ロケット。 コスト“半額”。次世代ロケット「H3」で狙う、持続可能な宇宙開発の未来

コスト“半額”。次世代ロケット「H3」で狙う、持続可能な宇宙開発の未来

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ロケットへの搭載燃料をほぼ「ゼロ」に 筑波大学システム情報系の嶋村耕平助教と同プラズマ研究センターの假家強准教授らによる研究グループは2020年4月、マイクロ波を用いたワイヤレス給電によってロケットの推力を生成し、この時の総合推進効率を詳細に測定したと発表した。 マイクロ波ロケットは、化学燃料を用いずにロケットを飛ばすことができる。 このため、搭載燃料はほぼ「ゼロ」となり、打ち上げコストを従来の100分の1に削減することができるという。 このため、マイクロ波ロケットを効率よく設計する手法や、マイクロ波から推力を生成するメカニズムの研究などが進んでいる。 マイクロ波を用いたワイヤレス給電についても研究が始まっているが、給電効率を直接測定することはこれまで難しかったという。 研究グループは今回、5G(第五世代移動通信)に用いられる周波数28GHzの電磁波(マイクロ波)を用い、電子レンジの約500倍に相当する250kWの出力で、ロケットの推力を生成した。 具体的には、プラズマ研究センターが所有するマイクロ波源の「500kW級ジャイロトロン」を用い、直径が200mmで長さ600mmの円柱型推進機に向けて、マイクロ波を照射した。 整流器とアンテナで構成された独自の「レクテナ回路」を用いることで、ロケット内部のマイクロ波を計測することが可能となり、ワイヤレス給電の効率を算出した。 この結果、推進機の中心電力密度13. 2kWとなった。 これにより、900mmの送電距離で推進機と送電アンテナ間の送受電効率は14%、コンセントからロケットまでの効率は約6%であることが定量的に分かった。 上図は電波シールドルーム内でのマイクロ波ロケット推力測定実験と使用したマイクロ波ロケットの外観、下図は推力測定実験の模式図と測定結果 出典:筑波大学 マイクロ波ロケットは、電離層の影響を受けない高度100kmまで加速しきることが想定されている。 研究グループによれば、ロケットの姿勢や位置が刻々と変化する中で、いかに効率よくマイクロ波をワイヤレス給電できるかが課題になるという。 実験では、位置や姿勢を特定し、地上から1m離れたドローンにマイクロ波を送り給電した。 現在はマイクロ波によるワイヤレス給電の電力のみでドローンを飛ばすことはできないという。 今後は、マイクロ波ロケットの実現に向けて、送電距離や電力を増やしていく考えである。 関連記事• 筑波大学や東京大学らの共同研究グループは、分子の化学構造式と粉末X線回折パターンを用いて、有機半導体の移動度を予測するシミュレーション法を開発した。 高性能な有機半導体の材料開発に要していた作業時間と労力を大幅に削減することが可能となる。 東京大学や東北大学らの共同研究グループは、有機半導体単結晶の基板界面における分子形状を0. 1nmの精度で決定することに成功した。 この結果、有機半導体を基板に物理吸着することで、100兆個を超える分子の形状が同じように変化することが明らかとなった。 東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授と筑波大学数理物質系の所裕子教授らによる研究グループは、光スイッチング効果を示す超イオン伝導体を発見した。 NEDOと筑波大学発ベンチャーのストリームテクノロジは2019年8月20日、センサーやデバイスから流れ続けるデータを一切止めること無く連続的にロスレス圧縮する技術「LCA-DLT(Lowest Common Ancestor-Dynamic Lookup Table)」を搭載したLSIの開発に成功した、と発表した。 IoT(モノのインターネット)向け小型コンピュータ用の圧縮アクセラレーターとして、従来比30分の1という超低消費電力を実現するという。 筑波大学、東京工業大学、アヴネット、ザイリンクス、SUSUBOX、特殊電子回路、フィックスターズ、わさらぼは2020年4月1日、アダプティブコンピューティング研究推進体「ACRi(Adaptive Computing Research Initiative)」を設立した。 「日本で初めて」(同団体)産学連携でのFPGA検証環境と学習機会を無償で提供するという。 首都大学東京と筑波大学の研究チームは、新たに開発した遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)の合成技術を用いて、半導体原子層の接合構造(半導体ヘテロ接合)を実現し、その構造と電気的性質を解明した。

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28GHz帯を用いロケットの推力をワイヤレス給電

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