100 kWファイバーレーザーを用いたレーザー打上システムの実現可能性の検証と将来の大量輸送システム

抄録

　レーザー推進は地上から伝送されたレーザービームをエネルギー源として推力を得る宇宙輸送システムである．本研究ではレーザープラズマ（LSP）型と熱交換型（PHX）の加熱方式の異なる2種類のレーザー推進に関し，高度500 kmの円軌道への打上性能を評価した．まず現在商用で利用できる100 kWレーザーでの打ち上げを想定し性能を評価した結果，LSP型を二段式にすることで最大0.126 kgのペイロードの打ち上げが可能であることが分かった．ただし，視野角を考慮するとレーザー基地が2台必要となり，コールドガスジェットを利用し，レーザー基地を1台で軌道投入するにはペイロードが0.077 kgになることが分かった．一方，PHX型は単段式では軌道投入できないことが分かった．しかし，二段式にすることで0.099 kgのペイロードの打ち上げが可能であることが分かった．最後に将来の大出力化を想定し，二段式コールドガスジェットでレーザー出力を1 GWとしたところ，LSP型は881 kg，PHX型は972 kgのペイロードの打ち上げが可能であることが分かった．