2022 Fiscal Year Research-status Report
静止・中高度軌道衛星帯電評価用環境データベースと国際標準規格モデルの作成と応用
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22K04619
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中村 雅夫 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60373445)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 衛星帯電 / 衛星帯電環境データベース / 衛星帯電環境モデル / 宇宙天気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、衛星観測データから衛星表面帯電を引き起こす宇宙プラズマ環境をデータベース化して、静止・中高度軌道の衛星帯電位評価用のプラズマ環境モデルの作成を目的としている。2022年度の成果は以下のとおりである。
中高度軌道を2機編隊飛行するVan Allen Probe衛星は、遠地点を静止軌道付近に、近地点を低軌道に持ち内部磁気圏の広い領域を観測している。その観測データを用いて、衛星帯電が観測されたプラズマ環境について調べた。地球半径の約４倍よりも内側のプラズマ圏と呼ばれる地球起源の濃い低温プラズマが存在している領域では、オーロラ電子降り込み領域を除きごく浅い帯電しか起こらない。また、この科学観測衛星は高精度の観測を行うためにほぼ衛星表面全体に導体処理を施し構体と導通して等電位になっており、日照領域と日陰領域で帯電の様子が異なる。
地球の日陰のプラズマ圏外の領域では、マイナス1 kV以下になる深い帯電が時折観測される。衛星電位は陽子フラックスのエネルギースペクトルのカットオフから求めた。その衛星電位を用いて電子フラックスのエネルギースペクトルからモーメント法で電子密度と温度を求めた結果、深い帯電を引き起こすのは、電子の密度が0.3 /cc以上かつ電子温度が2 keV以上の場合で、電子密度と温度との積と衛星電位に相関が見られた。粒子フラックスのエネルギースペクトルを基に解析することで、温度・密度の公開データと帯電電位の間の相関の悪いデータ群を修正できた。また、深い帯電事象とサブストームに伴う地磁気活動指数とも関係も示した。
日照では、日射面から光電子が放出されるためプラズマ圏外領域でも負に深く帯電することはなかった。しかし、サブストームに伴い夜側から朝側の領域で高エネルギー電子フラックが増大により、浅い負の帯電が観測され、その分布と頻度を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Van Allen Probe衛星のような科学観測衛星では高い精度のプラズマ観測データが得られる一方で、観測される衛星電位は一般的な商用衛星で予想される衛星電位とは限らない。特に、Van Allen Probe衛星は、日照時に帯電しても大部分がマイナス数V程度、深く帯電してもマイナス百V程度で、日陰時と異なり衛星電位とプラズマ環境と相関が明らかになっていない。そのため、一般的な衛星に対して帯電評価ができるプラズマ環境の適切なデータベース化の方法を研究中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、あらせ衛星の観測データを含め解析する観測データ増やして、粒子フラックスのエネルギースペクトルデータに基づいて、プラズマ環境のデータベースを作成する。衛星表面帯電を引き起こすプラズマ環境の特徴を明らかにし、帯電・放電のリスク評価用のプラズマ環境モデル化とそれを用いた評価手法の研究をおこなう。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、本研究課題採択前に、関連する研究で衛星データ解析が可能な計算機と解析ソフトを導入して設置予定場所に設置し解析環境を構築していたため、解析用計算機の購入を先送りして研究を進めた。次年度以降、解析する衛星データを増やして研究を行っていくため当初予定していた解析用計算機を購入し研究をおこなう。また、国内外の学術会議のオンライン化や現地参加調整がつかなかったことによる旅費未使用も生じた。これらは、次年度に開催される国内外会議での成果発表に利用する予定である。
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