ホールスラスタは円環状の放電チャネルを持ち，放電チャネルには中心軸上と外周上に配置されたコイルによって，半径方向の磁場\(B\)が印加されています． さらに，放電チャネルの奥にある陽極と，推進機の下流外側に配置された陰極によって，軸方向の電場\(E\)がかけられています． このように，電場と磁場が直交する\(E \times B\)の構造がホールスラスタの特徴です． 陰極は電子源の役割を兼ねており，電子が陰極から放電チャネルへと供給されます． 電子は電場によって陽極へ向かって加速しようとするものの，磁場によってトラップされ，さらに\(E \times B\)ドリフトと呼ばれる効果によって周方向へと動きます． 電場と磁場の両方に直交する方向へ起電力が生じる現象をホール効果と呼び，この推進機がホールスラスタと呼ばれるゆえんとなっています．

推進剤ガスは放電チャネル奥の陽極近傍から供給されます． 推進剤ガスとしては多くの場合キセノンガスが用いられます． 推進剤分子が放電チャネル出口付近に到達すると，ここで特に強くトラップされている高エネルギーの電子が推進剤分子に衝突し，分子中の電子を叩き出す衝突電離が起こります． 電子の取れた分子は陽イオンとなり，軸方向に印加された電場によって加速・排出されます． 推進機はこのイオンを加速するときの力の反作用によって，推進力を得ます．

課題1：プラズマ特性の把握

実験で取得したデータを基に，ホールスラスタ内で生成されたプラズマの特性を把握しましょう． プラズマは電気抵抗（\(R\)）を持った導電体と見做すことができます．ホールスラスタのI-V特性から，プラズマの電気抵抗を見積もることができます．

1. (1) 横軸を放電電圧\(V_\mathrm{d}\)，縦軸を放電電流\(I_\mathrm{d}\)にとってプロットしてください．推進剤流量は凡例で示してください．
2. (2) (1)のプロットを直線でフィッティングすることで，推進剤流量ごとのプラズマ抵抗\(R\)[Ω]を求めてください．近似直線の切片は0でなくて構いません．
3. (3) プロットした結果から，推進剤流量\(\dot{m}\)とプラズマの電気抵抗\(R\)との関係について考察をして下さい．

課題2：推進機特性の整理

電気推進機の性能を表す指標で代表的なものは，投入電力\(P\)，推力\(F\)，比推力\(I_\mathrm{sp}\)，推進効率\(\eta\)です．

1. (1) 投入電力\(P\)[kW]，縦軸に推力\(F\)[mN]をプロットしたグラフを作ってください．推進剤流量は凡例で示してください．ただし簡単のため，カソードやコイルで消費される電力は無視し，\(P=V_\mathrm{d} I_\mathrm{d}\)とします*．
2. (2) (1)のプロットを直線でフィッティングすることで，推進剤流量ごとの推力電力比\(F/P\)[mN/kW]を求めてください．近似直線の切片は0でなくて構いません．
3. (3) すべての条件について，横軸に比推力\(I_\mathrm{sp}\)[s]，縦軸に推力電力比\(F/P\)[mN/kW]をとって，1つの両対数グラフにプロットしてください．さらにそのグラフ上に，推進効率\(\eta\)=10,20,30%に対応する曲線を重ね書きしてください．

（＊ここでの効率はアノードのみに着目した値であるため，正確にはアノード効率（anode efficiency）\(\eta_\mathrm{a}\)と呼ばれます．）

課題3：他の推進機との比較

ホールスラスタ以外にも，様々な種類の電気推進機が研究されており，それぞれの推進機に特徴があります． （参考図書：「電気推進ロケット入門」東京大学出版会）

ホールスラスタ以外の電気推進機一つを選んで，

・原理，性能，特徴

・どのような宇宙ミッションに適しているか

を1ページ以内で述べて下さい．