極域大気レーザセンシング：中性大気温度風速の下部熱圏観測・年間観測への進化
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21H04516
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
川原 琢也 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (40273073)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 透 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 主任研究員 (40759833)
野澤 悟徳 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60212130)
斎藤 徳人 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (90333327)
津田 卓雄 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (90444421)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
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| Keywords | ナトリウムライダー / ファラデーフィルタ / 宇宙天気 / 電離圏擾乱 / 熱圏中性大気 / 下部熱圏 / Naライダー / 昼間観測 / 磁気光学フィルタ / レーザ / Naセル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではノルウェーに設置したナトリウムライダーの観測高度領域を下部熱圏(200km)以下まで拡大し、これまで観測の空白領域だったこの領域の温度と風速の定常観測を行う。レーダーによる電離大気観測とライダーによる中性大気観測により、北極域において観測的に電離大気-中性大気相互作用を明らかにする。観測結果を大気モデルに組み込むことで、宇宙天気予報による電波障害予報などの精度を上げる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、北極で運用しているナトリウムライダーを下部熱圏（80 km-200 km）まで拡張することを目的とする。昼間（北極域夏季）観測も同時に可能になる。その基盤技術となる、背景光を光学的に排除する超狭帯域光学フィルタを開発・校正し、それに特化した受信系開発とハウジング、それらを輸送、設置して、現地での観測結果の検証まで行うのが研究の目的である。3年目までを国内開発、観測準備に割り当て、4年目に現地に輸送・設置・調整、5年
目に観測で検証を行う。
磁気光学フィルタの中心部であるNaセルの開発は、前年度のアルミボディでの試作品を踏まえて、単結晶サファイアボディのセル製作を開始した。単結晶サファイアは高温ナトリウム蒸気に対して極めて強い耐性を持ち、継続的なライダー観測には不可欠で、本研究での開発目標である。ただし、ダイヤモンドに次ぐモース硬度であること、加工、接合が極めて困難であること、などでセル形状への加工が大きな課題となっている。その課題は半導体分野の最新技術を応用することで対応しているが、セル形状に応用するところでの課題もあり、問題点の洗い出しを行いながら開発を進めた。
超狭帯域である磁気光学フィルタの透過率計測には、589nm近辺の波長スキャンが可能なレーザ光源と、絶対波長目盛を決めるための指標としてのドップラー飽和分光計測手法が前年度確立できた。本年度はフィルタの透過率計測を行い、シミュレーションでの予測と比較検討してきた。概ね計測はできているがさまざまな問題が露呈しており、現在は計測データの処理手法に関して検証中である。
受信系に関しては、新規に導入する受信望遠鏡の整備、開発するフィルタまでの光学設計と製作、検出器の選定、など行い、一部を仮組したり光学実験でシステムの検証を行ってきた。単に組み立てのみならず、光学実験系を組み、検証実験を行いながら開発を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
全体の進度としてはやや遅れをとっている状態ではあるが、一つ一つ検証を行いつつ進めていることで、計画を大幅に変更するような状態ではない。むしろ個々に完成度が高い状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年度目は観測コンテナの購入、観測仕様に改造、整備、が大きなプロジェクトとなる。4年度目の輸送のタイミングに合わせる必要がある。望遠鏡を含む受信光学系の製作は引き続きすすめ、検証を行ないながら進めていく。全体としては順調に進んでいるが、コンテナと受信系を輸送する4年目までに準備を進めるという時間制約の中で各項目を進めていく。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
