エミッタ表面状態の改良によるカーボンナノチューブ電界放出カソードの特性向上

摘要

近年，地球軌道上のスペースデブリが急激に増え，今後，私たちが宇宙活動を続けるにあたって脅威となっている．宇宙航空研究開発機構（JAXA）では，導電性テザー（EDT）推進を用いたデブリ除去システムが検討されている1)．テザーと呼ばれる導電性のひもを宇宙機から伸展させ，地球磁場を横切って地球の周りを周回することにより，誘電起電力を発生させる．テザーの両端で地球周りのプラズマと電子のやり取りを行うことで，テザーに電流が流れ，地球磁場との干渉により，テザーにローレンツ力を発生させる．このローレンツ力を速度方向と逆向きにすることで，宇宙機の高度を下げ，除去するデブリを大気圏再突入させる．EDT システムの原理を図1に示す．EDT に用いる電子放出源として優れた電気的/機械的特性を持つカーボンナノチューブ（CNT）をエミッタ材料とする電界放出カソード（FEC）の研究が行われている2)．