MIPS (イオンエンジン)

MIPS（Miniature Ion Propulsion System）は、東京大学先端科学技術研究センターと次世代宇宙システム技術研究組合（NESTRA）によって共同開発された、小型衛星用のイオン推進システムです。これは特に、民生技術の積極的な活用を特徴としています。

開発の背景と目的

従来、重量が100キログラム以下の小型衛星にイオンエンジンを搭載することは困難でした。その主な理由として、衛星が供給できる電力の制約や、エンジン自体の物理的な大きさが挙げられます。MIPSは、こうした小型衛星における推進システムの課題を解決し、軌道変更や精密な姿勢制御を可能にすることを目指して開発されました。

技術的な特徴

MIPSは、イオンエンジンの分類の中でも、マイクロ波放電を利用する無電極プラズマ推進器に属します。一般的なイオンエンジンが電極を用いてプラズマを生成するのに対し、無電極タイプは電極の損耗がなく、長寿命化に有利とされます。

また、本システムの大きな特徴は、既存の民生技術や部品を積極的に活用している点です。これにより、開発コストの削減と開発期間の短縮を実現し、小型衛星への搭載を経済的に可能にしました。

主な仕様

MIPSの具体的な性能仕様は以下の通りです。

タイプ: イオンエンジン（無電極プラズマ推進器）
推進剤: キセノン（搭載量 0.9kg）
推力: 210マイクロニュートン（μN） - わずかな力ですが、宇宙空間では長時間噴射により大きな速度変化をもたらします。
比推力: 740秒 - 推進剤の利用効率を示す値で、化学推進に比べて非常に高い効率を示します。
イオンビーム口径: 16ミリメートル
ビーム電圧: 1.5キロボルト（kV）
推力発生時の消費電力: 27ワット（W） - 小型衛星でも供給可能な低消費電力を目指しています。
乾燥重量: 8.1キログラム
* 達成可能なデルタV: 140メートル/秒（m/s） - この推進器で実現できる合計の速度変化量です。

宇宙での実証

MIPSは、東京大学などが開発した超小型衛星「ほどよし4号」に搭載され、2014年6月20日に打ち上げられました。ほどよし4号の運用期間中、MIPSは宇宙空間での作動実証試験が実施されました。具体的には、2014年10月28日および同年11月18日に、軌道上で正常にイオンスラスタを動作させることに成功しました。この実証により、民生品を活用した小型イオンエンジンの宇宙環境での有効性が確認されました。

また、MIPSの運転に必要な電力は、イオン液体リチウム二次電池から供給されました。これは、小型衛星における電源システムの選択肢を示す事例ともなりました。

まとめ

MIPSは、小型衛星への高性能推進システム搭載という長年の課題に対し、無電極プラズマ技術と民生品活用というアプローチで応えた画期的なシステムです。ほどよし4号での実証成功は、今後の小型衛星による多様なミッション実現に向けた重要な一歩となりました。これにより、従来の大型衛星では難しかった、柔軟かつ経済的な宇宙利用がさらに推進されることが期待されます。

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