In-orbit demonstration of a compact high-energy electron analyzer toward in-situ multi-point observations of planetary magnetospheres

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01963
• 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: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Shinohara Iku 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, 教授 (20301723)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高島 健 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, 教授 (10298193) ; 寺本 万里子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10614331) ; 三谷 烈史 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, 助教 (70455468)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 放射線変動 / 波動粒子相互作用 / 多点観測 / 超小型衛星 / 高エネルギー電子計測器 / CdTe半導体

Outline of Final Research Achievements

To realize multi-point observations necessary to quantitatively understand the contribution of wave-particle interactions, which is considered one of the essential mechanisms for the acceleration and loss of high-energy electrons in the Earth's outer radiation belt, to the global variation of the radiation belts, we have developed a compact high-energy electron instrument that can be installed on a nano-satellite. By applying a CdTe semiconductor detector to the electron analyzer, we were able to develop an instrument that can measure electrons from 100 keV to 5 MeV, satisfying the severe resource constraints of nano-satellites, and we have completed its installation on a nano-satellite developed by Kyushu Institute of Technology. The high-energy electronic instrument passed the onboard tests without any problems, and the nano-satellite was released into space from the International Space Station.

Free Research Field

太陽・地球惑星系科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高エネルギー電子計測として，Si半導体に加え，高いエネルギーに対する検出効率の高いCdTe半導体を導入することで，1Uサイズでも 5 MeV以上の高エネルギー側までエネルギー分解能の高い計測ができる見通しを示した．この成果は，電力制限の厳しい超小型衛星や深宇宙探査における高エネルギー電子計測の搭載可能性を広げるものである．将来の超小型衛星による超多点観測網に高性能な高エネルギー電子計測器を搭載することで，地球や惑星の全球的な高エネルギー粒子をモニターすることは，科学的な意義だけではなく，宇宙環境変動の高精度予測に向けた観測基盤の獲得することであり，人類の宇宙利用の発展を支えることにつながる．