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所属組織 |
大学院工学研究院 システムの創生部門 |
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職名 |
教授 |
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研究キーワード |
プラズマ応用、電気推進 |
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関連SDGs |
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鷹尾 祥典 (タカオ ヨシノリ)
TAKAO Yoshinori
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ORCID
直近の代表的な業績 (過去5年) 【 表示 ／ 非表示 】
学歴 【 表示 ／ 非表示 】
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2004年4月-2007年3月
京都大学 工学研究科 航空宇宙工学専攻 博士課程 修了
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2002年4月-2004年3月
京都大学 工学研究科 航空宇宙工学専攻 修士課程（博士前期課程） 修了
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1998年4月-2002年3月
京都大学 工学部 物理工学科 卒業
学内所属歴 【 表示 ／ 非表示 】
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2025年4月-現在
専任 横浜国立大学 大学院工学研究院 システムの創生部門 教授
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2014年4月-2025年3月
専任 横浜国立大学 大学院工学研究院 システムの創生部門 准教授
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2025年4月-現在
併任 横浜国立大学 理工学部 機械・材料・海洋系学科 教授
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2025年4月-現在
併任 横浜国立大学 大学院理工学府 機械・材料・海洋系工学専攻 教授
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2018年4月-2025年3月
併任 横浜国立大学 大学院理工学府 機械・材料・海洋系工学専攻 准教授
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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2018年4月-2020年3月
宇宙航空研究開発機構 (JAXA) 宇宙科学研究所宇宙飛翔工学研究系 客員准教授
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2009年3月-2014年3月
京都大学 大学院工学研究科航空宇宙工学専攻 助教
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2007年4月-2009年3月
ザインエレクトロニクス株式会社 エンジニア
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2004年4月-2007年3月
日本学術振興会 日本学術振興会特別研究員
研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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半導体プロセス用容量結合型プラズマ源の粒子計算モデル(PIC-MCC)構築
研究期間：
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磁気ノズルによるプラズマ加速
研究期間：
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マイクロ波放電式マイクロイオン推進機の粒子計算モデル(PIC-MCC)構築
研究期間：
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誘導結合型プラズマ源を用いた静電加速型マイクロイオン推進機の研究開発
研究期間：
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イオン液体を利用したエレクトロスプレー式マイクロスラスタの研究開発
研究期間：
著書 【 表示 ／ 非表示 】
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技術情報協会（編集）（ 担当： 分担執筆 , 範囲: 第5章 第9節）
技術情報協会 2020年4月 （ ISBN:978-4-86104-792-3 ）
総ページ数：478 担当ページ：pp. 337-345 記述言語：日本語 著書種別：学術書
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プラズマプロセス技術 ナノ材料作製・加工のためのアトムテクノロジ
プラズマ核融合学会 (編集) （ 担当： 分担執筆 , 範囲: 第4章）
森北出版 2017年1月 （ ISBN:9784627775619 ）
記述言語：日本語 著書種別：学術書
学位論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Development of a Miniature Electrothermal Thruster Using Microwave-Excited Microplasmas for Ultra Small Satellites(マイクロ波励起マイクロプラズマを用いた超小型人工衛星のための電熱加速型推進機の研究開発)
鷹尾 祥典
2007年3月
学位論文（博士） 単著 [査読有り]
京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻
超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途としたマイクロ波励起マイクロプラズマスラスタを対象に、数値計算と実験の双方を用いて解析した結果についてまとめた論文である。これら統合解析により、壁面の影響が極めて大きいため、圧力推力の寄与が無視できないこと、ノズル壁面は断熱壁条件より等温壁条件に近いことが分かった。プラズマ点火により推力1.4 mN、比推力79 sが得られ、コールドガスと比べて、超小型衛星(10 kg)の推進剤質量を3割以上削減可能な性能が得られた。 -
超小型推進機のためのマイクロプラズマ源とマイクロノズル流れの解析
鷹尾 祥典
2004年3月
学位論文（修士） 単著
京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻
超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途としたマイクロ波励起マイクロプラズマスラスタを対象に、数値計算による性能見積もりを行った。解析にはマイクロプラズマ源とマイクロノズル流れを分けて行い、前者には体積平均モデルとマクスウェル方程式を利用し、後者には2温度モデルに基づくナビエ・ストークス方程式を利用した。分散関係式との比較により表面波の伝播を確認し、また、境界層が支配的なことから、ノズルの全長を短くすることが性能向上に望ましいと分かった。
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Date, S; Omori, R; Izato, Y; Takao, Y
Journal of Propulsion and Power 2025年11月 [査読有り]
担当区分：最終著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 共著
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Takagi, K; Tsukizaki, R; Takao, Y
Journal of Physics D: Applied Physics 58 ( 44 ) 2025年11月 [査読有り]
担当区分：最終著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 共著
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Naemura Momoko, Takao Yoshinori
Review of Scientific Instruments 96 ( 7 ) 073302 - 073302 2025年7月 [査読有り]
担当区分：最終著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Institute of Physics 共著
Recent experiments on ionic liquid electrospray thrusters revealed lower efficiency than expected from time-of-flight (ToF) measurements, despite operating in the purely ionic regime (PIR). This discrepancy was attributed to excessive propellant consumption caused by neutral particles generated during ion emissions. In this study, ToF spectrometry was performed using a channel electron multiplier (CEM) with an externally wetted emitter and two propellants: 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide. ToF measurements confirmed that the thruster operated in the PIR. While the ion species composition remained unchanged with increasing CEM gain, the zero levels of ToF signals differed between conditions with and without ion emissions. Additionally, the CEM signal increased with rising emitter current, even when the ion beam was completely blocked by the deflector gate. These findings indicate that neutrals generated in both acceleration and field-free regions can be directly detected by the CEM. Considering the lower detection efficiency of neutrals compared to that of ions, the number of generated neutral particles was higher than expected, which could explain the excessive propellant mass loss. Such neutral species are overlooked when a metal plate or a Faraday cup is employed as a collector for ToF measurements.
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Mutsukawa, R; Takao, Y; Murata, H; Nagao, M; Murakami, K
ACS Omega 10 ( 21 ) 21731 - 21737 2025年6月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 共著
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Park Insang, Moon Geonwoong, Takao Yoshinori, Jun Eunji
Physics of Plasmas 32 ( 3 ) 033511 2025年3月 [査読有り]
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 共著
総説・解説記事等 【 表示 ／ 非表示 】
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鷹尾 祥典
応用物理 90 ( 5 ) 298 - 302 2021年5月 [査読有り] [依頼有り]
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：公益社団法人 応用物理学会 単著
<p>近年，超小型衛星の利活用が急速に増えており，その活躍の場は地球近傍にとどまらず深宇宙へも飛び出し始めている．そこで必要となるのが小型推進系（マイクロスラスタ）である．スペース，重量などの制約が大きい超小型衛星において，必要な速度増分（⊿<i>v</i>）を達成するには電気推進機が重要な役割を果たすと期待されている．本稿では，その中でもイオンを静電的に加速することで推力を得る，イオンエンジンとエレクトロスプレー推進機の2種類のマイクロスラスタを取り上げ，その特徴と現状の成果，課題について述べる．また，推力には直接寄与しないが，重要な構成要素である電子源についても紹介する．</p>
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鷹尾 祥典
油空圧技術 59 ( 9 ) 12 - 18 2020年9月 [依頼有り]
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア） 出版者・発行元：日本工業出版 単著
その他リンク： https://www.nikko-pb.co.jp/products/detail.php?product_id=4897
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高橋 和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 鷹尾 祥典, 安藤 晃
宇宙太陽発電 5 ( 0 ) 14 - 17 2020年2月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：宇宙太陽発電学会 共著
<p> 磁気ノズルと高周波放電を用いた磁気ノズルRFプラズマスラスタは，外部磁場中の高周波誘導結合またはヘリコン波結合放電によって生成した高密度プラズマを，外部磁場によってプラズマ源出口まで輸送し，磁力線が発散する磁気ノズル領域で起こりうる自発的なプラズマ加速過程，運動量変換過程を利用して推力を発生する電気推進機である．これまで著者らが行ってきた物理研究と，磁気ノズルRFプラズマスラスタの性能改善に関して，その現状を述べる．</p>
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船木 一幸, 中野 正勝, 小紫 公也, 鷹尾 祥典, 横田 茂, 張 科寅, 川嶋 嶺
宇宙太陽発電 5 ( 0 ) 1 - 2 2020年2月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：宇宙太陽発電学会 共著
<p> 電気推進を用いた軌道間輸送機（OTV）の開発における技術的挑戦と克服に関するパネルディスカッションが行われた．太陽発電衛星の輸送では，ペイロードの太陽電池をOTVで利用できる場合，電気推進は特に有効な推進システムとなる．電気推進の推進剤として有力な候補はアルゴンであり，大出力のアルゴン推進機を開発する上での技術的課題が議論され共有された．また太陽発電衛星の実現には打ち上げ機との連携や，OTV全体でのシステム最適化が必要不可欠であり，分野を横断した研究者間の協調と，共通で意識すべき事業戦略（ロードマップ）の策定が重要であると再認識された.</p>
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鷹尾 祥典, 土屋 智由, 長尾 昌善, 村上 勝久
日本航空宇宙学会誌 67 ( 1 ) 5 - 11 2019年1月 [査読有り]
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 共著
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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イオン源
鷹尾祥典，長尾昌善，村上勝久
出願番号：2017-197041 出願日：2017年10月10日
特許番号/登録番号：6927493 発行日：2021年8月10日
出願国：国内
受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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2017年10月 応用物理学会 ミニマルファブを⽤いたエレクトロスプレースラスタの試作
受賞者：⻑尾昌善, 井上直樹, 鷹尾祥典, ⾠⺒憲之, 村上勝久, クンプアン ソマワン, 原 史朗
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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超小型エレクトロスプレー宇宙推進機における「疑似」質量損失機構の解明
研究課題/領域番号：24K01076 2024年4月 - 2027年3月
基盤研究(B)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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効率と安定性のトレードオフ限界を超える超小型直流放電の実現とイオン推進機への応用
研究課題/領域番号：22K18855 2022年6月 - 2025年3月
挑戦的研究 (萌芽)
代表者：鷹尾 祥典
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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微小電極間エレクトロスプレー現象解明による超小型宇宙推進機の多用途化
研究課題/領域番号：21H01530 2021年4月 - 2024年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
代表者：鷹尾 祥典
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 ／ 非表示 】
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
2025年5月 - 2026年2月
宇宙航空研究開発機構 2025年度宇宙工学委員会戦略的開発研究費
担当区分：研究分担者
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
2024年6月 - 2025年2月
宇宙航空研究開発機構 2024年度宇宙工学委員会戦略的開発研究費
担当区分：研究分担者
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
2023年6月 - 2024年2月
宇宙航空研究開発機構 2023年度宇宙工学委員会戦略的開発研究費
担当区分：研究分担者
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
2022年7月 - 2023年2月
宇宙航空研究開発機構 2022年度宇宙工学委員会戦略的開発研究費
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90%超の効率を維持した推力可変な宇宙推進機
研究課題/領域番号：JPMJFR2129 2022年4月 - 2029年3月
科学技術振興機構 創発的研究支援事業
代表者：鷹尾 祥典
担当区分：研究代表者
研究発表 【 表示 ／ 非表示 】
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Ionic Liquid Electrospray Ion Sources for Space Propulsion
Yoshinori Takao [招待有り]
The 243rd ECS Meeting 2023年5月 The Electrochemical Society
開催年月日： 2023年5月 - 2023年6月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：Boston, MA, USA
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Electron transport and plasma instability in ECR plasma discharges for a miniature ion thruster
Yoshinori Takao, Kenta Hiramoto, Kengo Nakamura, Yosuke Sato, and Hiroyuki Koizumi [招待有り]
4th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2020) 2020年10月
開催年月日： 2020年10月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：Remote e-conference
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1cm級磁場印加プラズマ源を対象とした粒子計算と宇宙推進機への応
鷹尾 祥典 [招待有り]
Plasma Conference 2017 公益社団法人 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会,公益社団法人 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会,一般社団法人 日本物理学会,日本学術振興会 プラズマ材料科学第153委員会
開催年月日： 2017年11月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：姫路商工会議所
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3D Particle Simulation for Electron Extraction Mechanisms of a Miniature Microwave Discharge Neutralizer
Kenta Hiramoto, Yuichi Nakagawa, Hiroyuki Koizumi, and Kimiya Komurasaki, Yoshinori Takao
Proceedings of the 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (Propulsion and Energy Forum).<3D Particle Simulation for Electron Extraction Mechanisms of a Miniature Microwave Discharge Neutralizer>
開催年月日： 2016年7月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：Salt Lake City, USA
50-kg級超小型人工衛星に搭載されているマイクロ波放電式イオン推進システムの中和器において、電子がオリフィスから引き出される機構について3次元粒子計算を用いて解析を行った。その結果、プラズマ源内部において生じる静電場の内、周方向成分の電場と径方向の磁場によって生じるE×Bドリフトにより電子が磁場を横切る動きに寄与し、最終的にオリフィス入口に近付き引き出される事が明らかになった。
AIAA-2016-4946 (11 pages) に掲載 -
Validation of a 3D Particle Simulation Model for a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster
Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono, Yuto Sugita, Hiroyuki Koizumi, and Kimiya Komurasaki
Proceedings of the 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (Propulsion and Energy Forum).<Validation of a 3D Particle Simulation Model for a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster>
開催年月日： 2014年7月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：Cleveland, USA
超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途とした静電加速型のマイクロ放電式マイクロイオンスラスタに対し、3次元電磁場解析(FDTD法)と粒子計算(PIC-MCC法)を組み合わせた数値計算モデルで解析を行った。特にプラズマ電流の影響を調べたところ、低電力プラズマのためにプラズマ電流の放電特性に対する寄与は小さい事が明らかになった。また、レーザー吸収分光測定による準安定原子測定結果との比較を行い、原子分布形状および密度のオーダーでの一致が確認できた。
IAA-2014-3829 (8 pages) に掲載
共同・受託研究情報 【 表示 ／ 非表示 】
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
提供機関: 宇宙航空研究開発機構 国内共同研究
研究期間： 2025年05月 - 2026年2月
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
提供機関: 宇宙航空研究開発機構 国内共同研究
研究期間： 2024年06月 - 2025年2月
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
提供機関: 宇宙航空研究開発機構 国内共同研究
研究期間： 2023年06月 - 2024年2月
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将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG
提供機関: 宇宙航空研究開発機構 国内共同研究
研究期間： 2022年07月 - 2023年2月
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90%超の効率を維持した推力可変な宇宙推進機
提供機関: 科学技術振興機構 その他
研究期間： 2022年04月 - 2029年3月
担当授業科目（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2025年度 熱力学Ⅱ
理工学部
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2025年度 推進工学基礎
理工学部
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2025年度 宇宙推進工学
大学院理工学府
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2025年度 熱流体システム設計A
大学院理工学府
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2025年度 熱流体システム設計B
大学院理工学府
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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2024年11月第68回宇宙科学技術連合講演会「優秀賞」 (学生の学会賞等の受賞実績)
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2024年03月第63回航空原動機・宇宙推進講演会「学生優秀講演賞」 (学生の学会賞等の受賞実績)
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2023年12月令和5年度電子デバイス研究会「論文発表奨励賞」 (学生の学会賞等の受賞実績)
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2023年10月第67回宇宙科学技術連合講演会「最優秀賞」 (学生の学会賞等の受賞実績)
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2023年10月第67回宇宙科学技術連合講演会「優秀発表賞」 (学生の学会賞等の受賞実績)
委員歴 【 表示 ／ 非表示 】
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日本航空宇宙学会 第57期電気推進・先端推進部門
2025年03月 - 2026年2月 委員
委員区分：学協会
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京都大学生存圏研究所電波科学計算機実験共同利用・共同研究専門委員会
2024年04月 - 2026年3月 委員
委員区分：学協会
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日本航空宇宙学会 第56期電気推進・先端推進部門
2024年03月 - 2025年2月 委員
委員区分：学協会
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第35回宇宙技術および科学の国際シンポジウム徳島大会プログラム小委員会
2024年02月 - 2025年7月 委員
委員区分：学協会
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Journal of Evolving Space Activities
2023年09月 - 2024年3月 Associate Editor
委員区分：学協会
メディア報道 【 表示 ／ 非表示 】
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多孔質エミッタから放出イオンの理論モデル構築
科学新聞 2024年7月
執筆者：本人以外