2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Solar-Terrestrial Environment Prediction as Science and Social Infrastructure |
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| Project/Area Number |
15H05813
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
石井 守 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所宇宙環境研究室, 室長 (20359003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 裕之 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30345011)
佐藤 達彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (30354707)
齋藤 享 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, 上席研究員 (40392716)
中村 雅夫 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60373445)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 電波伝搬 / 衛星帯電 / 航空機被ばく / 誘導電流 / ハザードマップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、宇宙天気現象による電波伝搬異常、衛星帯電、被ばくについての研究開発および、宇宙天気災害ハザードマップの作成を進めている。
【電波伝搬異常】3次元短波伝搬シミュレータ”HF-START"について、実証実験として国内の観測拠点に短波受信機を設置しシミュレータとの比較を行った。また電離圏モデルとして、簡易なIRIモデルに加え、GAIAモデルおよびリアルタイム電離圏モデルを入力として用いることができるよう開発を進めた。GNSSの利用に影響を与えるL帯については、仏CNESとの共同研究契約を締結し、開発を開始した。
【衛星帯電】表面帯電については、衛星帯電モデル（MUSCATおよびSPIS)が必要とするパラメータについて、磁気圏MHDモデルから算出するスキームを開発した。また、SPISを用いた準天頂衛星のモデルを開発した。深部帯電については、1次元の簡易モデルを仮定し、過去の電子フラックスデータを用いた積算電荷密度の計算を行った。
【被ばく】被ばく線量指定システムWASAVIESの開発を進めた。計算アルゴリズムの地球軌道への拡張、および航空機被ばくに関するWebシステムの開発を行ってきた。前者については、JAXAが開発したISSのモデルを用い、宇宙飛行士の被ばく線量を推定した後に過去のイベント時の線量計の測定結果と比較した。後者については、通常時には1日単位、イベント発生時には5分単位で計算した被ばく線量率を表示するシステムを作成、公開に向けて最終調整を行っている。
【宇宙天気災害ハザードマップ】電力網への影響、衛星運用への荷電粒子の影響、衛星運用への中性大気の影響、航空機・地上人体被ばくへの影響および電波利用への影響について、太陽活動から実際の影響についての最悪値を定量的に議論した。その結果、太陽フレアから地球への影響の関係が必ずしも線形ではないことなどの課題が新たに指摘された。
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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
電波伝搬異常のうち短波伝搬についてはシミュレータおよび電離圏モデルが完成し、既に実利用のためのインターフェースの作成に取り掛かっている。L帯の伝搬についても、CNESとの共同研究のもとに伝搬モデルの実装が可能な状況であり、今後1年間で完成の見込みである。
衛星帯電については、表面帯電についてSPISを用いたモデルが開発されている。また深部帯電についても1次元モデルの仮定の下に積算電化密度の計算を行っている。今後、衛星スペックが公開されているいくつかの例について実証検討し、公開する方針で達成可能と考えている。
被ばくについては既に基本目標である航空機被ばく警報システムを完成、Webでの公開もほぼ完了している。更に発展目標である地球軌道への拡張を行い、論文化を進めていることからその進捗は予定を大きく上回るものとなっている。
宇宙天気災害ハザードマップについては、すでに第1部を完成させ、第2部の検討も進められている。太陽フレアとコロナガス、磁気擾乱等との関係が必ずしも線形ではないことなど、新たに指摘された課題について検討を行うとともに、今後1年間で完結したドキュメント作成を行うことは十分可能であると考える。また、「人工衛星に対する大気ドラッグの影響」について、当初は課題として含んでいなかったがすでに検討を始めており、この点では予定を上回る検討を進めている。
以上の進捗状況から、本研究は当初の想定通り進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究活動の期間が残り1年となったことから、それぞれのサブテーマについて以下のようにまとめていきたい。
電波伝搬異常については、L帯伝搬の部分をCNESとの共同研究のもとにモデルの実装を行うとともに、Webインターフェースを作成し短波伝搬異常のモデルと共に公開する。
衛星帯電については、表面帯電および深部帯電について、人工衛星の形状・材料等が公開されているものについての計算を行い、与えられた宇宙環境の下で脅威にさらされている部分がどこかを示すモデルを開発し、ショーケースとして公開することで成果を示す。
被ばくについては、航空機被ばく警報システムを公開し、実際に国際民間航空機関（ICAO）等に情報を提供することによりフィードバックを受け、その利用価値を更に高める検討を進める。また、宇宙軌道での検討結果について論文化を進める。
宇宙天気災害ハザードマップについては、第2部として宇宙天気現象が社会生活に与える提供的な議論をまとめるとともに、第3部として電力網への影響および航空運用への影響についての経済インパクトを試算する。
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