月惑星探査のための岩石組織に対応した可視近赤外分光データ解析モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 19H01953
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 佐伯 和人 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50292363)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2019年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
• キーワード: 月 / 月探査 / 近赤外分光 / リモートセンシング / 水資源探査 / SLIM / LUPEX / 可視分光 / 月惑星探査 / 人工岩石 / 凍土 / 岩石組織 / 月極域探査 / 氷検出 / レゴリスシミュラント / 着氷

研究開始時の研究の概要

現在の月・惑星探査における可視・近赤外波長領域のリモートセンシングは、地表がレゴリスで覆われいることを前提とした光散乱モデルで解析されている。しかし、今日の月惑星探査では観測する対象はレゴリスだけでなく岩石へとシフトしつつある。そこで、岩石試料を、構成鉱物の種類や体積比を制御して合成し、分光観察することで、火成岩や凍土など、密に結合した組織に対応した分光データ解析モデルをつくり、月惑星の可視・近赤外リモートセンシングデータ解析技術の革新をめざす。

研究成果の概要

月着陸実証機SLIMでは岩石を可視近赤外分光観測する。人工岩石の観測等により深成岩の鉱物粒界は有効な反射面でないことがわかった。一方天然の火成岩では分光観測の感度を上げる反射も多く見られる。岩石組織と吸収特徴の関係を整理した。
また、月極域探査LUPEX計画の準備として鉱物表面に微小氷粒を着氷させる技術を確立した。人工凍土の分光観測により、レゴリスの反射スペクトルと粒径から、氷の検量線を推定する手法を提案した。さらに、真空中での着氷実験により氷が粒状に着くことが確認され、水分子が着表時に地下に潜り込む可能性も示唆された。
成果は、SLIMのマントル物質観測技術やLUPEXの氷検出技術に還元される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

JAXAがこれから行う二つの月探査計画、小型月着陸実証機（SLIM）と月極域探査計画（LUPEX）には本研究代表者が開発リーダーを務める地質探査用の可視近赤外分光カメラが搭載されている。前者は月のマントル物質の化学組成推定、後者は月の凍土の氷の定量が目的であるが、その両者において、観測精度を上げ月の起源の解明や月氷資源の分布の解明に貢献することができる。また、可視近赤外分光法を活用する他の月惑星探査の既存のデータ解釈や、今後のデータ取得の質を向上させる効果がある。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a micro-ice production apparatus and NIR spectral measurements of frosted minerals for future lunar ice exploration missions (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoi Ogishima, Kazuto Saiki
  • 雑誌名: Icarus 巻: 357 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114273
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 月資源開発から始まる人類の宇宙フロンティア進出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 雑誌名: 宇宙航空環境医学 巻: 58 ページ: 6-9
• [学会発表] 近赤外画像分光装置ALIS：Advanced Lunar Imaging Spectrometer (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 学会等名: Lunar Polar Exploration Workshop No.5
  • 招待講演
• [学会発表] Advanced Lunar Imaging Spectrometer (ALIS) for Lunar Polar Exploration (LUPEX) project (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Saiki, Yusuke Nakauchi, Noboru Ebizuka, Takayuki Okamoto, Yoshiko Ogawa, Masahiro Kayama, Kohei Kitazato, Minoru Sasaki, Hirohide Demura, Hiroshi Nagaoka, Teruyuki Hirano, Takashi Mikouchi, Yutaka Yamagata, Yoshiaki Ishihara, Ryusuke Nishitani, Hiroyasu Mizuno, and Dai Asoh
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2023 50th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] SLIM着陸機搭載マルチバンドカメラMBCの開発完了報告 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人、仲内悠祐、大竹真紀子、佐藤広幸、石原吉明、長岡央、本田親寿、白石浩章、 山中千博、前田孝雄、西谷隆介、荒木亮太郎、加藤礼也、坂井真一郎、澤井秀次郎、 福田盛介、櫛木賢一
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 月極域氷探査のための着氷鉱物粉体の近赤外分光観測：鉱物種と粒径の差異が氷吸収強度に与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 月の永久影領域における水分子のコールドトラップシミュレーション (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [学会発表] 月極域氷の含水量を推定するためのレゴリス反射率から水氷検量線を求める手法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [学会発表] 月極域探査にむけた着氷月レゴリスシミュラントの近赤外スペクトル測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤礼也、佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2022年秋季講演会
• [学会発表] Method for Estimating the Slope of the Ice Calibration Curve for Lunar Frosted Regolith from the NIR Spectrum of Dry Regolith (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Araki and Kazuto Saiki
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Two Types of NIR Spectral Camera for Lunar Missions SLIM and LUPEX (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, K. Kushiki, N. Ebizuka, M. Sasaki, T. Okamoto, M. Kayama, H. Demura, K. Kitazato, Y. Ogawa, T. Mikouchi, and T. Hirano
  • 学会等名: 52nd Lunar and Planetary Science Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 月極域探査のための画像分光カメラALISの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 和人, 仲内悠祐, 小川佳子, 鹿山雅裕, 北里宏平, 出村裕英, 長岡央,平野照幸, 三河内岳, 海老塚昇, 岡本隆之, 佐々木実, 山形豊, 石原吉明, 唐牛譲, 水野浩靖
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] 月極域探査のための画像分光カメラ ALIS の仕様と開発状況 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人, 仲内悠祐, 海老塚昇, 岡本隆之, 小川佳子, 鹿山雅裕, 北里宏平, 佐々木実, 出村裕英, 長岡央, 平野照幸, 三河内岳, 山形豊, 石原吉明, 唐牛譲, 水野浩靖
  • 学会等名: 日本惑星科学会2021年秋季講演会
• [学会発表] 月極域探査のための鉱物種と粒径が異なる着氷鉱物粉体の近赤外分光観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎, 佐伯 和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2021年秋季講演会
• [学会発表] 近赤外分光による月の水氷資源探査の試み (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人，仲内悠祐，海老塚昇，岡本隆之，小川佳子，鹿山雅裕，北里宏平，佐々木実，出村裕英， 長岡央，平野照幸，三河内岳，山形豊，石原吉明，唐牛譲，水野浩靖
  • 学会等名: 第65回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] Development of Two Types of NIR Spectral Camera for Lunar Missions SLIM and LUPEX (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, K. Kushiki, N. Ebizuka, M. Sasaki, T. Okamoto, M. Kayama, H. Demura, K. Kitazato, Y. Ogawa, T. Mikouchi, and T. Hirano
  • 学会等名: 52nd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 月着陸実証計画 SLIM および月氷探査計画 LUPEX における可視近赤外分光観測の戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] 月面に露出した深成岩の観測のための、焼結人工岩石の鉱物境界面の分光学的性質の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松井俊樹, 佐伯 和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] 月極域氷探査に向けた、粒径と種類が異なる鉱物粉体に付着した氷の近赤外スペクトルによる定量 (2020)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎, 佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] 月極域氷探査のための微量氷着氷実験装置の活用と月模擬土壌を用いた近赤外スペクトル観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎, 荻島葵, 佐伯和人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [学会発表] Preparation status of Multi-Band Camera onboard SLIM lander (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Saiki, M. Ohtake, Y. Nakauchi, H. Shiraishi, Y. Ishihara, H. Sato, C. Honda, T. Maeda, C. Yamanaka, H. Nagaoka, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, and K. Kushiki
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 月で火山探査を実現するための戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
  • 招待講演
• [学会発表] 月着陸実証計画 SLIM および月氷探査計画 LUPEX における可視近赤観測の観測の戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2020年秋季講演会
• [学会発表] 月極域探査のためのハイパースペクトルカメラの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人、荻島葵、大前宏和、三宅俊子、天野高
  • 学会等名: 第63回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 着氷模擬月土壌の近赤外スペクトル観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻島葵、五十嵐優也、佐伯和人
  • 学会等名: 日本惑星科学会2019年秋季講演会
• [学会発表] 月リモートセンシングのための人工火成岩の合成と分光観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 荒木亮太郎、佐伯和人、小木曽哲
  • 学会等名: 日本惑星科学会2019年秋季講演会
• [学会発表] 月極域探査ミッションの推進に向けた科学的アプローチ (2019)
  • 著者名/発表者名: 鹿山雅裕、橋爪光、長岡央、佐伯和人、山中千博、晴山慎、大竹真紀子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [図書] 月はすごい (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐伯和人
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: 中央公論新社
  • ISBN: 9784121025609