高橋和貴
東北大學研究生院工學研究科電氣能源系統專業副教授
出生於日本宮城縣。2006年東北大學研究生院工學研究科博士課程畢業。獲得博士（工學）學位。曾先後擔任澳大利亞國立大學電漿研究所客座研究員、岩手大學工學部助教，2013年起任現職。2012～2013年、2017年、2020～2021年擔任日本A-STEP計劃研究員，2022年起升爲創發研究員。
Q1. 您是怎樣走上電漿理工學專業之路的？
A1. 實驗中感受到了物理可用能現象的魅力
經過國際研究，意識到可以運用在宇宙運輸上
在大學期間，我有幸加入了電漿理工學的研究室。研究的課題是與核融合相關的電漿。透過自己製作設備來收集資料，在不斷進行大型設備實驗的程序中，我逐漸沉浸於揭示物理可用能現象背後原理的研究中。
目前，我的研究目標是利用電漿推進器作爲引擎進行宇宙運輸，以便運送宇宙空間站和行星基地需要的建築材料等。在澳大利亞擔任研究員期間，透過和多爲老師討論，我萌生了利用電漿内粒子自加速現象作爲引擎的想法。之後，我又參加了一個測量電漿推力的國際專案，並開始思考如何提高電漿推進器的性能，以實施宇宙運輸。
Q2. 具體的研究内容是什麼？
A2. 闡明電漿的複雜特徵
透過轉變思路，致力於提高性能
電漿被稱爲繼固體、液體、氣體之後物質存在的「第四態」，在電磁學和流體力學的理論分析方面已取得了一定進展，然而由於其在不同條件和操作下會產生不同的物理可用能現象，因此對其特性的研究和應用仍處於隊形變換初期階段。我尤其關注電漿本身的不穩定性以及與磁場的相輔作用，希望能提高大功率、無電極的「磁噴嘴電漿推進器」的推進效率以及闡明相關的物理可用能課題。
無電極電漿推進器試驗裝置。在調整程序中，有時需要在設備内進行長達2～3小時的操作。
這種推進器的工作原理是，在電漿源將燃料氣體電離後，磁噴嘴内的氣體得到加速並噴射到宇宙空間以產生推力。這種推進器具有利用太陽能發電等方式在宇宙中進行長距離航行的優勢，但與目前使用的離子引擎約50%的推進效率相比，這種推進器的效率仍然非常低，僅爲1%。對此，在後續的創發研究中，找到了能量和粒子有效能損失的終極因數，並在電漿發生源的壁面設置了磁場構造，從而將推進效率提高到了30%。
此外，我們還在其他實驗中發現了被認爲是導致能量損失終極因數的電漿的不穩定性，實際上對推進器的運行和加速也有貢獻。在提高推進器性能的同時，能夠將過去在工程師之間被認爲是消極因素的不穩定性視爲優勢，這也是一個重大突破。我一直想像着有一天我們研發的電漿推進器被裝載在宇宙運輸器上，真正橫越宇宙，前往火星或更遙遠的星系。這種想像激勵着我每天全身心地投入到研究工作中。
Q3. 對未來想從事科研工作的人有什麼想說的？
A3. 爲了在各個領域大展身手，
要積極尋找併發揮自己的優勢
搞研究是一項相當艱辛的工作，有時候可能需要多年的時間才能取得一項研究成果，與家人共度假期是一個很好的放鬆身心的方式。
說到「宇宙運輸」這個詞可能會讓人產生宏大的印象，但實際上，研究是一個需要腳踏實地地製造實驗裝置和反復進行實驗試錯的工作。很多時候，無法獲得預期的結果，我們需要花費大量時間和努力來保持自己的研究積極性。然而正因爲有着艱辛的程序，當推進力得到提高時，會獲得難以言喻的喜悅，國内外的反響也成爲自己邁向下一個階段的動力。
我認爲，學生時代是一個用來尋找自己未來在各種領域大展身手的強項時期。不僅僅是學習，娛樂活動也可以。希望學生朋友們能積極地發現自己的強項。（TEXT：橫井Manami）
原文：JSTnews 2023年4月號
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
