Construction of a visible near-infrared spectroscopic data analysis model for lunar and planetary exploration targeting rock samples.

• Project/Area Number: 19H01953
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: SAIKI Kazuto 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50292363)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
• Keywords: 月 / 月探査 / 近赤外分光 / リモートセンシング / 水資源探査 / SLIM / LUPEX / 可視分光 / 月惑星探査 / 人工岩石 / 凍土 / 岩石組織 / 月極域探査 / 氷検出 / レゴリスシミュラント / 着氷

Outline of Research at the Start

現在の月・惑星探査における可視・近赤外波長領域のリモートセンシングは、地表がレゴリスで覆われいることを前提とした光散乱モデルで解析されている。しかし、今日の月惑星探査では観測する対象はレゴリスだけでなく岩石へとシフトしつつある。そこで、岩石試料を、構成鉱物の種類や体積比を制御して合成し、分光観察することで、火成岩や凍土など、密に結合した組織に対応した分光データ解析モデルをつくり、月惑星の可視・近赤外リモートセンシングデータ解析技術の革新をめざす。

Outline of Final Research Achievements

In the SLIM mission, rocks would be observed by visible and near-infrared spectroscopy. We found that grain boundaries of plutonic rocks are not effective reflecting surfaces through observations of artificial rock. On the other hand, natural igneous rocks often exhibit reflections that enhance the sensitivity of spectroscopic observations. The relationship between rock texture and absorption characteristics was organized.
Furthermore, for the LUPEX mission, a technique to make small ice particles on mineral surfaces was established. Through spectroscopic observations of the artificial permafrost, a method was proposed to estimate the ice calibration curve based on the reflectance spectrum and particle size of regolith. Additionally, ice was confirmed to adhere in a granular form through icing in a vacuum, suggesting the possibility of water molecules infiltrating underground during icing.
These achievements will contribute to the mantle material observation of future lunar missions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

JAXAがこれから行う二つの月探査計画、小型月着陸実証機（SLIM）と月極域探査計画（LUPEX）には本研究代表者が開発リーダーを務める地質探査用の可視近赤外分光カメラが搭載されている。前者は月のマントル物質の化学組成推定、後者は月の凍土の氷の定量が目的であるが、その両者において、観測精度を上げ月の起源の解明や月氷資源の分布の解明に貢献することができる。また、可視近赤外分光法を活用する他の月惑星探査の既存のデータ解釈や、今後のデータ取得の質を向上させる効果がある。

Research Products

• [Journal Article] Development of a micro-ice production apparatus and NIR spectral measurements of frosted minerals for future lunar ice exploration missions (2021)
  • Author(s): Aoi Ogishima, Kazuto Saiki
  • Journal Title: Icarus Volume: 357 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114273
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 月資源開発から始まる人類の宇宙フロンティア進出 (2021)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Journal Title: 宇宙航空環境医学 Volume: 58 Pages: 6-9
• [Presentation] 近赤外画像分光装置ALIS：Advanced Lunar Imaging Spectrometer (2023)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Organizer: Lunar Polar Exploration Workshop No.5
  • Invited
• [Presentation] Advanced Lunar Imaging Spectrometer (ALIS) for Lunar Polar Exploration (LUPEX) project (2023)
  • Author(s): Kazuto Saiki, Yusuke Nakauchi, Noboru Ebizuka, Takayuki Okamoto, Yoshiko Ogawa, Masahiro Kayama, Kohei Kitazato, Minoru Sasaki, Hirohide Demura, Hiroshi Nagaoka, Teruyuki Hirano, Takashi Mikouchi, Yutaka Yamagata, Yoshiaki Ishihara, Ryusuke Nishitani, Hiroyasu Mizuno, and Dai Asoh
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 2023 50th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SLIM着陸機搭載マルチバンドカメラMBCの開発完了報告 (2022)
  • Author(s): 佐伯和人、仲内悠祐、大竹真紀子、佐藤広幸、石原吉明、長岡央、本田親寿、白石浩章、 山中千博、前田孝雄、西谷隆介、荒木亮太郎、加藤礼也、坂井真一郎、澤井秀次郎、 福田盛介、櫛木賢一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 月極域氷探査のための着氷鉱物粉体の近赤外分光観測：鉱物種と粒径の差異が氷吸収強度に与える影響 (2022)
  • Author(s): 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 月の永久影領域における水分子のコールドトラップシミュレーション (2022)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [Presentation] 月極域氷の含水量を推定するためのレゴリス反射率から水氷検量線を求める手法の開発 (2022)
  • Author(s): 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [Presentation] 月極域探査にむけた着氷月レゴリスシミュラントの近赤外スペクトル測定 (2022)
  • Author(s): 加藤礼也、佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [Presentation] Method for Estimating the Slope of the Ice Calibration Curve for Lunar Frosted Regolith from the NIR Spectrum of Dry Regolith (2022)
  • Author(s): Ryotaro Araki and Kazuto Saiki
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Two Types of NIR Spectral Camera for Lunar Missions SLIM and LUPEX (2021)
  • Author(s): K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, K. Kushiki, N. Ebizuka, M. Sasaki, T. Okamoto, M. Kayama, H. Demura, K. Kitazato, Y. Ogawa, T. Mikouchi, and T. Hirano
  • Organizer: 52nd Lunar and Planetary Science Conference 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 月極域探査のための画像分光カメラALISの開発 (2021)
  • Author(s): 佐伯 和人, 仲内悠祐, 小川佳子, 鹿山雅裕, 北里宏平, 出村裕英, 長岡央,平野照幸, 三河内岳, 海老塚昇, 岡本隆之, 佐々木実, 山形豊, 石原吉明, 唐牛譲, 水野浩靖
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] 月極域探査のための画像分光カメラ ALIS の仕様と開発状況 (2021)
  • Author(s): 佐伯和人, 仲内悠祐, 海老塚昇, 岡本隆之, 小川佳子, 鹿山雅裕, 北里宏平, 佐々木実, 出村裕英, 長岡央, 平野照幸, 三河内岳, 山形豊, 石原吉明, 唐牛譲, 水野浩靖
  • Organizer: 日本惑星科学会2021年秋季講演会
• [Presentation] 月極域探査のための鉱物種と粒径が異なる着氷鉱物粉体の近赤外分光観測 (2021)
  • Author(s): 荒木亮太郎, 佐伯 和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2021年秋季講演会
• [Presentation] 近赤外分光による月の水氷資源探査の試み (2021)
  • Author(s): 佐伯和人，仲内悠祐，海老塚昇，岡本隆之，小川佳子，鹿山雅裕，北里宏平，佐々木実，出村裕英， 長岡央，平野照幸，三河内岳，山形豊，石原吉明，唐牛譲，水野浩靖
  • Organizer: 第65回宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] Development of Two Types of NIR Spectral Camera for Lunar Missions SLIM and LUPEX (2021)
  • Author(s): K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, K. Kushiki, N. Ebizuka, M. Sasaki, T. Okamoto, M. Kayama, H. Demura, K. Kitazato, Y. Ogawa, T. Mikouchi, and T. Hirano
  • Organizer: 52nd Lunar and Planetary Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 月着陸実証計画 SLIM および月氷探査計画 LUPEX における可視近赤外分光観測の戦略 (2020)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 月面に露出した深成岩の観測のための、焼結人工岩石の鉱物境界面の分光学的性質の研究 (2020)
  • Author(s): 松井俊樹, 佐伯 和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 月極域氷探査に向けた、粒径と種類が異なる鉱物粉体に付着した氷の近赤外スペクトルによる定量 (2020)
  • Author(s): 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 月極域氷探査のための微量氷着氷実験装置の活用と月模擬土壌を用いた近赤外スペクトル観測 (2020)
  • Author(s): 荒木亮太郎, 荻島葵, 佐伯和人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [Presentation] Preparation status of Multi-Band Camera onboard SLIM lander (2020)
  • Author(s): K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, and K. Kushiki
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 月で火山探査を実現するための戦略 (2020)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2020年大会
  • Invited
• [Presentation] 月着陸実証計画 SLIM および月氷探査計画 LUPEX における可視近赤観測の観測の戦略 (2020)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 月極域探査のためのハイパースペクトルカメラの開発 (2019)
  • Author(s): 佐伯和人、荻島葵、大前宏和、三宅俊子、天野高
  • Organizer: 第63回宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] 着氷模擬月土壌の近赤外スペクトル観察 (2019)
  • Author(s): 荻島葵、五十嵐優也、佐伯和人
  • Organizer: 日本惑星科学会2019年秋季講演会
• [Presentation] 月リモートセンシングのための人工火成岩の合成と分光観測 (2019)
  • Author(s): 荒木亮太郎、佐伯和人、小木曽哲
  • Organizer: 日本惑星科学会2019年秋季講演会
• [Presentation] 月極域探査ミッションの推進に向けた科学的アプローチ (2019)
  • Author(s): 鹿山雅裕、橋爪光、長岡央、佐伯和人、山中千博、晴山慎、大竹真紀子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Book] 月はすごい (2019)
  • Author(s): 佐伯和人
  • Total Pages: 220
  • Publisher: 中央公論新社
  • ISBN: 9784121025609