それらは放出後に混合して中和させられることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記放出位置において発生した推進ジェットを上流端から取り入れ下流端から噴出させる管状の噴出部をさらに有し、前記噴出部は、それの上流端が前記粉体推進剤吸着面に近接して配置されており、前記放出位置は、前記粉体推進剤吸着面の前記噴出部の上流端に囲まれた領域内にあることをさらに特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記噴出部は、末広ノズル形状であることをさらに特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面は電気絶縁体であり、前記粉体推進剤吸着面を帯電させる粉体推進剤吸着面帯電手段をさらに有し、前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記粉体推進剤吸着面に静電引力によって吸着されることをさらに特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面帯電手段は、前記粉体推進剤吸着面に接した帯電ローラであることをさらに特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記粉体推進剤は強磁性であり、前記粉体推進剤吸着面の前記粉体推進剤を吸着した位置から前記放出位置まで磁場を提供する吸着磁石をさらに有し、前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記粉体推進剤吸着面に前記磁場における磁力によって吸着されることをさらに特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面は電気絶縁体であり、前記粉体推進剤は強磁性であり、前記開口部と前記粉体推進剤吸着面の間に前記開口部および前記粉体推進剤吸着面のそれぞれに近接して配置された、表面に磁場を有する磁性ローラと、前記粉体推進剤吸着面を帯電させる粉体推進剤吸着面帯電手段と、をさらに有し、前記粉体推進剤は前記開口部を通じて前記磁性ローラの表面に前記磁場における磁力によって吸着され、前記磁性ローラは回転することによって前記吸着された前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の近傍まで移送し、前記粉体推進剤は前記磁性ローラから前記粉体推進剤吸着面に静電引力によって吸着されることをさらに特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面帯電手段は、前記粉体推進剤吸着面に接した帯電ローラであることをさらに特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線発振器であり、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段から発生させられたレーザ光線は、前記放出位置内の前記粉体推進剤に前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して前記粉体推進剤を照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることをさらに特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、前記推進エネルギー供給手段は前記噴出部の内部に対向配置された主放電電極とそのための主放電電源であり、前記主放電電源は高電圧を発生させて前記主放電電極間にそれを印加して主放電を発生させ、近傍の前記粉体推進剤を加熱して昇華させることによって放出させることをさらに特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、前記主放電電極間の主放電を開始させるためのトリガ放電を行うための、前記噴出部の内部の前記粉体推進剤吸着面に近接して設けられたトリガ放電電極を含むイグナイタと、前記トリガ放電のためのトリガ放電電源と、をさらに含み、前記主放電電極は、末広状に対向配置された棒状の電極であり、前記イグナイタによるトリガ放電によって前記主放電電極間に主放電が発生させられ、前記主放電電極間の前記主放電によって昇華させられた前記粉体推進剤の少なくとも一部は前記主放電によってさらにプラズマ化され、前記主放電電極間に発生させられたプラズマ化した前記粉体推進剤に前記主放電によって流される電流と、前記主放電によって発生する磁場との電磁的相互作用によって、前記プラズマ化した前記粉体推進剤は前記噴出部の下流に噴出させられることをさらに特徴とする。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、前記主放電電極は、前記噴出部の少なくとも一部を構成していることをさらに特徴とする。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線発振器であり、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火することにより放出させることをさらに特徴とする。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、前記推進エネルギー供給手段は前記噴出部の内部に対向配置された主放電電極とそのための主放電電源であり、前記主放電電源は高電圧を発生させて前記主放電電極間にそれを印加して主放電を発生させ、近傍の前記粉体推進剤を加熱して着火することによって放出させることをさらに特徴とする。
【００２６】
請求項１８に記載の発明は、前記主放電電極は、前記噴出部の少なくとも一部を構成していることをさらに特徴とする。
【００２７】
請求項１９に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形であり、前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を円柱形の中心軸を中心にして回転させることによって前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することをさらに特徴とする。
【００２８】
請求項２０に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面の形状は底面が扇形である部分的な円柱形であり、前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を円柱形の中心軸を中心にしてスイングさせることによって前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することをさらに特徴とする。
【００２９】
請求項２１に記載の発明は、前記粉体推進剤吸着面の形状は平面であり、前記粉体推進剤移送手段は、前記粉体推進剤吸着面を直線的に往復させることによって前記粉体推進剤を前記放出位置に移送することをさらに特徴とする。
【００３０】
請求項２２に記載の発明は、前記粉体推進剤貯蔵容器は、貯蔵する前記粉体推進剤を攪拌する粉体推進剤攪拌手段をさらに有することをさらに特徴とする。
【００３１】
請求項２３に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段は前記粉体推進剤吸着面のそれぞれ異なる複数の位置にレーザ光線を照射する複数のレーザ光線発振器であり、前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される異なる複数の位置にそれぞれ対応して設けられており、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることをさらに特徴とする。
【００３２】
請求項２４に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段は前記粉体推進剤吸着面のそれぞれ異なる位置にレーザ光線を照射する複数のレーザ光線発振器であり、前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される異なる位置に対応して設けられており、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火することにより放出させることをさらに特徴とする。
【００３３】
請求項２５に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により昇華する物質であり、前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線の照射方向を変化させるレーザ光線照射方向可変手段を備えたレーザ光線発振器であり、前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される位置に対応して設けられており、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内のいずれかの位置の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して昇華させることにより放出させることをさらに特徴とする。
【００３４】
請求項２６に記載の発明は、前記粉体推進剤は加熱により着火する自己発熱性物質であり、前記粉体推進剤吸着面の形状は円柱形あるいは底面が扇形である部分的な円柱形であり、前記粉体推進剤吸着面は少なくとも一部が透明材料で構成されており、前記推進エネルギー供給手段はレーザ光線の照射方向を変化させるレーザ光線照射方向可変手段を備えたレーザ光線発振器であり、前記放出位置は前記のレーザ光線が照射される位置に対応して設けられており、レーザ光線発振器である前記推進エネルギー供給手段は、レーザ光線を発生して前記放出位置内の前記粉体推進剤を前記粉体推進剤吸着面の裏面から透明材料を通して照射し、それによって前記粉体推進剤を加熱して着火させることにより放出させることをさらに特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、高密度であって取り扱いの容易な粉体推進剤を必要量だけ小分け供給して推進ジェットとして噴出させることが可能となるため、宇宙用推進機の性能、特に比推力を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
これから図面に従って本発明の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機の説明を行う。本発明に係る宇宙用粉体推進剤推進機は、容器に貯蔵された粉体推進剤を吸着面に吸着して移送し、それにエネルギーを与えて放出させることによって推進ジェットを得るものである。粉体推進剤の移送のための吸着は、静電気による吸着（静電吸着）、磁力による吸着（磁力吸着）、静電気および磁力の併用しての吸着（静電吸着と磁力吸着の併用）、などの形態で実施される。また粉体推進剤の放出は、帯電させられ電界による静電引力によって加速（静電加速）、レーザ光線による加熱により昇華させて自身の圧力により加速（レーザ加熱）、放電による加熱により昇華させて自身の圧力により加速（放電加熱）、放電によりプラズマ化して電磁的に加速（放電電磁加速）、レーザ光線による加熱により着火させて化学反応による発熱で高圧ガス化して自身の圧力により加速（レーザ着火）、放電による加熱により着火させて化学反応による発熱で高圧ガス化して自身の圧力により加速（放電着火）、などの形態で実施される。そして、それぞれの推進剤の吸着の形態と、推進剤の放出の形態とは自由に組合わせて実施することができる。以下、本発明の代表的な実施形態として、第１の実施形態（静電吸着、レーザ加熱）、第２の実施形態（磁力吸着、レーザ加熱）、第３の実施形態（静電吸着と磁力吸着の併用、レーザ加熱）、第４の実施形態（静電吸着と磁力吸着の併用、放電電磁加速）、第５の実施形態（静電吸着と磁力吸着の併用、放電加熱）、第６の実施形態（静電吸着と磁力吸着の併用、静電加速（中和器使用））、第７の実施形態（静電吸着と磁力吸着の併用、静電加速（中和器不使用））の説明を行う。
【００３７】
またレーザ加熱の場合、レーザ光線が照射される領域を変化させることにより推進ジェットの方向を変化させることができる。静電吸着でレーザ加熱の場合について、さらに、第８の実施形態（複数レーザの切替）、第９の実施形態（可変レーザ照射方向）として推進ジェットの方向を変化させる実施形態の説明をする。
【００３８】
（第１の実施形態：静電吸着、レーザ加熱）
まず、本発明の第１の実施形態の説明を行う。図１は、本発明の第１の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機１００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機１００は、粉体推進剤の吸着は静電吸着、粉体推進剤の放出はレーザ加熱を利用する実施形態である。まず、宇宙用粉体推進剤推進機１００の構成について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機１００は、粉体推進剤貯蔵容器１０２、粉体推進剤吸着ドラム１０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４、レーザ光線発振器１０５、ノズル１０７、および帯電ローラ１０９から構成される。粉体推進剤貯蔵容器１０２は、粉体推進剤１０１をその外部に給送するための開口部である粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａ、および粉体推進剤１０１を攪拌し、粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａの近傍へ移動させるためのアジテータ１０２ｂを含む。宇宙用粉体推進剤推進機１００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機１００は、図示しないが、アジテータ１０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４、およびレーザ光線発振器１０５の動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ１１２も構成として有する。また、宇宙用粉体推進剤推進機１００は、粉体推進剤１０１を推進剤として使用する。
【００３９】
粉体推進剤１０１は、宇宙用粉体推進剤推進機１００から放出させられることによって推力を生じさせる、エネルギーを与えられて加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤である。推進剤の形態は粉状の固体である粉体であり、高密度であって収納効率が高く地上取り扱い性や保管性に優れ、移送に作動流体や高圧系を必要としないという固体の特徴と、必要量を小分けして簡単に移送することができるという液体や気体の特徴を併せ持つ。宇宙用粉体推進剤推進機１００はほぼ真空中で動作するので、粉体推進剤１０１は雰囲気の圧力がほぼ真空の状態で加熱によって昇華する物質であればよい。粉体推進剤１０１はエネルギーが与えられると昇華して高温高圧の気体となり自身の圧力によって加速されて放出させられ、推進ジェット１０８として放出させられてその反作用として推力を生じる。このような推力の発生方法をレーザアブレーションという。
【００４０】
粉体推進剤１０１は、静電引力によって粉体推進剤吸着ドラム１０３に吸着される。粉体推進剤１０１は、絶縁性であっても導電性であってもよい。粉体推進剤１０１が絶縁性の場合は、静電誘導によって粉体推進剤吸着ドラム１０３側にそれと反対の極性の電荷が誘導され、静電引力によって粉体推進剤吸着ドラム１０３に吸着される。粉体推進剤１０１が導電性の場合も、静電誘導によって粉体推進剤吸着ドラム１０３側にそれと反対の極性の電荷が誘導され、静電引力によって粉体推進剤吸着ドラム１０３に吸着される。この場合、粉体推進剤貯蔵容器１０２は導電性の粉体推進剤１０１を通して粉体推進剤吸着ドラム１０３の電荷が逃げないように絶縁性であると好適である。
【００４１】
粉体推進剤１０１の材料としては、従来から推進剤として使用されていたＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））などに限られず、広範な物質を使用することができる。粉体推進剤１０１としては、ガス化しやすく帯電しやすいものであればよく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニールなどを使用することができる。
【００４２】
粉体推進剤１０１は、他には、加熱によって着火して酸化等の化学反応を行って発熱する自己発熱性の物質であってもよい。この場合、レーザ光線１０６で粉体推進剤１０１を加熱して着火させる（レーザ着火）。この場合に粉体推進剤１０１としては、酸化剤を含んだ火薬などを使用することができる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。具体的には、boron/potassium nitrate (NAB)、hydroxyl-terminated polybutadiene/ammonium perchlorate (HTPB/AP)、glycidyle azide polymer (GAP)などの固体推進剤を使用することができる。
【００４３】
粉体推進剤貯蔵容器１０２は、推進剤である粉体推進剤１０１を貯蔵するための空間を有する貯蔵手段の一形態である容器である。粉体推進剤貯蔵容器１０２は、粉体推進剤１０１をその外部に給送するための開口部である粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａ、および粉体推進剤１０１を攪拌し、粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａの近傍へ移動させるためのアジテータ１０２ｂを含む。このアジテータ１０２ｂによる粉体推進剤１０１の攪拌によって、粉体推進剤１０１の固化が防止され、それの安定した給送が可能となる。アジテータ１０２ｂは、回転や往復などの運動を適切な範囲の位置で行うように制御され、速度や方向も適切に制御される。これによって、粉体推進剤１０１の攪拌や、それの必要量の給送を可能とする。粉体推進剤貯蔵容器１０２は、図示しないが、柔軟性のあるブレードであるドクターブレード１０２ｃを、それの粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａの外側に配置してもよい。ドクターブレード１０２ｃは、粉体推進剤吸着ドラム１０３上で移送される粉体推進剤３０１に対してその端部を押し付けるように配置され、余分の粉体推進剤３０１を掻き落とすとともに、それを平滑化する。このときに、ドクターブレード１０２ｃの端部が粉体推進剤１０１に押し付けられてそれを摩擦し、粉体推進剤１０１を粉体推進剤吸着ドラム１０３の帯電と逆の極性に帯電させるようにすることもできる。
【００４４】
粉体推進剤吸着ドラム１０３は、粉体推進剤１０１をその表面に吸着する粉体推進剤吸着面の一形態であり、粉体推進剤貯蔵容器１０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａを通じて粉体推進剤１０１を吸着する構成である。粉体推進剤吸着ドラム１０３は吸着位置１１０において粉体推進剤１０１を引き寄せて吸着する。吸着位置１１０は、粉体推進剤吸着ドラム１０３と粉体推進剤貯蔵容器１０２などの他の構成要素との位置関係として決定される位置の領域であり、図１では円状に描写しているが、帯状であってもよい。粉体推進剤吸着ドラム１０３は、好適には円柱のドラム形状である。粉体推進剤吸着ドラム１０３は、静電気に帯電することができるように好適には絶縁体で形成され、後述のレーザ光線１０６を透過するような透明材料で形成された円柱形のドラムである。粉体推進剤吸着ドラム１０３はその表面が帯電させられており、それと粉体推進剤１０１との間で働く静電引力によって粉体推進剤１０１を粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａから引き寄せてその表面に吸着する。粉体推進剤吸着ドラム１０３は、中空が好適であるが、中実であってもよい。
【００４５】
粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１を吸着する表面の形状は、完全な円柱でなく、底面が扇形であるような部分的な円柱形（部分円筒形、鎧型）であってもよい。図１において左側の破線の四角形で囲んだ部分は、部分的な円柱形の形状をした粉体推進剤吸着ドラム１０３の例である。さらにはその形状は、円柱に限られるものでもなく、他の形状の曲面や平面などのドラム以外の形状であってもよい（円柱形以外の粉体推進剤吸着ドラムを使用する実施形態）。
【００４６】
粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４は、コントローラ１１２の制御に基づき、粉体推進剤吸着面である粉体推進剤吸着ドラム１０３を回転させ、それの粉体推進剤１０１の吸着部分を移動させることによって、粉体推進剤１０１をそれを放出させる場所である放出位置に移送する粉体推進剤移送手段の一形態である。粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４は、粉体推進剤吸着ドラム１０３と一体的に構成されていてもいい。粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４は、必要量だけ回転させられるように制御され、また、回転速度や回転方向も適切に制御される。粉体推進剤吸着ドラム１０３が部分的な円柱形の場合は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４はそれの回転方向を切り換え、また、粉体推進剤吸着ドラム１０３が平面の場合は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４はそれを往復運動させる（円柱形以外の粉体推進剤吸着ドラムを使用する実施形態）。
【００４７】
また、粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１の吸着部分は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４による粉体推進剤吸着面である粉体推進剤吸着ドラム１０３の移動によって、粉体推進剤貯蔵容器１０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ｃの近傍の吸着位置１１０に反復的に復帰させられる。これによって、粉体推進剤を吸着した粉体推進剤吸着面を粉体推進剤吸着面として繰り返し利用することができるため、粉体推進剤吸着面の面積を最小限にすることができ、宇宙用粉体推進剤推進機１００を小型軽量にすることが可能となる。
【００４８】
粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４が粉体推進剤吸着ドラム１０３を回転させる方向は一方向であってもいいし、交互に両方の方向に回転させてもいい。粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１を吸着する表面の形状が、底面が扇形であるような部分的な円柱形の場合は、それを交互に両方の方向に円柱形の中心軸を中心にして回転させることによってスイングさせるとよい。粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１を吸着する表面の形状が、平面の場合は、それを直線的に往復させるとよい（円柱形以外の粉体推進剤吸着ドラムを使用する実施形態）。
【００４９】
レーザ光線発振器１０５は、放出位置１１１に移送された粉体推進剤１０１にエネルギーを与えることによって加速し、推進ジェットとして放出させる推進エネルギー供給手段の一形態である。レーザ光発振器１０５は、粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１の吸着部分の裏面にレーザ光線１０６を照射できるような位置に設置され、好適には、粉体推進剤吸着ドラム１０３を挟んで放出位置１１１と反対側において、発振して放射するレーザ光線１０６の光軸が放出位置１１１に合致するように設置される。レーザ光発振器１０５を放出位置１１１と反対側に設置することにより、昇華した粉体推進剤１０１によって汚染されることがない。レーザ光発振器１０５はレーザ光線１０６を発振し、それを放出位置に移送された粉体推進剤１０１に照射して加熱する。なお、レーザ光線発振器１０５は、放出位置上の特定の場所にエネルギーを集中させるために発振したレーザ光線を集光するためのレンズをレーザ光線１０６を放射する部分の下流の位置に備えていてもよい。放出位置１１１は、推進剤１０１の放出を遮るような他の構成要素がない位置である。放出位置１１１は、粉体推進剤吸着ドラム１０３と粉体推進剤貯蔵容器１０２などの他の構成要素との位置関係として決定される位置の領域であり、図１では円状に描写しているが、帯状であってもよい。
【００５０】
ノズル１０７は、噴出部の一形態であり、昇華して高圧となった粉体推進剤１０１を推進ジェット１０８として外部に導く噴出部の一実施形態である。ノズル１０７は、好適には末広の管状の形状である。ノズル１０７の２つの開口部のうち、狭い開口部が上流端の開口部であり、広い開口部が下流端の開口部である。ノズル１０７の上流端の開口部は放出位置１１１を囲むようにそれに近接して配置されている。ノズル１０７の上流端の開口部の中心から下流端の開口部の中心を結んだ方向がノズル１０７の開口方向であり、その方向に推進剤１０１が推進ジェット１０８として放出させられる。昇華して高圧となった粉体推進剤１０１が最も大きい力を受けて加速されやすい方向が開口方向となるようにノズル１０７は配置される。そのような方向は、粉体推進剤１０１が昇華して高圧となる放出位置１１１における粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面からそれと垂直な方向である。ノズル１０７は、シールドとして機能することにより昇華した粉体推進剤１０１が周囲に拡散して機器等に再固化して付着して周辺を汚染させることを防ぐとともに、推進ジェット１０８の噴出方向や噴出速度が適切になるように制御することにより、効率的な推力が得られるようにする。
【００５１】
帯電ローラ１０９は、粉体推進剤吸着ドラム１０３を帯電させる粉体推進剤吸着面帯電手段の一実施形態である。帯電ローラ１０９は、粉体推進剤吸着面１０３と線接触しており、粉体推進剤吸着面１０３を帯電させる電荷側の高電圧が印加されている。帯電ローラ１０９は、粉体推進剤吸着ドラム１０３の回転とともに、それに接触した自身も中心軸を軸としてそれに合わせて回転して粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面に満遍なく接触し、粉体推進剤吸着面１０３に電荷を与えて帯電させる。これによって粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面に確実かつ均一に帯電をさせることができる。粉体推進剤吸着ドラム１０３は、例えば、高電圧を印加した導電性のローラとすることができる。他の粉体推進剤吸着ドラム帯電手段の形態としては、帯電ローラ１０９の形態ではなく、粉体推進剤吸着ドラム１０３を挟むようにそれの表面と裏面のそれぞれに設置された一対の電極を使用することもできる。
【００５２】
コントローラ１１２は、推進ジェット１０８を放出させる指令に応答して、アジテータ１０２ｂを適切な位置で動作させて粉体推進剤１０１を粉体推進剤吸着ドラム１０３へと給送させ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４を適切に作動させて粉体推進剤吸着ドラム１０３上に吸着された粉体推進剤１０１を移送させ、粉体推進剤１０１が放出位置１１１まで移送されてくると、レーザ光線発振器１０５にレーザ光線１０６を発振させて放射させ、それが粉体推進剤１０１に適切に照射されるような制御を行う制御回路である。コントローラ１１２は、粉体推進剤１０１の粉体推進剤吸着ドラム１０３上の位置などを検出するためにセンサー等の入力を受け、それに基づいて粉体推進剤１０１にレーザ光線を照射させる。
【００５３】
粉体推進剤吸着面帯電手段の他の実施形態として、帯電ローラ１０９に代えて帯電電極を用いることができる。図１において右側の破線の四角形で囲んだ部分は、帯電ローラ１０９に代えて、第１帯電電極１６１、第２帯電電極１６２、および帯電電極電源１６７を使用する代替の実施形態において、構成が異なる部分を表わしている。図１の破線内に示した例では、粉体推進剤吸着面１０３の表面（円柱の外側）はマイナスに帯電させられる。帯電電極電源１６７によって、第１帯電電極１６１にはプラスの電位が与えられ、第２帯電電極１６２にはマイナスの電位が与えられる。第２帯電電極１６２の先端からは、第１帯電電極１６１との間の電位差による電界によって電子が放出させられる。放出させられた電子は第１帯電電極１６１側に引き寄せられるが、その途中にある粉体推進剤吸着面１０３の表面に捕らえられて、そこをマイナスに帯電させる。なおこのときに、マイナスに帯電した粉体推進剤吸着面１０３の表面の部分の裏面（円柱の内側）は、静電誘導によってプラスの電荷が誘導されることになる。帯電させる電荷を粉体推進剤吸着面１０３の表面と裏面とで反対にする場合は、第１帯電電極１６１と第２帯電電極１６２の位置を入れ替えるとよい（帯電電極を使用する実施形態）。
【００５４】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機１００の動作について説明する。粉体推進剤１０１が粉体推進剤貯蔵容器１０２内に貯蔵されている。アジテータ１０２ｂが必要により粉体推進剤１０１を回転することによって攪拌してそれの固化を防止するようにしてもよい。コントローラ１１２が、人工衛星の姿勢制御コンピュータなどから推進ジェット１０８を放出させる指示を受けると、アジテータ１０２ｂをそれが適切に粉体推進剤１０１を移動させるように動作させる指令を送ることによって、粉体推進剤１０１を粉体推進剤貯蔵容器１０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａの近傍へ移動させる。アジテータ１０２ｂは、コントローラ１１２の制御により粉体推進剤１０１の必要量に応じてそれを移動させることにより、適切な粉体推進剤１０１の給送を行う。
【００５５】
粉体推進剤吸着ドラム１０３は、コントローラ１１２に制御される粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４の回転によって回転させられ、それに接している帯電ローラ１０９から高電圧を印加されることにより、その表面があらかじめ帯電させられる。粉体推進剤吸着面帯電手段として第１帯電電極１６１、第２帯電電極１６２、および帯電電極電源１６７を使用する代替の実施形態においては、粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面側と裏面側に配置された第１帯電電極１６１と第２帯電電極１６２とによって、粉体推進剤吸着ドラム１０３はその表面があらかじめ帯電させられる（帯電電極を使用する実施形態）。
【００５６】
粉体推進剤吸着ドラム１０３は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４の回転によって回転させられ、粉体推進剤貯蔵容器１０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ａからコントローラ１１２の制御によるアジテータ１０２ｂの動作によって給送された粉体推進剤１０１を、吸着位置１１０において、その表面に帯電させられた電荷による静電引力によって吸着する。コントローラ１１２は、粉体推進剤１０１の必要量を小分けして粉体推進剤吸着ドラム１０３に吸着させるように、粉体推進剤貯蔵容器１０２内のアジテータ１０２ｂの動作と粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４の回転をそれぞれ適切に制御する。
【００５７】
粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４はそれの回転によって粉体推進剤吸着ドラム１０３を回転させ、粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１の吸着部分を、吸着位置１１０から、それを放出させる場所である放出位置１１１に移送する。粉体推進剤１０１の移送は、粉体推進剤１０１が連続的に吸着されて移送されると好適である。コントローラ１１２は、粉体推進剤吸着ドラム１０３の回転の速度を適切に制御する。
【００５８】
コントローラ１１２は、粉体推進剤１０１が放出位置１１１に移送されてきたことを、センサーや粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４の回転量などから検知し、レーザ光線発振器１０５にレーザ光線１０６を発振させて放射させ、それを放出位置１１１に移送された粉体推進剤吸着ドラム１０３の粉体推進剤１０１の吸着部分に対して裏面から照射させる。粉体推進剤１０１が連続的に移送されてくる場合は、レーザ光線１０６も連続的に照射される。レーザ光線１０６が照射された粉体推進剤１０１は、レーザ光線１０６のエネルギーを吸収して加熱されて昇華し、高温高圧のガスとなる。その高圧化したガスは、放出位置１１１における粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面に向かって垂直に圧力を及ぼし、その反作用としては粉体推進剤吸着ドラム１０３の表面から垂直方向に同じ大きさの圧力を受けてその方向に加速される。それは、ノズル１０７に導かれて推進ジェット１０８としてノズル１０７の開口方向の下流に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる。
【００５９】
このように、所定の時間のレーザ光線１０６の照射によって推進ジェット１０８となる粉体推進剤１０１の量を適切に制御、管理することができるため、粉体推進剤１０１の遅延昇華を防止することができる。これによって、宇宙用粉体推進剤推進機１００の性能の低下を防止できるととも、粉体推進剤１０１の材料物質としてＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））に限定されない広範囲の材料物質を採用することが可能となり、さらに性能を向上させることが可能となる。
【００６０】
粉体推進剤１０１が自己発熱性の物質である場合は、レーザ光線１０６による加熱により粉体推進剤１０１は着火させられて爆発的に燃焼し、その化学反応による発熱で高圧高圧のガスとなる。そのガスは、ノズル１０７に導かれて推進ジェット１０８としてノズルの開口方向に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。
【００６１】
コントローラ１１２は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４に粉体推進剤吸着ドラム１０３を適切に回転させ、粉体推進剤吸着ドラム１０３のレーザ光線１０６が照射された粉体推進剤１０１の吸着部分を移動させて、それが粉体推進剤貯蔵容器１０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部１０２ｃの近傍の吸着位置１１０に反復的に復帰させられるようにする。例えば、粉体推進剤吸着ドラム１０３を一方向に回転させることによって、粉体推進剤吸着ドラム１０３のレーザ光線１０６が照射された粉体推進剤１０１の吸着部分は吸着位置１１０に一回転ごとに反復的に復帰させられることになる。粉体推進剤吸着ドラム１０３の形状が部分的な円柱形である場合は、回転方向を逆方向に切り換えることによって、粉体推進剤吸着ドラム１０３のレーザ光線１０６が照射された粉体推進剤１０１の吸着部分を吸着位置１１０に一往復ごとに反復的に復帰させることができる（円柱形以外の粉体推進剤吸着ドラムを使用する実施形態）。粉体推進剤吸着ドラム１０３を一方向に連続して回転させる場合は、連続的に粉体推進剤１０１を供給して噴出させることが可能となる。コントローラ１１２は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ１０４の速度を制御することによって、粉体推進剤１０１の供給量を制御することができる。
【００６２】
（第２の実施形態：磁力吸着、レーザ加熱）
次に、本発明の第２の実施形態の説明を行う。図２は、本発明の第２の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機２００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機２００は、粉体推進剤の吸着は磁力吸着、粉体推進剤の放出は第１の実施形態と同じくレーザ加熱を利用する実施形態である。まず、宇宙用粉体推進剤推進機２００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機２００は、粉体推進剤貯蔵容器２０２、粉体推進剤吸着ドラム２０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ２０４、レーザ光線発振器２０５、ノズル２０７、１１２および粉体推進剤吸着磁石２２１から構成される。粉体推進剤貯蔵容器２０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部２０２ａ、およびアジテータ２０２ｂを含む。宇宙用粉体推進剤推進機２００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機２００は、図示しないが、アジテータ２０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ２０４、およびレーザ光線発振器２０５の動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ２１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機２００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と比較すると、帯電ローラ１０９に対応する構成を有しておらず、粉体推進剤吸着磁石２２１を追加的な構成として有している点が相違する。宇宙用粉体推進剤推進機２００は、粉体推進剤２０１を推進剤として使用する。
【００６３】
粉体推進剤２０１は、第１の実施形態における粉体推進剤１０１と同様に加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤であるが、強磁性を有する物質である点が粉体推進剤１０１と異なっている。粉体推進剤２０１は、粉体推進剤吸着磁石２２１による磁力によって粉体推進剤吸着ドラム２０３に吸着されて移送される。粉体推進剤２０１としては、粉体推進剤１０１と同じ物質に強磁性体を含ませたものを使用することができる。粉体推進剤２０１は、他には、強磁性を有する自己発熱性物質とすることもできる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。
【００６４】
粉体推進剤貯蔵容器２０２、粉体推進剤吸着ドラム２０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ２０４、レーザ光線発振器２０５、ノズル２０７、およびコントローラ２１２は、第１の実施形態の対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、粉体推進剤吸着ドラム２０３は、磁場を遮らない材質である必要がある。粉体推進剤吸着磁石２２１は、磁力を発生する例えば永久磁石で構成される。
【００６５】
粉体推進剤吸着磁石２２１は、吸着磁石の一実施形態であり、粉体推進剤２０１が粉体推進剤吸着ドラム２０３上を吸着位置２１０から放出位置２１１まで移送される経路に沿って十分な磁力が得られる磁場を提供できるように、中空の粉体推進剤吸着ドラム２０３の内側に配置される、例えば永久磁石から構成される。
【００６６】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機２００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機２００の動作は第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００の動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤２０１の吸着と移送のための構成や動作がそれとは異なっている。コントローラ２１２が、人工衛星の姿勢制御コンピュータなどから推進ジェット２０８を放出させる指示を受けると、アジテータ２０２ｂをそれが適切に粉体推進剤２０１を移動させるように動作させる指令を送ることによって、粉体推進剤２０１を粉体推進剤貯蔵容器２０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部２０２ａの近傍へ移動させる。粉体推進剤吸着ドラム２０３は、粉体推進剤貯蔵容器２０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部２０２ａから給送された粉体推進剤２０１を、吸着位置２１０において、その裏面に配置された粉体推進剤吸着磁石２２１による磁力によって吸着する。コントローラ２１２の制御により粉体推進剤吸着ドラム回転モータ２０４はそれの回転によって粉体推進剤吸着ドラム２０３を回転させ、粉体推進剤吸着ドラム２０３の粉体推進剤２０１の吸着部分を、吸着位置２１０から、それを放出させる場所である放出位置２１１に移送する。移送される途中の経路においては、粉体推進剤吸着ドラム２０３の裏面に配置された粉体推進剤吸着磁石２２１による磁力によって、粉体推進剤２０１が粉体推進剤吸着ドラム２０３上に吸着されて保持される。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ２１２は、粉体推進剤２０１を噴出させ、粉体推進剤吸着ドラム２０３の粉体推進剤２０１の吸着部分が吸着位置２１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【００６７】
（第３の実施形態：静電吸着と磁力吸着、レーザ加熱）
次に、本発明の第３の実施形態の説明を行う。図３は、本発明の第３の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機３００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機３００は、粉体推進剤の吸着は静電吸着と磁力吸着と併用、粉体推進剤の放出は第１の実施形態と同じくレーザ加熱を利用する実施形態である。
【００６８】
まず、宇宙用粉体推進剤推進機３００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機３００は、粉体推進剤貯蔵容器３０２、粉体推進剤吸着ドラム３０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ３０４、レーザ光線発振器３０５、ノズル３０７、帯電ローラ３０９、およびマグネットロール３２２から構成される。粉体推進剤貯蔵容器３０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａ、アジテータ３０２ｂ、およびドクターブレード３０２ｃを含む。宇宙用粉体推進剤推進機３００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機３００は、図示しないが、アジテータ３０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ３０４、およびレーザ光線発振器３０５の動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ３１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機３００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と比較すると、マグネットロール３２２およびドクターブレード３０２ｃを追加的な構成として有している点が相違する。宇宙用粉体推進剤推進機３００は、粉体推進剤３０１を推進剤として使用する。またこれの代替の実施形態においては、粉体推進剤３０１は非磁性であり、それの移送のために強磁性の粉体推進剤キャリア３０１ｂが混合される。図３において破線の四角形で囲んだ部分は、粉体推進剤３０１に加えて粉体推進剤キャリア３０１ｂをさらに使用するこれの代替の実施形態において、構成が異なる部分を表わしている（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。
【００６９】
粉体推進剤３０１は、粉体推進剤１０１と同様に加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤であるが、強磁性を有する物質である点が粉体推進剤１０１と異なっている。粉体推進剤３０１は、マグネットロール３２２による磁力によって吸着されて給送され、粉体推進剤吸着ドラム３０３に静電引力によって吸着されて移送される。粉体推進剤３０１としては、粉体推進剤１０１と同じ物質に強磁性体を含ませたものを使用することができる。粉体推進剤３０１は、他には、強磁性を有する自己発熱性物質とすることもできる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。
【００７０】
粉体推進剤貯蔵容器３０２、粉体推進剤吸着ドラム３０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ３０４、レーザ光線発振器３０５、ノズル３０７、帯電ローラ３０９、およびコントローラ３１２は、第１の実施形態などの対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａは、マグネットロール３２２のある程度の部分がその中に入るため、大きく開口している点で形状がやや異なる。
【００７１】
ドクターブレード３０２ｃは、粉体推進剤貯蔵容器３０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａの外側に配置された柔軟性のあるブレードであり、マグネットロール３２２に吸着されて外部へ給送されてきた粉体推進剤３０１に対してドクターブレード３０２ｃの端部を押し付けるように配置されている。押し付けられたドクターブレード３０２ｃの端部はマグネットロール３２２上から余分の粉体推進剤３０１を掻き落とすとともに、それを平滑化する。このときに、ドクターブレード３０２ｃの端部が粉体推進剤３０１に押し付けられてそれを摩擦し、粉体推進剤３０１を帯電させる。
【００７２】
マグネットロール３２２は磁性ローラの一実施形態であり、表面に磁場を有する円柱形のローラである。マグネットロール３２２は、粉体推進剤３０１の吸着位置の近傍で粉体推進剤吸着面１０３と近接して配置されている。マグネットロール３２２と粉体推進剤吸着面１０３とは線接触はしていないが、わずかな間隙を介して配置されている。マグネットロール３２２は、好適には、粉体推進剤吸着ドラム３０３の回転とともに、中心軸を軸としてそれに合わせて回転する。マグネットロール３２２は好適には磁場を提供する例えば永久磁石がその内部に埋設されており、その磁場が表面に現われている。マグネットロール３２２は、好適にはその大部分が粉体推進剤貯蔵容器３０２の中に入っていて、そこで粉体推進剤３０１に接触しており、粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａを通じて一部が粉体推進剤貯蔵容器３０２の外に露出している。
【００７３】
これの代替の実施形態においては、粉体推進剤３０１の移送は、粉体推進剤キャリア３０１ｂをさらに使用する２成分方式である。２成分方式においては、粉体推進剤３０１は非磁性であり、粉体推進剤キャリア３０１ｂは強磁性を有している。図３の破線の四角形で囲んだ部分は２成分方式の構成を説明する図である。図３において塗りつぶされた黒色の円で表わされた粉体推進剤キャリア３０１ｂは、粉体推進剤貯蔵容器３０２内で粉体推進剤３０１と混合されて貯蔵されている（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。２成分方式においても、粉体推進剤３０１は、加熱されることによって昇華する物質であっても、自己発熱性物質であってもよい（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。
【００７４】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機３００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機３００の動作は第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００の動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤３０１の吸着と移送のための構成や動作がそれとは異なっている。コントローラ３１２が、人工衛星の姿勢制御コンピュータなどから推進ジェット３０８を放出させる指示を受けると、アジテータ３０２ｂをそれが適切に粉体推進剤３０１を移動させるように動作させる指令を送ることによって、粉体推進剤３０１を粉体推進剤貯蔵容器３０２の中のマグネットロール３２２の近傍へ移動させる。マグネットロール３２２が、それの表面の磁場による磁力によって強磁性である粉体推進剤３０１を引き寄せて表面に吸着する。マグネットロール３２２は、それの回転によりそれの表面の別の位置で新しく別の粉体推進剤３０１を吸着するとともに、それを粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａの方向に移動させることによって粉体推進剤３０１を粉体推進剤吸着ドラム３０３へ給送する。マグネットロール３２２上に吸着されて粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａから出てきた粉体推進剤３０１は、粉体推進剤吸着ドラム３０３に吸着されるまでにドクターブレード３０２ｃによって摩擦され、帯電させられる。
【００７５】
粉体推進剤吸着ドラム３０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム３０３は、粉体推進剤貯蔵容器３０２から出た後で帯電させられて吸着位置３１０までマグネットロール３２２上で給送されてきた粉体推進剤３０１を、それと粉体推進剤３０１との間で働く静電引力によってマグネットロール３２２の表面から引き寄せてそれの表面に吸着する。コントローラ３１２の制御により粉体推進剤吸着ドラム回転モータ３０４はそれの回転によって粉体推進剤吸着ドラム３０３を回転させ、粉体推進剤吸着ドラム３０３の粉体推進剤３０１の吸着部分を、吸着位置３１０から、それを放出させる場所である放出位置３１１に移送する。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ３１２は、粉体推進剤３０１を噴出させ、粉体推進剤吸着ドラム３０３の粉体推進剤３０１の吸着部分が吸着位置３１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【００７６】
粉体推進剤キャリア３０１ｂが粉体推進剤貯蔵容器３０２内で粉体推進剤３０１と混合されて貯蔵されているこれの代替の実施形態の説明をする。この代替の実施形態では、強磁性の粉体推進剤キャリア３０１ｂが、粉体推進剤貯蔵容器３０２内で非磁性の粉体推進剤３０１と混合されている。コントローラ３１２が、人工衛星の姿勢制御コンピュータなどから推進ジェット３０８を放出させる指示を受けると、アジテータ３０２ｂをそれが適切に粉体推進剤３０１と粉体推進剤キャリア３０１ｂの混合物を移動させるように動作させる指令を送ることによって、粉体推進剤３０１と粉体推進剤キャリア３０１ｂの混合物を粉体推進剤貯蔵容器３０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａの中のマグネットロール３２２の近傍へ移動させる。マグネットロール３２２が、それの表面の磁場による磁力によって強磁性である粉体推進剤キャリア３０１ｂを引き寄せるが、その際にそれと混合されている粉体推進剤３０１も一緒に引き寄せ、その表面に吸着する。粉体推進剤３０１は、それの周囲に存在する粉体推進剤キャリア３０１ｂの粒子との摩擦力などによって、粉体推進剤キャリア３０１ｂと同じように磁力によって保持されることになる。マグネットロール３２２は、それの回転によりそれの表面の別の位置で新しく別の粉体推進剤３０１と粉体推進剤キャリア３０１ｂの混合物を吸着するとともに、それを粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａの方向に移動させることによって粉体推進剤３０１と粉体推進剤キャリア３０１ｂの混合物を粉体推進剤吸着ドラム３０３へ給送する。この場合も、マグネットロール３２２上に吸着されて粉体推進剤貯蔵容器開口部３０２ａから出てきた粉体推進剤３０１は、粉体推進剤吸着ドラム３０３に吸着されるまでにドクターブレード３０２ｃによって粉体推進剤キャリア３０１ｂと一緒に摩擦され、帯電させられる（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。
【００７７】
粉体推進剤吸着ドラム３０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様に、その表面が帯電させられており、それと粉体推進剤３０１との間で働く静電引力によって吸着位置３１０において粉体推進剤３０１と粉体推進剤キャリア３０１ｂの混合物から粉体推進剤３０１だけをマグネットロール３２２の表面から引き寄せてそれの表面に吸着する。粉体推進剤３０１だけが粉体推進剤吸着ドラム３０３に引き寄せられたマグネットロール３２２上の位置には、粉体推進剤キャリア３０１ｂだけが残ることになる。図示しないが、マグネットロール３２２上の粉体推進剤キャリア３０１ｂは、粉体推進剤３０１だけが引き寄せられた位置の後続の位置においてマグネットロール３２２にブレードなどを接触させることによって掻き落とすようにすると好適である。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ３１２は、粉体推進剤３０１を噴出させ、粉体推進剤吸着ドラム３０３の粉体推進剤３０１の吸着部分が吸着位置３１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【００７８】
（第４の実施形態：静電吸着と磁力吸着の併用、放電電磁加速）
次に、本発明の第４の実施形態の説明を行う。図４は、本発明の第４の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機４００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機４００は、粉体推進剤の吸着は第３の実施形態と同じく静電吸着と磁力吸着の併用、粉体推進剤の放出は放電電磁加速を利用する実施形態である。
【００７９】
まず、宇宙用粉体推進剤推進機４００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機４００は、粉体推進剤貯蔵容器４０２、粉体推進剤吸着ドラム４０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ４０４、帯電ローラ４０９、マグネットロール４２２、およびノズル４３１から構成される。粉体推進剤貯蔵容器４０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部４０２ａ、アジテータ４０２ｂ、およびドクターブレード４０２ｃを含む。ノズル４３１は、主放電電極４３１ａ、主放電電極４３１ｂ、およびイグナイタ４３１ｃを含む。宇宙用粉体推進剤推進機４００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機４００は、図示しないが、アジテータ４０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ４０４、およびイグナイタ４３１ｃの動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ４１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機４００は、第３の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機３００と比較すると、レーザ光線発振器３０５およびノズル３０７に対応する構成を有しておらず、ノズル４３１を追加的な構成として有している点が相違する。宇宙用粉体推進剤推進機４００は、粉体推進剤４０１を推進剤として使用する。
【００８０】
粉体推進剤４０１は、放電によって昇華し、さらに電離してプラズマ化する物質からなる推進剤である。この実施形態においては静電吸着と磁力吸着の併用により粉体推進剤４０１を移送するので、粉体推進剤４０１は強磁性を有する物質である。また図示しないが、第３の実施形態の代替の実施形態のように、粉体推進剤４０１を非磁性のものとし、それの移送のために強磁性の粉体推進剤キャリア４０１ｂを混合する２成分方式とすることもできる（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。
【００８１】
粉体推進剤貯蔵容器４０２、粉体推進剤吸着ドラム４０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ４０４、帯電ローラ４０９、コントローラ４１２、およびマグネットロール４２２は、第３の実施形態などの対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、コントローラ４１２はイグナイタ４３１ｃのトリガ放電電源に接続されている点が相違する。
【００８２】
ノズル４３１は、昇華した粉体推進剤４０１を推進ジェット４０８として外部に導く噴出部と粉体推進剤４０１にエネルギーと供給する推進エネルギー供給手段の一実施形態であり、それらを組合わせた実施形態である。ノズル４３１は、噴出部としては、高圧ガス化した粉体推進剤４０１が周囲に拡散して機器等に再固化して付着し、周辺を汚染させることを防ぐとともに、推進ジェット４０８の噴出方向や噴出速度を適切にすることにより、効率的な推力が得られるようにする。ノズル４３１に含まれる主放電電極４３１ａ及び主放電電極４３１ｂは、好適には、推進ジェット４０８の下流側になるほど両者の間隔が広がるように末広状に対向配置される棒状の電極である。ノズル４３１は好適には２枚の同じ形状の側面壁を有しており、それが対向配置された主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとをサンドイッチ状に挟み込むように配置されることによって、ノズル４３１の内部に末広の空洞を画定する。ノズル４３１をこのような末広の直方体のような形態とすることによって、主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとの間に直線的な空間が形成されるため安定した主放電を行わせることができ、末広の空洞となっているのでできるだけ高速な推進ジェット４０８を下流方向に集中的に噴出させることが可能となる。主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂは、図示しない主放電電源から高電圧の電力の供給を受け、粉体推進剤４０１を昇華させてプラズマ化し、それを電磁的に加速する主放電を行うための電極である。
【００８３】
イグナイタ４３１ｃは、図示しないトリガ放電電源から電力の供給を受け、主放電を開始させるためのトリガ放電を行うためのトリガ放電電極を含むプラグである。イグナイタ４３１ｃは、その本体がいずれかの主放電電極（ここでは主放電電極４３１ｃ）を貫通して埋め込まれており、ノズル４３１の内部の空洞にトリガ放電電極を露出させる。イグナイタ４３１ｃは、１つ又は２つの電極を有しており、トリガ放電電極が１つの場合はそれと主放電電極４３１ｃとの間で、トリガ放電電極が２つ場合はそれらの間でトリガ放電を起こさせる。コントローラ４１２は、トリガ放電電源がイグナイタ４３１ｃを放電させるタイミングを制御する。
【００８４】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機４００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機４００の動作は第３の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機３００などの動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤４０１を放出させるための構成や動作がそれとは異なっている。
【００８５】
粉体推進剤吸着ドラム４０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム４０３は、粉体推進剤貯蔵容器４０２から出た後で帯電させられて吸着位置４１０までマグネットロール４２２上で給送されてきた粉体推進剤４０１を、それと粉体推進剤４０１との間で働く静電引力によってマグネットロール４２２の表面から引き寄せてそれの表面に吸着する。粉体推進剤吸着ドラム４０３に吸着された粉体推進剤４０１は、コントローラ４１２の制御により、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ４０４によって放出位置４１１まで移送される。主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとの間には図示しない主放電電源により高電圧が印加されている。ここで行われる放電は瞬間的なものであるため、主放電電源は、瞬間的に大電流を供給できるような、例えば充電されたコンデンサとすると好適である。主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとの間で主放電を開始させようとするときに、コントローラ４１２の制御により、イグナイタ４３１ｃがそれのトリガ放電電極を用いて小さいトリガ放電を起こさせる。このトリガ放電によってイオンと電子とからなるプラズマがトリガ放電電極の周囲に発生するが、これが主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとの間の間の電界で加速されて衝突した分子をさらに電離させることによって、主放電を誘起する。
【００８６】
主放電で発生する熱によって放出位置４１１近傍の粉体推進剤４０１は昇華し、昇華した粉体推進剤４０１は、主放電の電流による電子やイオンとの衝突や熱によって電離してプラズマ化し、それがさらに主放電の電流を流れやすくする。こうして、パルス的な主放電が行われる。
【００８７】
主放電電流が主放電電極４３１ａと主放電電極４３１ｂとの間で流れることにより、その主放電電流の周りに環状に自己誘起磁場が発生する。主放電電流はプラズマの中を流れるが、このプラズマ電流と自己誘導磁場との相互作用によって、プラズマが電磁的に下流に向かって加速される。加速されたプラズマはノズル４３１にも導かれて推進ジェット４０８としてノズル４３１の開口方向の下流に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる。このプラズマの加速機構は、パルス型プラズマスラスタ（ＰＰＴ，Ｐｕｌｓｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒ）の加速機構と同じである。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ４１２は、粉体推進剤吸着ドラム４０３の粉体推進剤４０１の吸着部分が吸着位置４１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【００８８】
（第５の実施形態：静電吸着と磁力吸着の併用、放電加熱）
次に、本発明の第５の実施形態の説明を行う。図５は、本発明の第５の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機５００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機５００は、粉体推進剤の吸着は第３の実施形態と同じく静電吸着と磁力吸着の併用、粉体推進剤の放出は放電加熱を利用する実施形態である。
【００８９】
まず、宇宙用粉体推進剤推進機５００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機５００は、粉体推進剤貯蔵容器５０２、粉体推進剤吸着ドラム５０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ５０４、ノズル５０７、帯電ローラ５０９、およびマグネットロール５２２から構成される。粉体推進剤貯蔵容器５０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部５０２ａ、アジテータ５０２ｂ、およびドクターブレード５０２ｃを含む。ノズル５０７は、主放電電極５０７ａ及び主放電電極５０７ｂを含む。宇宙用粉体推進剤推進機５００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機５００は、図示しないが、アジテータ５０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ５０４、ならびに主放電電極５０７ａおよび主放電電極５０７ｂの動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ５１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機５００は、第４の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機４００と比較すると、ノズル４３１に対応する構成を有しておらず、ノズル５０７を有している点が相違する。
【００９０】
粉体推進剤５０１は、粉体推進剤３０１と同様に加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤であり、強磁性を有する物質である。粉体推進剤５０１は、他には、強磁性を有する自己発熱性物質とすることもできる。また図示しないが、第３の実施形態の代替の実施形態のように、粉体推進剤５０１を非磁性のものとし、それの移送のために強磁性の粉体推進剤キャリア５０１ｂを混合する２成分方式とすることもできる（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。２成分方式においても、粉体推進剤５０１は、加熱されることによって昇華する物質であっても、自己発熱性物質であってもよい（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。
【００９１】
粉体推進剤貯蔵容器５０２、粉体推進剤吸着ドラム５０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ５０４、帯電ローラ５０９、コントローラ５１２、およびマグネットロール５２２は、第４の実施形態などの対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、コントローラ５１２が主放電電極５０７ａ及び主放電電極５０７ｂの主放電電源に接続されている点が相違する。
【００９２】
ノズル５０７は、昇華した粉体推進剤５０１を推進ジェット５０８として外部に導く噴出部と粉体推進剤５０１にエネルギーと供給する推進エネルギー供給手段の一実施形態であり、それらを組合わせた実施形態である。ノズル５０７は、噴出部としては、高圧ガス化した粉体推進剤５０１が周囲に拡散して機器等に再固化して付着し、周辺を汚染させることを防ぐとともに、推進ジェット５０８の噴出方向や噴出速度を適切にすることにより、効率的な推力が得られるようにする。ノズル５０７に含まれる主放電電極５０７ａ及び主放電電極５０７ｂは、好適には、粉体推進剤吸着ドラム５０３上の放出位置５１１の直上にそれらの間隙が位置するように配置される。このように配置することによって、主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂの間で発生させられる主放電が粉体推進剤吸着ドラム５０３上の粉体推進剤５０１を放電のエネルギーによって効率的に加熱することができるようになる。主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂは、図示しない主放電電源から高電圧の電力の供給を受け、粉体推進剤５０１を昇華させるための電極である。
【００９３】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機５００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機５００の動作は第４の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機４００などの動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤５０１を放出させるための構成や動作がそれとは異なっている。
【００９４】
粉体推進剤吸着ドラム５０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム５０３は、粉体推進剤貯蔵容器５０２から出た後で帯電させられて吸着位置５１０までマグネットロール５２２上で給送されてきた粉体推進剤５０１を、それと粉体推進剤５０１との間で働く静電引力によってマグネットロール５２２の表面から引き寄せてそれの表面に吸着する。粉体推進剤吸着ドラム５０３に吸着された粉体推進剤５０１は、コントローラ５１２の制御により、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ５０４によって放出位置５１１まで移送される。主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂとの間で主放電を起こさせようとするときに、コントローラ５１２の制御により、主放電電源がそれらの間に超高電圧を印加する。ここで行われる放電は瞬間的なものであるため、主放電電源は、瞬間的に大電流を供給できるような、例えば充電されたコンデンサに超高電圧発生のためのコイルを接続したものとすると好適である。主放電電源から超高電圧が印加されると、主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂとの間で瞬間的な放電が発生し、それが粉体推進剤５０１を加熱する。放電経路内に粉体推進剤５０１が入るようにし、粉体推進剤５０１自身に放電電流を流して発熱させるようにすると好適である。加熱された粉体推進剤５０１は、昇華して高温高圧のガスとなる。そのガスは、ノズル５０７に導かれて推進ジェット５０８としてノズル５０７の開口方向の下流に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ５１２は、粉体推進剤吸着ドラム５０３の粉体推進剤５０１の吸着部分が吸着位置５１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【００９５】
なお、主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂとの間に、第４の実施形態におけるイグナイタ４３１ｃに対応する構成を配置してもよい。この場合、主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂとの間にはある程度の高電圧をあらかじめ印加しておく。そして、イグナイタ４３１ｃがそれのトリガ放電電極を用いて小さいトリガ放電を起こさせる。このトリガ放電が、主放電電極５０７ａと主放電電極５０７ｂとの間の主放電を誘起し、粉体推進剤５０１を高圧ガス化する（イグナイタを使用する実施形態）。
【００９６】
（第６の実施形態：静電吸着と磁力吸着の併用、静電加速（中和器使用））
次に、本発明の第６の実施形態の説明を行う。図６は、本発明の第６の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機６００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機６００は、粉体推進剤の吸着は第３の実施形態と同じく静電吸着と磁力吸着の併用、粉体推進剤の放出は静電加速を利用し、中和器を使用する実施形態である。
【００９７】
まず、宇宙用粉体推進剤推進機６００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機６００は、粉体推進剤貯蔵容器６０２、粉体推進剤吸着ドラム６０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ６０４、帯電ローラ６０９、マグネットロール６２２、第１電極６４１、第２電極６４２、第３電極６４３、第１電極電源６４６、第２電極電源６４７、中和器６５１、および中和器電源６５６を含む。粉体推進剤貯蔵容器６０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部６０２ａ、アジテータ６０２ｂ、およびドクターブレード６０２ｃを含む。宇宙用粉体推進剤推進機６００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機６００は、図示しないが、アジテータ６０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ６０４、ならびに第１電極電源６４６、第２電極電源６４７、および中和器電源６５６の動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ６１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機６００は、第５の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機５００と比較すると、ノズル５０７に対応する構成を有しておらず、第１電極６４１、第２電極６４２、第３電極６４３、第１電極電源６４６、第２電極電源６４７、中和器６５１、および中和器電源６５６を有している点が相違する。
【００９８】
粉体推進剤６０１は、好適には、静電気に帯電しやすくそれを保持しやすい絶縁体の微粒子である。粉体推進剤６０１は、自己発熱性などの化学的に特異的性質を有していなくてよい。粉体推進剤６０１は、プラスに帯電しやすい物質である。粉体推進剤６０１は、図６に示すように粉体推進剤６０１の粉体推進剤吸着ドラム６０３への給送が静電吸着と磁力吸着の併用である場合は、強磁性を有する物質である。また図示しないが、第３の実施形態の代替の実施形態のように、粉体推進剤６０１を非磁性のものとし、それの移送のために強磁性の粉体推進剤キャリア６０１ｂを混合する２成分方式とすることもできる（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。
【００９９】
粉体推進剤貯蔵容器６０２、粉体推進剤吸着ドラム６０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ６０４、帯電ローラ６０９、コントローラ６１２、およびマグネットロール６２２は、第４の実施形態などの対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、コントローラ６１２が第１電極電源６４６、第２電極電源６４７、および中和器電源６５６に接続されている点が相違する。
【０１００】
この実施形態は、従来のイオンロケットがプラズマ中の陽イオンを加速する原理と同様の原理の加速方法を使用して粉体推進剤６０１を加速する。宇宙用粉体推進剤推進機６００の粉体推進剤６０１の加速用電極の役割を、従来のイオンロケットの加速用電極に対応させて説明するために、まず、従来のイオンロケットの加速用電極について述べる。従来のイオンロケットにおいては、従来のイオンロケットにおいては、スクリーングリッド（スクリーン電極）およびアクセルグリッド（加速電極）の２つの加速用電極、また好適にはそれらにディセルグリッド（減速電極）を加えた３つの加速用電極が使用されている。スクリーングリッドは、ガス状のプラズマに電位をなじませるための所定の電位、好適にはややプラスの電位が与えられる電極である。アクセルグリッドは、スクリーングリッドに対して陽イオンが加速されるような電位、すなわち陽イオンのポテンシャルエネルギーが低くなるようにスクリーングリッドに対してマイナスの電位が与えられ、スクリーングリッドとの間の電位差で陽イオンを加速する。陽イオンに対してそれの噴出方向の加速電界が存在する領域が加速領域であり、スクリーングリッドとアクセルグリッドの間がそれに該当する。ディセルグリッドは、アクセルグリッドに対して陽イオンがやや減速されるような電位、すなわちアクセルグリッドに対して少しプラスの電位が与えられ、アクセルグリッドとの間の電位差で陽イオンを少し減速するとともに、その下流に存在する逆電荷の粒子に対しては下流方向に加速されるような電位差を提供することによって、それが加速領域に侵入することを防ぐ働きをする。
【０１０１】
宇宙用粉体推進剤推進機６００の加速用電極について説明する。第１電極６４１は従来のイオンロケットのスクリーングリッドに相当する電極であり、粉体推進剤吸着ドラム６０３の粉体推進剤６０１が放出位置６１１において吸着されている側の裏面に配置される。第１電極６４１には、所定の電位、好適には粉体推進剤６０１が帯電させられた電荷と同じ極性の電位が与えられる。粉体推進剤６０１がプラスに帯電しているため、第１電極６４１にはプラスの電位が与えられる。第１電極６４１をこのような電位にすることによって、帯電させられた粉体推進剤６０１に対して高いポテンシャルエネルギーが与えられ、それが加速されやすくなる。第１電極６４１は、粉体推進剤吸着ドラム６０３の裏面に配置されており、粉体推進剤６０１をそれ自身の裏面へと通過させる必要はないので、その形状を格子状のグリッドにする必要はない。
【０１０２】
第２電極６４２は従来のイオンロケットのアクセルグリッドに相当する電極であり、粉体推進剤吸着ドラム６０３の粉体推進剤６０１が放出位置６１１において吸着されている側に配置される。第２電極６４２には、第１電極６４１に対して粉体推進剤６０１が加速されるような電位、すなわち帯電させられた粉体推進剤６０１のポテンシャルエネルギーが低くなるように第１電極６４１に対して粉体推進剤６０１の帯電させられた電荷と逆の極性の電位が与えられ、第１電極６４１との間の電位差で帯電させられた粉体推進剤６０１を加速する。粉体推進剤６０１がプラスに帯電しているため、第２電極６４２にはマイナスの電位が与えられる。第２電極６４２は、加速される粉体推進剤６０１をそれ自身の裏面へと通過させる必要があるので、その形状は好適には格子状のグリッドである。第１電極６４１と第２電極６４２の間には粉体推進剤６０１の噴出方向への加速電界が存在するため、粉体推進剤吸着ドラム６０３上の粉体推進剤６０１の放出位置６１１から第２電極６４２の間が加速領域に該当する。
【０１０３】
第３電極６４３は従来のイオンロケットのディセルグリッドに相当する電極であり、第２電極６４２の下流側に、それに近接して配置される。第３電極６４３には、第２電極６４２に対して粉体推進剤６０１がやや減速されるような電位、すなわち帯電させられた粉体推進剤６０１のポテンシャルエネルギーが高くなるように第２電極６４２に対して粉体推進剤６０１の帯電させられた電荷と同じ極性の電位が与えられ、第２電極６４２との間の電位差で帯電させられた粉体推進剤６０１をやや減速する。粉体推進剤６０１がプラスに帯電しているため、第３電極６４３にはプラスの電位が与えられる。第３電極６４３は、加速される粉体推進剤６０１をそれ自身の裏面へと通過させる必要があるので、その形状は好適には格子状のグリッドであり、そのグリッドの孔部は第２電極６４２の孔部と整合するように配置される。なお第３電極６４３は、粉体推進剤６０１の効率的な加速を可能とするが、必ず必要というわけではない。また、帯電した粉体推進剤６０１を放出した後にはその電荷を中和する必要があるが、中和のための粒子は陽イオンではなく電子が好適であるので、粉体推進剤６０１はプラスに帯電する物質とされる。
【０１０４】
第１電極電源６４６は第１電極６４１に他の電極に対して適切な電位差を与えるための電極であり、第２電極電源６４７は第２電極６４２に他の電極に対して適切な電位差を与えるための電極である。電源は第１電極６４１と第２電極６４２に対してのみ設ける必要があるというのではなく、電位差は相対的なものであるため、３つの電極に対しては最低２つのいずれかの電極に対する電源があればよい。
【０１０５】
中和器６５１は、放出させられる帯電した粉体推進剤６０１の電荷を中和するための電子を放出する構成であり、第３電極６４３のさらに下流側の側方に設置される。中和器６５１は、プラス電荷を帯びた粒子を中和するための熱電子を放出する熱陰極を含む。中和器電源６５６は、中和器６５１が含む熱陰極を加熱するための電力を中和器６５１に対して供給する。
【０１０６】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機６００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機６００の動作は第５の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機５００などの動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤６０１を放出させるための構成や動作がそれとは異なっている。
【０１０７】
粉体推進剤吸着ドラム６０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム６０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム６０３は、粉体推進剤貯蔵容器６０２から出た後で帯電させられて吸着位置６１０までマグネットロール６２２上で給送されてきた粉体推進剤６０１を、それと粉体推進剤６０１との間で働く静電引力によってマグネットロール６２２の表面から引き寄せてそれの表面に吸着する。粉体推進剤吸着ドラム６０３に吸着された粉体推進剤６０１は、コントローラ６１２の制御により、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ６０４によって放出位置６１１まで移送される。粉体推進剤６０１はプラスの電荷に帯電させられている。コントローラ６１２は、第１電極電源６４６、第２電極電源６４７、および中和器電源６５６に適切な電圧を発生させる。粉体推進剤吸着ドラム６０３の裏面に配置されている第１電極６４１にはプラスの電位が与えられ、粉体推進剤吸着ドラム６０３の表面側に配置されている第２電極６４２にはマイナスの電位が与えられる。放出位置６１１まで移送されてきたプラスに帯電した粉体推進剤６０１は、第１電極６４１と第２電極６４２との間の電位差による電界によって第２電極６４２側の下流に加速され、第２電極６４２のグリッドの孔部を通過してさらに下流へと放出させられる。第２電極６４２の孔部を通過した帯電した粉体推進剤６０１は、第３電極６４３の孔部をさらに通過してその下流へと放出されるが、その際に、第２電極６４２と第３電極６４３の間の減速させる方向の電界によって若干減速させられる。帯電した粉体推進剤６０１はそれの噴流である帯電粉体推進剤ジェット６０８ａとして下流に放出され、その反作用として推力を生じさせる。
【０１０８】
一方、中和器電源６５６からの電力によって加熱されている中和器６５１の熱陰極からは電子６０８ｂが放出されており、電子６０８ｂは第３電極６４３の下流側の付近に漂流している。この電子６０８ｂは、第２電極６４２と第３電極６４３との間の電位差によって下流方向の力を受けるため、第３電極６４３の孔部を通して加速領域である第２電極６４２の内部へは侵入しにくくなっている。電子６０８ｂは、帯電粉体推進剤ジェット６０８ａのプラスの電荷に引き寄せられてプラスに帯電した粉体推進剤６０１と結合し、それのプラスの電荷を中和する。このようにして、帯電粉体推進剤ジェット６０８ａは中和されて電気的に中性の推進ジェット６０８となり、それが第３電極の下流に放出されることになる。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ６１２は、粉体推進剤吸着ドラム６０３の粉体推進剤６０１の吸着部分が吸着位置６１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【０１０９】
（第７の実施形態：静電吸着と磁力吸着の併用、静電加速（中和器不使用））
次に、本発明の第７の実施形態の説明を行う。図７は、本発明の第７の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機７００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機７００は、粉体推進剤の吸着は第３の実施形態と同じく静電吸着と磁力吸着の併用、粉体推進剤の放出は静電加速を利用し、中和器を使用しない実施形態である。
【０１１０】
まず、宇宙用粉体推進剤推進機７００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機７００は、大きく、それぞれの下流方向が同じ方向に向くように隣接して配置された第１極性推進機７００Ａと第２極性推進機７００Ｂとから構成される。第１極性推進機７００Ａと第２極性推進機７００Ｂとはほぼ同じ構成を有しているが、それぞれ反対の極性に帯電した粉体推進剤を噴出させるために電極の極性がそれぞれ反対になっている。第１極性推進機７００Ａと第２極性推進機７００Ｂの構成要素で符合の接尾辞の大文字のアルファベットを除く数字が一致しているものはお互いに対応する構成要素である。
【０１１１】
第１極性推進機７００Ａは、粉体推進剤貯蔵容器７０２Ａ、粉体推進剤吸着ドラム７０３Ａ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ７０４Ａ、帯電ローラ７０９Ａ、マグネットロール７２２Ａ、第１電極７４１Ａ、第２電極７４２Ａ、第３電極７４３Ａ、第１電極電源７４６Ａ、および第２電極電源７４７Ａを含む。粉体推進剤貯蔵容器７０２Ａは、粉体推進剤貯蔵容器開口部７０２Ａａ、アジテータ７０２Ａｂ、およびドクターブレード７０２Ａｃを含む。
【０１１２】
第２極性推進機７００Ｂは、同様に、粉体推進剤貯蔵容器７０２Ｂ、粉体推進剤吸着ドラム７０３Ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ７０４Ｂ、帯電ローラ７０９Ｂ、マグネットロール７２２Ｂ、第１電極７４１Ｂ、第２電極７４２Ｂ、第３電極７４３Ｂ、第１電極電源７４６Ｂ、および第２電極電源７４７Ｂを含む。粉体推進剤貯蔵容器７０２Ｂは、粉体推進剤貯蔵容器開口部７０２Ｂａ、アジテータ７０２Ｂｂ、およびドクターブレード７０２Ｂｃを含む。宇宙用粉体推進剤推進機７００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機７００は、図示しないが、アジテータ７０２Ａｂおよび７０２Ｂｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ７０４Ａおよび７０４Ｂ、ならびに第１電極電源６４６Ａおよび６４６Ｂ、第２電極電源６４７Ａおよび６４７Ｂ、および中和器電源６５６Ａおよび６５６Ｂの動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ７１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機７００は、第６の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機６００と比較すると、中和器６５１および中和器電源６５６に対応する構成を有しておらず、第１極性推進機７００Ａと第２極性推進機７００Ｂの２つのそれぞれ宇宙用粉体推進剤推進機６００に対応する構成を有している点が相違する。
【０１１３】
粉体推進剤７０１Ａおよび７０１Ｂは、好適には、静電気に帯電しやすくそれを保持しやすい絶縁体の微粒子である。粉体推進剤７０１Ａはプラスに帯電しやすく、粉体推進剤７０１Ｂはマイナスに帯電しやすい。粉体推進剤７０１Ａおよび７０１Ｂは、図７に示すように、粉体推進剤７０１Ａおよび７０１Ｂのそれぞれ粉体推進剤吸着ドラム７０３Ａおよび７０３Ｂへの給送が静電吸着と磁力吸着の併用である場合は、強磁性を有する物質である。また図示しないが、第３の実施形態の代替の実施形態のように、粉体推進剤６０１を非磁性のものとし、それの移送のためにそれぞれ強磁性の粉体推進剤キャリア７０１Ａｂおよび７０１Ｂｂを混合する２成分方式とすることもできる（粉体推進剤キャリアを使用する実施形態）。
【０１１４】
粉体推進剤貯蔵容器７０２Ａおよび７０２Ｂ、粉体推進剤吸着ドラム７０３Ａおよび７０３Ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ７０４Ａおよび７０４Ｂ、帯電ローラ７０９Ａおよび７０９Ｂ、マグネットロール７２２Ａおよび７２２Ｂ、第１電極７４１Ａおよび７４１Ｂ、第２電極７４２Ａおよび７４２Ｂ、第３電極７４３Ａおよび７４３Ｂ、第１電極電源７４６Ａおよび７４６Ｂ、第２電極電源７４７Ａおよび７４７Ｂは、第６の実施形態の対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、帯電ローラ７０９Ａおよび７０９Ｂ、第１電極７４１Ａおよび７４１Ｂ、第２電極７４２Ａおよび７４２Ｂ、第３電極７４３Ａおよび７４３Ｂ、第１電極電源７４６Ａおよび７４６Ｂ、および第２電極電源７４７Ａおよび７４７Ｂについては、「Ｂ」の接尾辞を有する構成要素は、「Ａ」の接尾辞を有する対応する構成要素および第６の実施形態の対応する構成要素とは電気的に反対の極性である。
【０１１５】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機７００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機７００の動作は、第１極性推進機７００Ａの粉体推進剤７０１Ａの加速の動作については第６の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機６００の動作と共通し、第２極性推進機７００Ｂの粉体推進剤７０１Ｂの加速の動作については電気的な極性が反対になっている点を除けば、宇宙用粉体推進剤推進機６００の動作と共通する。
【０１１６】
粉体推進剤７０１Ａと７０１Ｂとはそれの帯電の電気的極性が反対であるため、第１極性推進機７００Ａから放出させられる推進ジェット７０８Ａと第２極性推進機７００Ｂから放出させられる推進ジェット７０８Ｂとは同じく反対の電気的極性に帯電している。ここで、単位時間当たりに放出される粉体推進剤７０１Ａと７０１Ｂ、すなわち推進ジェット７０８Ａと推進ジェット７０８Ｂとは、それぞれ帯電させられた電荷の絶対値が等しいようにコントローラ７１２によって放出量が制御される。そして推進ジェット７０８Ａと推進ジェット７０８Ｂの下流方向（放出方向）は、下流方向が同じ方向、あるいは両者が先で交わるように同じ方向からお互いの方向にやや傾斜した方向に放出させられ、放出後に混合して中和させられる。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ７１２は、粉体推進剤吸着ドラム７０３Ａおよび７０３Ｂの粉体推進剤７０１Ａおよび７０１Ｂの吸着部分が吸着位置７１０Ａおよび７１０Ｂに反復的に復帰させられるように制御する。
【０１１７】
（第８の実施形態：静電吸着、レーザ加熱、複数レーザの切替）
次に、本発明の第８の実施形態の説明を行う。図８は、本発明の第８の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機８００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、粉体推進剤の吸着は静電吸着、粉体推進剤の放出はレーザ加熱を利用し、複数のレーザ光線発振器を切り換えて使用することによって、推進ジェットの方向を変化させる実施形態である。まず、宇宙用粉体推進剤推進機８００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、粉体推進剤貯蔵容器８０２、粉体推進剤吸着ドラム８０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４、レーザ光線発振器８０５Ａ、レーザ光線発振器８０５Ｂ、レーザ光線発振器８０５Ｃ、および帯電ローラ８０９から構成される。粉体推進剤貯蔵容器８０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部８０２ａ、およびアジテータ８０２ｂを含む。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機８００は、図示しないが、アジテータ８０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４、ならびにレーザ光線発振器８０５Ａ、レーザ光線発振器８０５Ｂ、およびレーザ光線発振器８０５Ｃの動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ８１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と比較すると、ノズル１０７に対応する構成を有しておらず、レーザ光線発振器を複数有している点が相違する。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、粉体推進剤８０１を推進剤として使用する。
【０１１８】
粉体推進剤８０１は、第１の実施形態における粉体推進剤１０１と同様に、加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤である。粉体推進剤８０１は、自己発熱性物質とすることもできる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。粉体推進剤８０１は、静電引力によって粉体推進剤吸着ドラム８０３に吸着される。
【０１１９】
粉体推進剤貯蔵容器８０２、粉体推進剤吸着ドラム８０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４、帯電ローラ８０９、およびコントローラ８１２は、第１の実施形態の対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、コントローラ８１２がレーザ光線発振器８０５Ａ、レーザ光線発振器８０５Ｂ、およびレーザ光線発振器８０５Ｃに接続されており、推力を得ようとする方向に対応して動作させるレーザ光線発振器を切り換える点が相違する。
【０１２０】
レーザ光線発振器８０５Ａ、８０５Ｂ、および８０５Ｃは、それぞれが第１の実施形態のレーザ光線発振器１０５と同じ構造を有するが、それぞれが発振するレーザ光線８０６Ａ、８０６Ｂ、および８０６Ｃを、それぞれ粉体推進剤吸着ドラム８０３上の異なる放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃに対して裏面から照射するように配置される点が相違する。この実施形態では３つのレーザ光線発振器が用いられているが、レーザ光線発振器の個数は任意の複数とすることができる。宇宙用粉体推進剤推進機８００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００のノズル１０７に対応する構成は必ずしも必要ない。この場合、放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃの間隔を大きくすることができ、推進ジェットの方向、すなわち推力の向きを大きく変えることができる。なお、図示しないが、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００のノズル１０７と同様に位置に配置されるノズル８３２を有するようにすることもできる。ノズル８３２は、ノズル８３２の上流端の開口部が放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃのすべてを囲むようにそれに近接して配置される。ノズル８３２の上流端の開口部は円形ではなく、放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃに沿った帯状あるいは楕円形が好適であり、ノズル８３２の断面も帯状あるいは楕円形が好適である。ノズル８３２は、昇華した粉体推進剤８０１が周囲に拡散して機器等に再固化して付着し、周辺を汚染させることを防ぐとともに、推進ジェット８０８の噴出方向や噴出速度が適切になるように制御することにより、効率的な推力が得られるようにする。
【０１２１】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機８００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機８００の動作は第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００などの動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤１０１を放出させるための構成や動作がそれとは異なっている。
【０１２２】
粉体推進剤吸着ドラム８０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム８０３は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４の回転によって回転させられ、粉体推進剤貯蔵容器８０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部８０２ａからコントローラ８１２の制御によるアジテータ８０２ｂの動作によって給送された粉体推進剤８０１を、吸着位置８１０において、その表面に帯電させられた電荷による静電引力によって吸着する。粉体推進剤吸着ドラム８０３に吸着された粉体推進剤８０１は、コントローラ８１２の制御により、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４によって、所望の推進ジェット８０８の噴出方向に応じた放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃのいずれかまで移送される。ここでは、放出位置８１１Ａが所望の推進ジェット８０８の噴出方向に応じた放出位置とする。
【０１２３】
コントローラ８１２は、粉体推進剤８０１が推進ジェットの噴出方向に応じた放出位置８１１Ａに移送されてきたことを、センサーや粉体推進剤吸着ドラム回転モータ８０４の回転量などから検知し、レーザ光線発振器８０５Ａにレーザ光線１０６Ａを発振させて放射させ、それを放出位置８１１Ａに移送された粉体推進剤吸着ドラム８０３の粉体推進剤８０１の吸着部分に対して裏面から照射させる。粉体推進剤８０１が連続的に移送されてくる場合は、レーザ光線８０６Ａも連続的に照射される。レーザ光線８０６Ａが照射された粉体推進剤８０１は、レーザ光線８０６Ａのエネルギーを吸収して加熱されて昇華し、高温高圧のガスとなる。その高圧化したガスは、放出位置８１１Ａにおける粉体推進剤吸着ドラム８０３の表面から垂直方向に同じ大きさの圧力を受けてその方向に加速される。それは、ノズル８３２に導かれて推進ジェット８０８としてノズル８３２の開口方向の範囲内の所望の方向の下流に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる。コントローラ８１２は、所望の方向に応じて、レーザ光線発振器８０５Ａ、８０５Ｂ、および８０５Ｃの内のいずれかを動作させ、放出位置８１１Ａ、８１１Ｂ、および８１１Ｃの対応するいずれかの位置にある粉体推進剤８０１を加熱させ、所望の方向に推進ジェット８０８を噴出させる動作を継続する。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ８１２は、粉体推進剤吸着ドラム８０３の粉体推進剤８０１の吸着部分が吸着位置８１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【０１２４】
（第９の実施形態：静電吸着、レーザ加熱、可変レーザ照射方向）
次に、本発明の第９の実施形態の説明を行う。図９は、本発明の第９の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機９００の概略構成を表わす概略斜視図である。宇宙用粉体推進剤推進機９００は、粉体推進剤の吸着は静電吸着、粉体推進剤の放出はレーザ加熱を利用し、レーザ光線発振器が発生するレーザ光線の照射方向を変化させることによって、推進ジェットの方向を変化させる実施形態である。まず、宇宙用粉体推進剤推進機９００の構成について説明する。他の実施形態の構成要素と対応する構成要素の符号は、１０の位以下の数字を同じとしている。宇宙用粉体推進剤推進機９００は、粉体推進剤貯蔵容器９０２、粉体推進剤吸着ドラム９０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４、レーザ光線発振器９０５、帯電ローラ９０９、およびレーザ光線発振器アクチュエータ９７１から構成される。粉体推進剤貯蔵容器９０２は、粉体推進剤貯蔵容器開口部９０２ａ、およびアジテータ９０２ｂを含む。宇宙用粉体推進剤推進機９００は、図示しないが、上記の構成要素を適切な位置関係に保持しつつ収容するハウジングも構成として有する。また宇宙用粉体推進剤推進機９００は、図示しないが、アジテータ９０２ｂ、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４、レーザ光線発振器９０５、およびレーザ光線発振器アクチュエータ９７１の動作をそれぞれ関連させて制御するコントローラ９１２も構成として有する。宇宙用粉体推進剤推進機９００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と比較すると、ノズル１０７に対応する構成を有しておらず、レーザ光線発振器アクチュエータ９７１を有している点が相違する。宇宙用粉体推進剤推進機９００は、粉体推進剤９０１を推進剤として使用する。
【０１２５】
粉体推進剤９０１は、第１の実施形態における粉体推進剤１０１と同様に、加熱されることによって昇華する物質からなる推進剤である。粉体推進剤９０１は、自己発熱性物質とすることもできる（自己発熱性の粉体推進剤を使用する実施形態）。粉体推進剤９０１は、静電引力によって粉体推進剤吸着ドラム９０３に吸着される。
【０１２６】
粉体推進剤貯蔵容器９０２、粉体推進剤吸着ドラム９０３、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４、帯電ローラ９０９、およびコントローラ９１２は、第１の実施形態の対応する構成要素と同じ構造を有する。ただし、コントローラ９１２がレーザ光線発振器アクチュエータ９７１にも接続されている点が相違する。
【０１２７】
レーザ光線発振器アクチュエータ９７１は、レーザ光線照射方向可変手段の一形態であり、好適にはそれの可動部がレーザ光線発振器９０５に接続されたリニアアクチュエータあるいはロータリーアクチュエータである。コントローラ９１２は、所望の推進ジェットの噴出方向に基づいてレーザ光線発振器アクチュエータ９７１の可動部の動作量を決定し、レーザ光線発振器アクチュエータ９７１がその動作量だけ可動部を動作させるように制御する。これによって、レーザ光線発振器アクチュエータ９７１はレーザ光線発振器９０５の向きを変化させ、レーザ光線９０６の照射方向を変化させる。レーザ光線９０６が照射される放出位置９１１は噴出方向に応じて変化させられる。
【０１２８】
宇宙用粉体推進剤推進機９００は、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００のノズル１０７に対応する構成は必ずしも必要ない。この場合、放出位置９１１の変化し得る範囲を大きくすることができ、推進ジェットの方向、すなわち推力の向きを大きく変えることができる。なお、図示しないが、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００のノズル１０７と同様に位置に配置されるノズル９３２を有するようにすることもできる。ノズル９３２は、ノズル９３２の上流端の開口部が放出位置９１１の変化し得る範囲のすべてを囲むようにそれに近接して配置される。ノズル９３２の上流端の開口部は円形ではなく、放出位置９１１の変化し得る範囲に沿った帯状あるいは楕円形が好適であり、ノズル９３２の断面も帯状あるいは楕円形が好適である。ノズル９３２は、昇華した粉体推進剤９０１が周囲に拡散して機器等に再固化して付着し、周辺を汚染させることを防ぐとともに、推進ジェット９０８の噴出方向や噴出速度が適切になるように制御することにより、効率的な推力が得られるようにする。
【０１２９】
次に、宇宙用粉体推進剤推進機９００の動作について説明する。宇宙用粉体推進剤推進機９００の動作は第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００などの動作と共通する部分があるが、以下のように、粉体推進剤１０１を放出させるための構成や動作がそれとは異なっている。
【０１３０】
粉体推進剤吸着ドラム９０３は、第１の実施形態における粉体推進剤吸着ドラム１０３と同様にその表面が帯電させられている。粉体推進剤吸着ドラム９０３は、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４の回転によって回転させられ、粉体推進剤貯蔵容器９０２の粉体推進剤貯蔵容器開口部９０２ａからコントローラ９１２の制御によるアジテータ９０２ｂの動作によって給送された粉体推進剤９０１を、吸着位置９１０において、その表面に帯電させられた電荷による静電引力によって吸着する。粉体推進剤吸着ドラム９０３に吸着された粉体推進剤９０１は、コントローラ９１２の制御により、粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４によって、所望の推進ジェット８０８の噴出方向に応じてレーザ光線発振器アクチュエータ９７１により向きが変化させられたレーザ光線発振器９０５が放射するレーザ光線９０６の照射方向にある放出位置９１１まで移送される。
【０１３１】
コントローラ９１２は、粉体推進剤９０１がレーザ光線９０６の照射方向にある放出位置９１１に移送されてきたことを、センサーや粉体推進剤吸着ドラム回転モータ９０４の回転量などから検知し、レーザ光線発振器９０５にレーザ光線９０６を発振させて放射させ、それを放出位置９１１に移送された粉体推進剤吸着ドラム９０３の粉体推進剤９０１の吸着部分に対して裏面から照射させる。粉体推進剤９０１が連続的に移送されてくる場合は、レーザ光線９０６も連続的に照射される。レーザ光線９０６が照射された粉体推進剤９０１は、レーザ光線９０６のエネルギーを吸収して加熱されて昇華し、高温高圧のガスとなる。その高圧化したガスは、放出位置９１１における粉体推進剤吸着ドラム９０３の表面から垂直方向に同じ大きさの圧力を受けてその方向に加速される。それは、ノズル８３２に導かれて推進ジェット８０８としてノズル８３２の開口方向の範囲内の所望の方向の下流に向けて放出させられ、その反作用として推力を生じさせる。コントローラ９１２は、所望の方向に応じて、レーザ光線発振器アクチュエータ９７１を動作させてレーザ光線発振器９０５の向きを変化させて放出位置９１１を変化させ、所望の方向に推進ジェット９０８を噴出させる動作を継続する。以下、第１の実施形態における宇宙用粉体推進剤推進機１００と同じ動作を行って、コントローラ９１２は、粉体推進剤吸着ドラム９０３の粉体推進剤９０１の吸着部分が吸着位置９１０に反復的に復帰させられるように制御する。
【０１３２】
これまで各種の実施形態を説明してきたが、まとめると、以下に示すように種々の部分的構成について種々のバリエーションが存在する。宇宙用粉体推進剤推進機においては、以下に示すように、それらのバリエーションを可能な範囲で自由に組み合わせてそれを構成することができる。
１．粉体推進剤の電気的特性
（１）絶縁性
（２）導電性
この項のバリエーションを自由に選択して使用することができる。
２．粉体推進剤の磁気的特性
（１）非磁性
（２）強磁性
この項の「（１）非磁性」は、５項において「（１）静電吸着」の場合、および５項において「（３）静電吸着と磁気吸着の併用」かつ６項において「（２）粉体推進剤キャリアの使用」の場合に使用することができる。この項の「（２）強磁性」は、５項において「（２）磁力吸着」の場合、および５項において「（３）静電吸着と磁気吸着の併用」かつ６項において「（１）粉体推進剤キャリアの不使用」の場合に使用することができる。
３．粉体推進剤の化学的特性
（１）熱昇華性
（２）熱昇華性かつ放電によりプラズマ化
（３）自己発熱性
（４）特異的性質なし
この項の「（１）熱昇華性」は、８項において「（１）レーザ加熱」または「（２）放電加熱」の場合において使用することができる。この項の「（２）熱昇華性かつ放電によりプラズマ化」は、８項において「（５）放電電磁加速」の場合において使用することができる。この項の「（３）自己発熱性」は、８項において「（３）レーザ着火」または「（４）放電着火」の場合において使用することができる。この項の「（４）特異的性質なし」は、８項において「（６）静電加速」の場合において使用することができる。
４．粉体推進剤吸着ドラムの形状
（１）円柱形
（２）部分的な円柱形
（３）平面
この項のバリエーションを自由に選択して使用することができる。
５．粉体推進剤吸着ドラムへの給送方法および粉体推進剤吸着ドラムの移送方法
（１）静電吸着
（２）磁力吸着
（３）静電吸着と磁気吸着の併用
上述の２項で述べた対応関係のものを使用することができる。
６．給送および移送が静電吸着と磁気吸着の併用の場合の粉体推進剤キャリアの有無
（１）粉体推進剤キャリアの不使用
（２）粉体推進剤キャリアの使用
上述の２項で述べた対応関係のものを使用することができる。
７．給送および移送が静電吸着または静電吸着と磁気吸着の併用の場合の粉体推進剤吸着ドラムの帯電方法
（１）帯電ローラ
（２）帯電電極
この項のバリエーションを自由に選択して使用することができる。
８．粉体推進剤の加速方法
（１）レーザ加熱
（２）放電加熱
（３）レーザ着火
（４）放電着火
（５）放電電磁加速
（６）静電加速
上述の３項で述べた対応関係のものを使用することができる。
９．レーザ加熱およびレーザ着火における推進ジェットの噴出方向
（１）単一のレーザ光線発振器による単一の噴出方向
（２）複数のレーザ光線発振器の切り換えによる可変噴出方向
（３）単一の可変照射方向レーザ光線発振器による可変噴出方向
この項のバリエーションを自由に選択して使用することができる。
１０．粉体推進剤を静電加速する場合の中和器の使用不使用
（１）中和器使用の単一の推進機
（２）中和器不使用の正と負帯電粒子を同時噴出する推進機
この項のバリエーションを自由に選択して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機１００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機２００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機３００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機４００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機５００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機６００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機７００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機８００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る宇宙用粉体推進剤推進機９００の概略構成を表わす概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００  宇宙用粉体推進剤推進機
７００Ａ  第１極性推進機
７００Ｂ  第２極性推進機
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１Ａ，７０１Ｂ，８０１，９０１  粉体推進剤
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２Ａ，７０２Ｂ，８０２，９０２  粉体推進剤貯蔵容器
１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ，４０２ａ，５０２ａ，６０２ａ，７０２Ａａ，７０２Ｂａ，８０２ａ，９０２ａ  粉体推進剤貯蔵容器開口部
１０２ｂ，２０２ｂ，３０２ｂ，４０２ｂ，５０２ｂ，６０２ｂ，７０２Ａｂ，７０２Ｂｂ，８０２ｂ，９０２ｂ  アジテータ
３０２ｃ，４０２ｃ，５０２ｃ，６０２ｃ，７０２Ａｃ，７０２Ｂｃ  アジテータ
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３Ａ，７０３Ｂ，８０３，９０３  粉体推進剤吸着ドラム
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４Ａ，７０４Ｂ，８０４，９０４  粉体推進剤吸着ドラム回転モータ
１０５，２０５，３０５，８０５Ａ，８０５Ｂ，８０５Ｃ，９０５  レーザ光線発振器
１０６，２０６，３０６，８０６Ａ，８０６Ｂ，８０６Ｃ，９０６  レーザ光線
１０７，２０７，３０７，５０７，６０３，７０３Ａ，７０３Ｂ，８０３，９０３  ノズル
５０７ａ  主放電電極
５０７ｂ  主放電電極
１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８，７０８，７０８Ａ，７０８Ｂ，８０８，９０８  推進ジェット
６０８ａ  帯電粉体推進剤ジェット
６０８ｂ  電子
１０９，３０９，４０９，５０９，６０９，７０９Ａ，７０９Ｂ，８０９，９０９  帯電ローラ
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０Ａ，７１０Ｂ，８１０，９１０  吸着位置
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１Ａ，７１１Ｂ，８１１Ａ，８１１Ｂ，８１１Ｃ，９１１  放出位置
１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２  コントローラ
２２１  粉体推進剤吸着磁石
３２２，４２２，５２２，６２２，７２２Ａ，７２２Ｂ  マグネットロール
４３１  ノズル
４３１ａ  主放電電極
４３１ｂ  主放電電極
４３１ｃ  イグナイタ
６４１，７４１Ａ，７４１Ｂ  第１電極
６４２，７４２Ａ，７４２Ｂ  第２電極
６４３，７４３Ａ，７４３Ｂ  第３電極
６４６，７４６Ａ，７４６Ｂ  第１電極電源
６４７，７４７Ａ，７４７Ｂ  第２電極電源
６５１  中和器
６５６  中和器電源
１６１  第１帯電電極
１６２  第２帯電電極
１６７  帯電電極電源
９７１  レーザ光線発振器アクチュエータ
【図１】
2006312920.tif 000003
【図２】
2006312920.tif 000004
【図３】
2006312920.tif 000005
【図４】
2006312920.tif 000006
【図５】
2006312920.tif 000007
【図６】
2006312920.tif 000008
【図７】
2006312920.tif 000009
【図８】
2006312920.tif 000010
【図９】
2006312920.tif 000011