衛星間ドプラーによる3次元軌道決定方法の開発

• 研究課題/領域番号: 16540391
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 花田 英夫 国立天文台, 電波研究部, 助教授 (60132677)
• 研究分担者: 河野 裕介 国立天文台, 電波研究部, 上級研究員 (00370106) ; 松本 晃治 国立天文台, 電波研究部, 主任研究員 (30332167) ; 鶴田 誠逸 国立天文台, 電波研究部, 研究技師 (10260019) ; 河野 宣之 国立天文台, 電波研究部, 教授 (10186116) ; 日置 幸介 北海道大学, 理学研究科, 教授 (30280564)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 3次元軌道決定 / 人工衛星 / ドプラー計測 / 重力場 / 相関位相 / 位相雑音 / 電離層

研究概要

本研究では、ドプラー計測に影響する誤差要因を見直し、これまで補正方法が確立していない電離層・中性大気の影響と位相雑音の影響の新しいモデルを構築し、ドプラー計測そのものの精度の画期的な向上を図る。そのために、まずドプラー観測の衛星搭載機の周波数安定度・位相雑音について、特に衛星の回転が与える位相変動への影響のモデル化を行った。つぎに、月周回衛星の軌道を3次元的に観測することが、月の重力場推定にとってどれだけ効果的であるかを示すために、ドプラー計測とVLBIを組み合わせた3次元軌道決定についてシミュレーションを行い、とくにドプラー計測にVLBIを組み合わせることによって、低次の重力場の精度が向上し、ドプラー観測では感度が低い、月の縁辺部の重力場の精度が向上することを明らかにした。さらに、それらを組み合わせることによって、ドップラ計測を用いた月惑星重力場を最も高精度に求める手法を獲得し、実際にどの程度重力場推定精度が向上するのかの研究を行い、1年間のミッションによって得られる月重力場モデルの推定精度に関して、VLBI観測を行った場合と行わなかった場合の比較を行った結果、VLBI観測を行うことで全ての次数において精度が向上し、一番恩恵を受けるのは2次の係数であり、2.6倍の精度向上が期待され、3次および13次から33次の係数についても2倍以上の精度向上が期待されることを示した。2次の係数は、核の大きさ、マントルの密度分布といった基本的な内部構造を制約する慣性能率と結びついているので。VLBI観測を組み合わせた3次元の観測によって、月の核の大きさまで議論できる可能性が高くなることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] VLBI for Better Gravimetry in SELENE (2007)
  • 著者名/発表者名: 花田英夫・他
  • 雑誌名: Advanced Space Research (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Same-beam differential VLBI technique using two satellites of SELENE (2007)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会・他
  • 雑誌名: Advanced Space Research JASR8707
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of Phase Characteristics of Telescopes on Same-Beam Differential VLBI (2007)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会・他
  • 雑誌名: IEEE Trans., Antenna and Propagation 55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Same-beam differential VLBI technique using two satellites of SELENE (2007)
  • 著者名/発表者名: Liu, Q., Matsumoto, K., Kikuchi, F., Ping, J., Asari, K., Tsuruta, S., Hanada, H., Kawano, N.
  • 雑誌名: Advanced Space Research JASR8707(in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of Phase Characteristics of Telescopes on Same-Beam Differential VLBI (2007)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., Kikuchi F., Tsuruta S., Matsumoto K., Hanada H, Kameya O., Tamura Y., Asari K., Kawano N.
  • 雑誌名: IEEE Trans., Antenna and Propa. 55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] VLBI for Better Gravimetry in SELENE (2007)
  • 著者名/発表者名: Hanada H., 他
  • 雑誌名: Advanced Space Research (印刷中)
• [雑誌論文] Same-beam differential VLBI technique using two satellites of SELENE (2007)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., 他
  • 雑誌名: Advanced Space Research JASR8707
• [雑誌論文] Effect of Phase Characteristics of Telescopes on Same-Beam Differential VLBI (2007)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., 他
  • 雑誌名: IEEE Trans.,Antenna and Propagation 55
• [雑誌論文] 月探査機SELENEの2衛星による同一ビーム相対VLBI観測技術 (2006)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会・他
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J89-B ページ: 602-617
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Same-beam differential VLBI technology using two satellites of the SELENE spacecraft (2006)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., Matsumoto, K., Kikuchi, F., Ping, J., Asari, K., Hanada, H., Kawano, N.
  • 雑誌名: IEICE Trans.Comm.(in Japanese) J89-B ページ: 602-617
  • NAID: 110007378795
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 月探査機SELENEの2衛星による同一ビーム相対VLBI観測技術 (2006)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会, 他
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 (印刷中)
• [雑誌論文] Gravimetric Missions in Japanese Lunar Explorer (2005)
  • 著者名/発表者名: 花田英夫・他
  • 雑誌名: Proc. XXVIIIth General Assembly of International Union of Radio Science (URSI) 28 ページ: 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selenodetic observation using RSAT/VRAD mission instruments (2005)
  • 著者名/発表者名: 岩田隆浩・他
  • 雑誌名: Proc. 38th ISAS Lunar and Planetary Symposium 38 ページ: 84-87
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SELENEの同一ビーム相対VLBI観測技術 (2005)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会・他
  • 雑誌名: 第27回太陽系科学シンポジウム集録 27 ページ: 69-72
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gravimetric Missions in Japanese Lunar Explorer (2005)
  • 著者名/発表者名: Hanada, H., Iwata, T., Namiki, N., Kawano, N., Asari, K., Ishikawa, T., Kikuchi, F., Liu, Q., Matsumoto, K., Noda, K., Ping, J., Tsuruta, S., Iwadate, K., Kameya, 0., Kuji, S., Tamura, Y., Hong, X., Aili, Y., Ellingsen, S.
  • 雑誌名: Proc. XXVIIIth General Assembly of International Union of Radio Science (URSI)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Selenodetic observation using RSAT/VRAD mission instruments (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwata, T., Namiki, N., Hanada, H.
  • 雑誌名: Proc. 38th ISAS Lunar and Planetary Symposium ページ: 84-87
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Same-beam differential VLBI technology for SELENE (2005)
  • 著者名/発表者名: Liu Q., Matsumoto, K., Kikuchi, F., Ping, J., Asari, K., Hanada, H., Kawano, N.
  • 雑誌名: Proc. 27th ISAS Solar System Science Symposium(in Japanese) ページ: 69-72
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Gravimetric Missions in Japanese Lunar Explorer (2005)
  • 著者名/発表者名: Hanada, H. et al.
  • 雑誌名: Proc.XXVIIIth General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), 28 ページ: 1-4
• [雑誌論文] Selenodetic observation using RSAT/VRAD mission instruments (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwata, T. et al.
  • 雑誌名: Proc.38th ISAS Lunar and Planetary Symposium 38 ページ: 84-87
• [雑誌論文] SELENEの同一ビーム相対VLBI観測技術 (2005)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会, 他
  • 雑誌名: 第27回太陽系化学シンポジウム集録 27 ページ: 69-72
• [雑誌論文] VLBI observation of narrow bandwidth signal from the spacecraft (2004)
  • 著者名/発表者名: 菊池冬彦・他
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 56 ページ: 1041-1047
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] New method of measuring phase characteristics of antenna using Doppler frequency measurement technique (2004)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会・他
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Antennas and Propagation 52・12 ページ: 3312-3318
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] VLBI observation of narrow bandwidth signals from the spacecraft (2004)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, F., Kono, Y., Yoshikawa, M., Sekido, M., Ohnishi, M., Murata, Y., Ping, J., Liu, Q., Matsumoto, K., Asari, K., Tsuruta, S., Hanada, H., Kawano, N.
  • 雑誌名: Earth Planets Space 56 ページ: 1041-1047
  • NAID: 10017466349
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] New method of measuring phase characteristics of antenna using Doppler frequency measurement technique (2004)
  • 著者名/発表者名: Liu, Q., Tsuruta, S., Asari, K., Ping, J., Kikuchi, F., Matumoto, K., Kawano, N.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Antennas and Propagation 52 ページ: 3312-3318
  • NAID: 40007317000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] VLBI observation of narrow bandwidth signals from the spacecraft (2004)
  • 著者名/発表者名: 菊池冬彦, 河野裕介, 松本晃治, 鶴田誠逸, 花田英夫, 河野宣之他
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 56 ページ: 1041-1047
  • NAID: 10017466349
• [雑誌論文] New method of measuring phase characteristics of antenna using Doppler frequency measurement technique (2004)
  • 著者名/発表者名: 劉 慶会, 鶴田誠逸, 松本晃治, 河野宣之他
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Antennas and Propagation 52・12 ページ: 3312-3318
  • NAID: 40007317000
• [雑誌論文] A simulation study for anticipated accuracy of lunar gravity field model by SELENE tracking data
  • 著者名/発表者名: 松本晃治・他
  • 雑誌名: Advanced Space Research (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] VRAD (differential VLBI RADio Sources) used for gravimetry in SELENE
  • 著者名/発表者名: Hanada, H., Iwata, T., Kawano, N., Namiki, N., Asari, K., Ishikawa, T., Kikuchi, F., Liu, Q., Matsumoto, K., Noda, H., Tsuruta, S., Goossens, S., Iwadate, K., Kameya, 0., Tamura, Y., Hong, X., Ping, J., Aili, Y., Ellingsen, S., Schlueter, W.
  • 雑誌名: Advanced Space Research JASR8707
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A simulation study for anticipated accuracy of lunar gravity filed model by SELENE tracking data
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, K., Hanada, H., Goossens, S., Tsuruta, S., Kawano, N., Namiki, N., Iwata, T., Rowlands, D.
  • 雑誌名: Advanced Space Research JASR8707
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A simulation study anticipated accuracy of lunar gravity field model by SELENE tracking data
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, K., 他
  • 雑誌名: Advanced Spasce Research (印刷中)