次世代フェーズドアレイ電波望遠鏡の開発による太陽嵐伝搬過程の解明

• 研究課題/領域番号: 18H01266
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 岩井 一正 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (00725848)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 宇宙天気 / 電波観測 / 太陽風 / FPGA / フェーズドアレイ / 電波天文学

研究成果の概要

本研究では地球周辺環境にも深刻な影響を与え得るCMEの伝搬過程解明を目的とし、CMEが電波を散乱する現象（IPS）の観測のためのデジタルフェーズドアレイ技術を用いた電波の多方向同時観測装置の開発を行った。その結果、一度に８方向をIPS観測できるフェーズドアレイ装置の開発に成功した。並行して、IPS観測データをリアルタイム磁気流体シミュレーションに取り込み予測を行うデータ同化予測システムの開発研究も行なった。その結果、従来の予測モデルよりも高精度な予測が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

CMEは地球周辺環境に擾乱をもたらし、通信障害や大規模停電など社会的な影響の大きい宇宙天気災害の原因となる。本研究ではその観測の高精度化を可能にするとともに、そのデータを取り込んだリアルタイム予測モデルを開発することで、高精度な予測を可能とした。本研究の成果は、宇宙天気の予報精度向上を通じて、今後ますます宇宙利用が進む社会の安定に貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] Validation of coronal mass ejection arrival-time forecasts by magnetohydrodynamic simulations based on interplanetary scintillation observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwai Kazumasa、Shiota Daikou、Tokumaru Munetoshi、Fujiki Ken’ichi、Den Mitsue、Kubo Y?ki
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 号: 1 ページ: 9-9
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01345-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BepiColombo Science Investigations During Cruise and Flybys at the Earth, Venus and Mercury (2021)
  • 著者名/発表者名: Mangano, V., Dosa, M., Franz, M., Milillo, A., Oliveira, J. S., Lee, Y. J, Slavin, J. A., Krger, H., Maturilli, A., Cornet, T., Iwai, K., Miyoshi, Y., Lucente, M., Massetti, S., Schmidt, C. A., Dong, C., McKnna-Lawlor, S., Grassi, D., Heyner, D., Kozyrev, A. S., Peron, R.
  • 雑誌名: Space Sci. Rev. 巻: 217 号: 1 ページ: 23-23
  • DOI: 10.1007/s11214-021-00797-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Validation of CME arrival-time forecasted by MHD simulations based on interplanetary scintillation observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwai K., Shiota D., Tokumaru M., Fujiki K., Den M., Kubo Y.
  • 学会等名: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ground-based solar wind observation of ISEE and its possible collaboration with space instruments and simulations (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Iwai
  • 学会等名: 名古屋大学宇宙地球環境研究所 共同研究集会 宇宙科学研究所 電離圏磁気圏シンポジウム「第25太陽活動周期における内部太陽圏研究の新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] ISEE太陽風観測装置の次世代機の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正、徳丸 宗利、藤木 謙一
  • 学会等名: ISEE合同研究集会「太陽地球環境と宇宙線モジュレーション」、「惑星間空間プラズマにおける波動現象」および太陽圏・宇宙線関連の共同研究成果報告会
• [学会発表] 次世代太陽風観測のための汎用デジタルフェーズドアレイ装置の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会
• [学会発表] 次世代惑星間空間シンチレーション観測用2次元フェーズドアレイ装置の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正、徳丸 宗利、藤木 謙一
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020:Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Validation and operation of a coronal mass ejection arrival time forecasting system using interplanetary scintillation observations (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正、塩田 大幸、徳丸 宗利、藤木 謙一、田 光江、久保 勇樹
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020:Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral Structures of Type II Solar Radio Bursts and Solar Energetic Particles (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正、八代 誠司、Nitta Nariaki、久保 勇樹
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020:Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Next generation digital phased array IPS observation system of ISEE (2020)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Iwai
  • 学会等名: Technology for Next Generation Space-Earth Environmental Radio Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 惑星間空間シンチレーション観測データを取り込んだMHDシミュレーションによる太陽嵐到来予報の精度評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正、塩田大幸、久保勇樹、田光江、徳丸宗利、藤木謙一
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] Development of digital fast Fourier transform spectrometers by ADC and FPGA: OCTAD-S (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正
  • 学会等名: The ALMA 2030 Vision: Design considerations for Digitizers, Backend and Data Transmission System
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代宇宙地球系観測のための汎用デジタルフェーズドアレイ装置の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正
  • 学会等名: 第148回地球電磁気・地球惑星圏学会の総会および講演会
• [学会発表] 次世代太陽風観測装置による太陽圏研究の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一正
  • 学会等名: 2020年度太陽研連・太陽スペース研究シンポジウム
• [学会発表] 2020年代の内部太陽圏研究：次世代IPS観測と国際/学際連携 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩井一正
  • 学会等名: 太陽研究者連絡会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代太陽圏観測装置の検討と試作機の設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩井一正、徳丸宗利、藤木謙一
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第146回講演会
• [学会発表] Next generation heliospheric observation instrument: design of the new radio telescope for the IPS observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Iwai
  • 学会等名: 内部太陽圏探査の新展開 ～第25太陽活動周期に向けて～
  • 国際学会
• [学会発表] Radio telescopes at 327 MHz of ISEE, Nagoya University; System and its interplanetary scintillation observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Iwai, Munetoshi Tokumaru, and Ken'ichi Fujiki
  • 学会等名: Science at Low Frequency V (SALF V)
  • 国際学会
• [学会発表] IPS observation of ISEE (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Iwai
  • 学会等名: The Workshop on Solar Radio and IPS Data Analysis
  • 国際学会