2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a small muography instrument to map subsurface structures for a mobile planetary-exploration robot
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17H02953
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮本 英昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00312992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石上 玄也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90581455)
田中 宏幸 東京大学, 地震研究所, 教授 (20503858)
尾崎 正伸 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, 准教授 (90300699)
日野 英逸 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (10580079)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ミュオグラフィ / 惑星探査 / 内部構造 / ミュオン / シンチレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽系固体天体探査において、浅部地下構造は今後極めて重要な探査対象となる。地下構造の理解には密度構造の把握が決定的に重要であるため、これを直接的に計測できるミュオグラフィ技術は惑星探査にとって魅力的である。実際の探査においてミュオグラフィを適用するには、探査機搭載に向けた装置の低リソース化（小型化、省電力化）が必須となるが、装置の小型化は検出器受光部の面積縮小を意味し、これはミュオンの検出効率を低下させる。その意味で惑星探査に利用できる適切な大きさのミュオグラフィ装置の検討がまず必要であった。本研究は特に火星を対象とした観測成立性を検討し、十分な積分時間さえ取れれば超小型装置であっても意義深い探査が行えることを確認した。本研究で試行錯誤を繰り返した後、64本のシンチレータ(2×2×30 mm3)と受光領域が64に区切られたフォトダイオードから成るミュオン検出器セット（2個セット）を作成した。ミュオンがシンチレータに入射し発生する微弱な光をフォトダイオードが検出することで、ミュオンを観測する。室内でのキャリブレーション等で機器の基本性能を確かめ、さらに野外実証も実施した。検出器の向きや対象構造物を変化させながら、約5カ月間、開発装置で巨大物（建物や地下構造等）のミュオン検出実験を行い、小型ミュオグラフィ装置として機能する（観測値とシミュレーション値や理論値がよく一致する）ことが分かった。本研究で開発された超小型ミュオグラフィー装置は、サイズ10×10×15 cmであり、ローバ等への搭載性も極めて良いものとなった。ロボット部についても、ロボット搭載レーザ距離計による局所的な地形図の獲得と，それらを統合する大局地図生成手法の開発し、ロボット搭載360度カメラによるカラー環境情報取得と走行領域の判断手法を開発し、フィールド試験で実証できた。以上、予定していた課題はほぼ達成された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
