波動粒子相互作用によるプラズマ加熱過程解明を目指した磁場波形取得観測器の開発

• 研究課題/領域番号: 17H02970
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 京都大学 (2020-2021); 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2017-2019)
• 研究代表者: 松岡 彩子 京都大学, 理学研究科, 教授 (80270437)
• 研究分担者: 野村 麗子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, HQ部門 環境試験技術ユニット, 宇宙航空プロジェクト研究員 (30637690)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 磁場観測 / 観測機器開発 / 太陽風 / 惑星間空間 / 惑星探査機 / 探査機観測 / 宇宙空間 / プラズマ観測 / 惑星探査 / 宇宙科学 / プラズマ・核融合 / 磁気圏・電離圏 / 宇宙物理

研究成果の概要

太陽系内で普遍的に起きている波動粒子相互作用によるプラズマ加熱機構の解明を目指し、太陽風中の磁場擾乱の高時間分解波形取得を計画・検討した。太陽風中の電磁乱流や衝撃波の電子スケール磁場擾乱を計測する磁場観測器の機能・性能検討と開発を行った。リソースが限られる小規模の探査機に搭載可能な小型・省電力を実現する磁場観測器の開発、試験機の製作と機能・性能試験を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電磁的な擾乱によるプラズマの加熱は、太陽風のみならず地球惑星電磁圏、太陽等の恒星で普遍的に起きている物理過程である。これまでに例のない、高時間分解磁場波形計測で得られる新たな知見により、波動粒子相互作用による一般的なプラズマの加熱機構に関して理解を進めることが出来る。本研究で開発する磁場観測器は、宇宙空間プラズマ物理研究だけでなく地球周辺・太陽系の宇宙プラズマ観測、惑星探査に貢献できる。

研究成果

• [雑誌論文] Practical Method for Drastic Improvement of Output Offset Stability in Bias-Switched Fundamental Mode Orthogonal Fluxgate (2021)
  • 著者名/発表者名: Murata Naofumi、Matsuoka Ayako
  • 雑誌名: IEEE Sensors Journal 巻: 21 号: 17 ページ: 18641-18649
  • DOI: 10.1109/jsen.2021.3089693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal and noise separation from satellite magnetic field data through independent component analysis: Prospect of magnetic measurements without boom and noise source information (2021)
  • 著者名/発表者名: Imajo, M.,M. Nose, M. Aida, H. Matsumoto, N. Higashio, T. Tokunaga, and A. Matsuoka
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 126 号: 5 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1029/2020ja028790
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rocket Observation of Sub‐Relativistic Electrons in the Quiet Dayside Auroral Ionosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Namekawa T.、Mitani T.、Asamura K.、Miyoshi Y.、Hosokawa K.、Ogawa Y.、Saito S.、Hori T.、Sugo S.、Kawashima O.、Kasahara S.、Nomura R.、Yagi N.、Fukizawa M.、Sakanoi T.、Saito Y.、Matsuoka A.、Shinohara I.、Fedorenko Y.、Nikitenko A.、Koehler C.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 号: 7
  • DOI: 10.1029/2020ja028633
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Current annealing of amorphous wire core for performance improvement of fundamental mode orthogonal fluxgate (2019)
  • 著者名/発表者名: Murata Naofumi、Nomura Reiko、Matsuoka Ayako
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 484 ページ: 497-503
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.04.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ARASE (ERG) magnetic field investigation (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, A., M. Teramoto, R. Nomura, M. Nosé, A. Fujimoto, Y.-M. Tanaka, M. Shinohara, T. Nagatsuma, K. Shiokawa, Y. Obana, Y. Miyoshi, M. Mita, T. Takashima, and I. Shinohara
  • 雑誌名: Earth Planets. Space 巻: 70 号: 1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0800-1
  • NAID: 120006537088
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pulsating aurora from electron scattering by chorus waves (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kasahara, Y. Miyoshi, S. Yokota, T. Mitani, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, Y. Kazama, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, K. Seki & I. Shinohara
  • 雑誌名: Nature 巻: 554 号: 7692 ページ: 337-340
  • DOI: 10.1038/nature25505
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geospace exploration project: Arase (ERG) (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Miyoshi, Y Kasaba, I Shinohara, T Takashima, K Asamura, H Matsumoto,N Higashio, T Mitani, S Kasahara, S Yokota, S Wang, Y Kazama,Y Kasahara, S Yagitani, A Matsuoka, H Kojima, Y Katoh, K Shiokawa,K Seki, M Fujimoto, T Ono, and ERG project group
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 869 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/869/1/012095
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wire Probe Antenna (WPT) and Electric Field Detector (EFD) of Plasma Wave Experiment (PWE) aboard the Arase satellite: specifications and initial evaluation results (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasaba, K. Ishisaka, Y. Kasahara, T. Imachi, S. Yagitani, H. Kojima, S. Matsuda, M. Shoji, S. Kurita, T. Hori, A. Shinbori, M. Teramoto, Y. Miyoshi, T. Nakagawa, N. Takahashi, Y. Nishimura, A. Matsuoka, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, and R. Nomura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69 号: 1 ページ: 2-18
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0760-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 磁気圏内外を駆ける電磁流体波／人工衛星の磁場測定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松岡彩子
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第150 回講演会
• [学会発表] Examination of the Magnetic Field Experiment for the OKEANOS Mission (2020)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Naofumi Murata
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Examination of the Magnetic Field Experiment for the OKEANOS Mission (2019)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Naofumi Murata, Reiko Nomura
  • 学会等名: 32nd International Symposium on Space Technology and Science
  • 国際学会
• [学会発表] Initial results of the magnetic field experiment by the magnetometer (MGF) for the ARASE (ERG) mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Tsutomu Nagatsuma
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE (ERG) mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Tsutomu Nagatsuma, Takeshi Takashima, Iku Shinohara
  • 学会等名: The 3rd ERG Mission Science Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE （ERG） mission: Data characteristics and initial scientific results (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Yoshizumi Miyoshi, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Tsutomu Nagatsuma, Kazuo Shiokawa, Yuki Obana, Takeshi Takashima, Iku Shinohara
  • 学会等名: Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences (SGEPSS)
• [学会発表] The magnetic field investigation on the ARASE (ERG) mission: Data characteristics and initial scientific results (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Matsuoka, Mariko Teramoto, Reiko Nomura, Masahito Nose, Akiko Fujimoto, Yoshimasa Tanaka, Manabu Shinohara, Tsutomu Nagatsuma, Kazuo Shiokawa, Yuki Obana, Yoshizumi Miyoshi, Takeshi Takashima and Iku Shinohara
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会