2014 Fiscal Year Research-status Report
国際宇宙ステーションから広視野・超高解像度撮像の試験観測及び解析手法の開発
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26610156
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齊藤 昭則 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311739)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大気光 / 国際宇宙ステ－ション / 電離圏 / 中間圏 / 熱圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、国際宇宙ステーションからのデジタルカメラによる超高層大気の広視野・超高解像度撮影を科学目的に活用するために、観測手法と解析手法の開発を行った。宇宙飛行士による撮影は、広い視野と高い空間分解能、という長所を持つが、科学目的の観測ではないため、(1)姿勢と視野の情報の不備、(2)輝度情報の不備、(3)分光がされていない、という問題点がある。これらの、問題を解決するための手法を開発し、本研究で行われる試験的観測のデータに加えて、過去に行われた撮像観測のデータも用いて、科学目的でない画像の科学的な利用のための解析手法の開発を進めた。観測としては、国際宇宙ステーションからのデジタルカメラによる観測を2014年5月28日、7月3日、7月25日、8月26日、10月24日、2015年2月16日の6回にわたり実施した。いずれも月光による散乱の少ない新月期であることは共通しているが、観測季節と観測領域を変更し、多様なデータの取得を目指した。高い時間分解能で１回の日陰域だけの観測を行う観測モードと、時間分解能を低くし長時間の観測によって２回の日陰域における観測を行う観測モードとの２つの観測モードを試行した。また最後の観測には使用される機材が新しい機材となったため、より高い感度での観測が可能となり、その性能に合わせた観測モードを設定して観測を実施した。得られた観測データを用いて、解析手法の開発を進め、まず、画像に映っている町灯りを用いて撮影方向、視野幅、撮影位置などの情報を推定する手法の検討を進めた。また、地上校正実験で得られたデータをもとに、撮影された大気光画像データから大気光を２成分に分離することを試みた。こさらに、これらのデータをもとに、広範囲の大気光の強度と発光層高度の推定を行う手法の開発を進めた。
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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
国際宇宙ステーションからのデジタルカメラによる撮像観測を2014年5月28日、7月3日、7月25日、8月26日、10月24日、2015年2月16日の6回にわたり実施できた。撮像環境によって、障害物の写り込みなどによって品質の低いデータとなった観測もあったが、概ね順調に観測され、いずれも大気光の構造の観測に成功しており、一部にはオーロラの観測も行うことができた。2015年2月16日には、新しい機器による撮像が実施でき、高感度化、多画素化による撮像能力の向上を評価するためのデータの取得にも成功した。この国際宇宙ステーションの撮影機材の更新の時期が不確定だったため、地上での校正実験のための新しい機材の入手は来年度となったが、新機材による観測が2月の実施のみだったため、データ解析にはほとんど影響していない。それ以前の５回の観測に関する校正データは旧機種のカメラを借用することによって取得された。これらによってデータの科学的解析も概ね順調に進んでおり、大規模な大気重力波の解明などの成果も出つつある状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、「解析手法の開発」「データベースの作成」「地上校正実験」「地上からの観測の実施」「将来観測計画の作成」を実施していく。
解析手法の開発としては、平成26年度に行われる撮像観測データだけではなく、過去に行 われた撮像データも用いた解析を行う予定である。また、これらのデータを元に撮像データのデータベースの作成を行う。ISSからの宇宙飛行士による撮影画像の多くは公開されているが、超高層大気の撮影を目的としては撮影されず、「偶然」映っているものだけであるため、利用可能な画像がどれだけあるのか、その時刻、場所等が不明である。データベースとして整備する事で、地上観測や他の衛星との同時観測などに併せて利用可能なデータの検索が可能となる。このデータベースには、開発された手法で推定された姿勢視野情報、輝度情報、分光情報だけではなく、撮像領域の雲等の気象データ等も含まれる予定である。これは、宇宙からの撮像において、雲による月光の反射はノイズ源であり、データ解析に重要な情報であるためである。地上校正実験としては、2014年末に国際宇宙ステーションからの撮影に使用される機材がNikon D4に変更になったため、この機種についての校正実験を実施し、将来の撮影への校正データとする。この校正実験は国立極地研究所の積分球や分光計等の設備を用いて行う予定である。また地上からの大気光撮像を実施することによっても実際の大気光に対する校正データの取得を行う。またこれらの知見を元に将来の大気光撮像観測計画に関する検討も進めていく。本研究によって、通常のデジタルカメラを用いて、特に姿勢視野を正確に固定しなくても超高層大気の科学目的に用いられる撮影データが得られるようになるため、国際宇宙ステーションだけでなく、超小型衛星なども視野に入れた観測提案の作成を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
国際宇宙ステーションでの撮影に用いられるデジタル・カメラの機種が従来のNikon D3sからNikon D4へ切り替えられる事が未確定であったため、早期に切り替えが行われる場合に備えて、地上での校正実験及び地上からの観測のためのデジタル・カメラNikon D4の購入を計上していた。実際には機種の切り替えは2014年末となり、本観測としては2015年2月になって初めて新しい機種での観測が実施されたため、本年度内では物品費として計上していたカメラ及びレンズの購入を行わず来年度に購入し校正実験などを行うこととした。2015年2月以外に本年度内に行われた観測の校正は旧機種を用いて行われており、研究に支障はなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
機種の変更が2014年末に行われ、撮像観測にも新しい機種が用いられるようになったため、その新機種を購入して地上での校正実験及び地上からの観測を実施する。その他については計画通りに行われる予定である。
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