時間変動重力場観測による金星・火星大気のモニタリング

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K13565
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 山本 圭香 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (40452263)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 衛星重力観測 / 時間変動重力場 / 惑星大気

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、金星大気・火星などにおける、地球の大気とは異なる変動特性を持つ惑星大気の循環を、表層における質量の移動として考え、時間変動重力場観測によって捉える衛星重力ミッションの設計・検討をおこなうことを目的としている。本年度は、応募者がこれまで独自に開発してきた地球周回衛星の軌道推定および地球重力場推定のためのソフトウェアのパフォーマンスを向上させ、また、本研究で必要とされる数値シミュレーションのために利用できるようにすることを目指し、主として下記の項目について、開発、改良をおこなった。(1) ソフトウェアの計算速度向上のためのアルゴリズムの改良。ソフトウェア中で行われる軌道積分の方法を改訂することにより、プログラムの速度を大幅に向上させることに成功した。(2)これまでのプログラムは、現実の衛星から取得されたデータの解析を主目的としており、数値的なシミュレーション用に作られたものではなかったため、本研究遂行のために、可変な感度、観測期間、軌道、衛星数等の条件に対して容易に重力場観測・復元のシミュレーションができるよう仕様を改良した。
また、本研究で観測対象とする地球および惑星大気の動的な特性の調査をおこなった。各惑星に対し、注目すべき大気の現象についての情報を収集するとともに、その空間的スケール、時間的スケールに関する情報を整理し、次年度以降に実施するシミュレーションのための準備をおこなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度の研究計画では、重力観測/重力場推定のためのシミュレーションプログラムの作成、および金星、地球、火星大気の空間・時間特性についての調査を1年目の実施項目として挙げており、これに基づいて研究をおこなったが、プログラム改訂のうち、
現状の地球周回衛星のみを想定した仕様から惑星周回軌道衛星の追跡のための仕様への改良、および、地球観測の場合に用いる地球時(TT)ではなく、原点を太陽系重心に移すための相対論的補正を含む太陽系力学時(TDB)に対応したシミュレーションがおこなえる仕様への改良は、現在、進行中である。その点で、若干、研究の進捗に遅れが生じているが、これは他の作業とも並行して実施可能な内容であり、予定していた3年間の研究遂行に大きな支障、変更をもたらすものではない。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従って予定通り研究を推進していく。2年目の前半は、1年目に整備したプログラムを用い、まずは地球において、大気データを用いた試験的な物理設計シミュレーションをおこない、シミュレーションの手法を十分に確立する。また、1年目から実施しているプログラムの改良（惑星周回軌道衛星の追跡への対応、TDBへの対応）も継続しておこなっていく。ここで確立された手法に基づき、2年目後半から3年目にかけては、金星大気、火星大気観測のためのミッション設計をおこない、最終的に、従来の手法による気象観測結果から得られる情報に、時間変動重力場観測から期待される成果を加えることによって、惑星大気の理解がどの程度改善するのかを、その誤差レベル、空間、時間解像度、定量性、地球との比較などの側面から評価する。また成果は国内外の学会、論文誌を通じて積極的に公表していく予定である。