マイクロ波ロケットは，地上のジャイロトロンから照射されるミリ波のエネルギーを用いて推力を生成する宇宙輸送システムである．東京大学では，大気圧ミリ波放電を利用した推力生成試験のために，周波数94 GHz，最大出力600 kW，パルス幅100 μsのジャイロトロンが開発されてきた．ジャイロトロン管軸とSCMの磁気軸との軸合わせを行った結果，発振出力およびエネルギー変換効率は約3倍に向上してそれぞれ26.31 kW，4.1%と見積もられた．しかし理論効率が17%程度であることを踏まえると，軸位置の最適化や発振出力測定方法に関して更なる検討が必要である．

　テザー型SPSの実現への課題の一つに, 発送電一体型パネルの熱的成立性がある. 本研究では, 発送電一体型パネルの熱解析を行い, 高温側での熱対策の必要性を示した. 複数の熱対策手法を比較した結果, 太陽電池の発電効率を20%から50%へと向上できれば, 対策可能であることがわかった. また, 発電面と送電面を高熱伝導体で接続する手法と組み合わせることで, 必要となる発電効率を40%に抑えることが可能であることを示した.

Wireless Power Transmission (WPT) technology using a satellite-to-satellite system represents a valuable and convenient technology for transferring power wirelessly among Space Solar Power Satellites (SSPS) to Satellite and potential upcoming interplanetary missions. This direct transmission offers a possible solution to deliver continuous, convenient, and unlimited energy supply to satellites to help replace traditional power storage and reduce the weight and ultimately the costs of launching satellites. Satellite industries traditionally use photovoltaic cells and nuclear generators to satisfy the needed electricity by spacecraft. Current power generation and effective management systems occupy up to 10-25% of the satellite's mass. The concept of laser-based WPT from Energy Satellite (E-Sat) can overcome substantial problems. This consistent idea can be adopted for spacecraft by developing a constellation of E-Sat called Energy Orbit (E-Orbit) to supply sufficient power to spacecraft within range. It will increase the impressive performance and operational lifetime. In addition, creating 1600 E-Sat’s constellations to fulfill the power demand in Low Earth Orbit. The overall efficiency variation depends on the selection of Laser, transmitter, transmission distance, and photovoltaic cells, the same as increasing the maximum transmission efficiency of information in a wireless communication network. Consequently, in general, and adequate guidelines of the satellite-to-satellite power transmission system design in practice. The development and demonstration of this technology can help fulfill Space Solar Power Satellite’s idea to transfer gigawatts of renewable energy to Earth.

　位相制御マグネトロンの技術を使用し，長距離大電力マイクロ波無線電力伝送システムを検討した．位相制御マグネトロンの電力合成技術を用いて大電力マイクロ波が出力可能なフェーズドアレーを構築する．既に完成した位相制御マグネトロンの位相制御は±1°以内を実現しており，高効率電力合成を実現できる．注入信号から送電ビーム制御に向けた位相調整を行い，大電力の移相器による損失を回避する．本研究では，5.8 GHzマグネトロンを16台用いる12 kWの送電システムを設計し，大電力マイクロ波送電システムを検討した．実際の実験のためのコスト評価も行った．

　宇宙太陽光発電の建設及び軌道維持には，大量の推進剤を消費する．大量輸送に適した推進機として，小型水ホールスラスタの開発が進められている．主放電部であるアノードは水による放電に成功し，放電電力130 W，推力3.4 mN，比推力460 s程度の性能と概算された．電子供給部であるカソードは発光分光測定が行われ，消費電力110 W，電子電流490 mA程度の性能と概算された．今後は，アノードの放電維持およびカソードの電流引き出しを行った上でカップリング作動を行う予定である．

　我々は，宇宙機搭載用の平米数百W以上のマイクロ波放射のためのアンテナ開発を行なっている．放電の発生は，雑音レベルの増加やエネルギー損失やマイクロ波システムの故障の要因となる可能性があり，抑制する必要がある．高真空状態である宇宙環境では，地上とは異なる機構での放電が発生する．また，アンテナ形状や素材により発生条件が異なる．本研究では，宇宙環境を模擬した真空チャンバを用いた地上試験により，マイクロ波放射アンテナにおける放電現象の光学的詳細観測を行い，メカニズム推定をおこなった．また，抑制方法について，その有効性の検証を行なった.

　1970年代にNASA/DOEがSSPSの概念設計を行った．このシステムは，静止軌道上で常に太陽方向に太陽電池パネルを向け，マイクロ波ビーム放射器が地球上のレクテナを指向する形態であった．この間には，大電力送電可能なロータリージョイントが必要になる．しかしながら，大電力送電可能なロータリージョイントの製作が困難であった．以後は太陽電池パネルとマイクロ波アンテナが一体化した構造物が提案されている．今回，液体金属を用いたロータリージョイントについて検討した．GWクラスの直流電力を直接送電でき，発熱がわずかで，軽量かつ小型に製作できる可能性のあることが判ったので報告する．

　多重折り畳みアレーアンテナは, 展開/収納比率が大きく, かつ2次元の展開が可能である. さらに四角形のパネルが基本なのでパラボラアンテナに比べ, 小型衛星・宇宙探査機に応用する場合, 装着が容易である. パネル形状に加え, 素子配列形状もアレーアンテナにおいて重要なパラメータである. 本論文では, CubeSatをビーム電力伝送へ応用する場合を念頭に, 送電アンテナの構成を検討する. 主ビームやサイドローブの形状の放射特性について比較しつつ議論する. また, 方形配列及び市松模様配列の比較を行う.