熱赤外カメラによる月面閃光の地上観測

• Project/Area Number: 19H01957
• 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: Rikkyo University
• Principal Investigator: 福原 哲哉 立教大学, 理学部, 助教 (70435808)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
• Keywords: 月 / 衝突 / 熱赤外 / 閃光

Outline of Research at the Start

月面への隕石衝突によって生じる閃光の検知を、熱赤外カメラ（波長10ミクロン）を用いた地上観測によって世界で初めて成功させる。実験室内の真空槽でも衝突実験を行って観測と比較し、隕石衝突過程の詳細を明らかにする。従来の可視波長域観測では不得手な月面日照側や薄明時の観測にも挑戦し、将来の月探査機における熱赤外カメラの搭載とそれによる月惑星科学の進展に貢献することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

月面への流星体衝突によって生じる閃光の検知を、熱赤外カメラ(波長10ミクロン)を用いた地上観測によって世界で初めて成功させるため、前年度に製作した非冷却ボロメータモジュールを東北大学が所有するハワイのハレアカラ天文台に設置されたT60望遠鏡のカセグレン焦点に取り付けるための治具の設計を行なった。同時に、遠隔操作で観測を行うためのソフトウエアの整備を行なった。非冷却ボロメータモジュールは、フレームレート60HzのVGAタイプの検出器であるため、16bitのデジタルデータを連続画像として出力するには多量のデータを取り込む必要がある。この要件を満たすため、データをギガビットイーサネットケーブルを介して転送する環境を整えることで、数十ミリ秒の閃光を画像劣化なく検出するために開発したソフトウエアが連続画像を無圧縮で外部の高速記録媒体に保管できることを実証した。
地上観測に先立ち、JAXA宇宙科学研究所の真空槽を利用した衝突閃光実験を継続した。この実験は直径6mmのポリカーボネート球を月面を模擬した砂に真空環境下で衝突させ、その様子を熱赤外カメラを用いて撮像するものであるが、前年度とは真空度や対象となる砂の種類を変えて実験した。これらの結果を用い、撮像時より数ミリ秒前の衝突直後における地表面の温度を、連続画像の全ピクセルを用いて二次元的に算出することに成功した。さらに、衝突によって運動エネルギーから地表面の熱エネルギーへ受け渡される割合を概算した。これにより、月面観測から流星体の衝突エネルギーの地表面への熱的な寄与を定量的に議論できることが示された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Overview of the research work of Dr. Fukuhara in thermal infrared cameras across Hyabusa2, Akatsuki, Wildfire Monitoring and Lunar Flares (2020)
  • Author(s): Fukuhara Tetsuya
  • Journal Title: Impact Volume: 2020 Issue: 5 Pages: 33-35
  • DOI: 10.21820/23987073.2020.5.33
• [Journal Article] Thermophysical properties of the surface of asteroid 162173 Ryugu: Infrared observations and thermal inertia mapping (2020)
  • Author(s): Shimaki Yuri, Senshu Hiroki, Sakatani Naoya, et al.
  • Journal Title: Icarus Volume: 348 Pages: 113835-113835
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113835
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Highly porous nature of a primitive asteroid revealed by thermal imaging (2020)
  • Author(s): T.Okada, T.Fukuhara, S.Tanaka, M.Taguchi, T.Arai, H.Senshu, N.Sakatani, Y.Shimaki, H.Demura, Y.Ogawa, K.Suko, T.Sekiguchi, T.Kouyama, J.Takita, T.Matsunaga, T.Imamura, T.Wada, S.Hasegawa, J.Helbert, T.G.Muller, A.Hagermann, J.Biele, M.Grott, M.Hamm, M.Delbo, N.Hirata, N.Hirata, Y.Yamamoto, A.Miura, et al.
  • Journal Title: Nature Volume: 579 Issue: 7800 Pages: 518-522
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2102-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Commercial Uncooled Microbolometer Camera Applied to 50-kg Class Satellite (2020)
  • Author(s): Fukuhara Tetsuya, Sakamoto Yuji, Kuwahara Toshinori, Sugimura Nobuo, Yoshida Kazuya, Takahashi Yukihiro
  • Journal Title: IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters Volume: 17 Issue: 2 Pages: 332-336
  • DOI: 10.1109/lgrs.2019.2918197
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 衝突閃光のターゲット物性と発光メカニズムの関係 (2020)
  • Author(s): 布施綾太, 阿部新助, 柳澤正久, 福原哲哉, 坂谷尚哉, 長谷川直
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 熱赤外カメラを用いた多孔質標的の衝突加熱に関する実験的研究 (2020)
  • Author(s): 嶌生有理, 長谷川直, 福原哲哉
  • Organizer: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [Presentation] 衝突閃光現象の真空度と発光効率の関係 (2020)
  • Author(s): 布施綾太, 阿部新助, 柳澤正久, 福原哲哉, 長谷川直
  • Organizer: 宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
• [Presentation] The uncooled microbolometer camera for flight (2020)
  • Author(s): Fukuhara Tetsuya
  • Organizer: International Symposium on Dust & Parent Bodies
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Observation of Impact flash at the wavelength of 10 um using Thermal infrared camera (2019)
  • Author(s): Fukuhara Tetsuya, Abe Shinsuke, Yanagisawa Masahisa, Fuse Ryota
  • Organizer: Meteoroids
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Potential thermal infrared camera for Hera mission (2019)
  • Author(s): Fukuhara Tetsuya, Okada Tatsuaki, Tanaka Satoshi
  • Organizer: European Planetary Science Congress (EPSC)-Division for Planetary Sciences (DPS) Joint Meeting
  • Int'l Joint Research