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レーダ・導電バルーンによる小天体内部探査の新手法

研究課題

研究課題/領域番号 19K21891
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

熊本 篤志  東北大学, 理学研究科, 准教授 (00302076)

研究分担者 宮本 英昭  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00312992)
西堀 俊幸  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (80280361)
土屋 史紀  東北大学, 理学研究科, 准教授 (10302077)
石山 謙  鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (90783902)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード小惑星 / 彗星 / 内部構造 / バイスタティックレーダ / 導電バルーン / 地中レーダ / レーダサウンダ / 導電性バルーン
研究開始時の研究の概要

小惑星・彗星等の小天体の内部構造推定に有利なバイスタティックレーダ観測(送受信位置が異なるレーダ観測)を単独の探査機搭載レーダで実現する新手法を提案し,その成立性をフィールド実験・計算機実験によって検討することを目的とする.新手法では,導電性を持たせたバルーンを収納したモジュールを小天体表面に降下させ,バルーンを膨らませることで,電波の反射体とし,その反対側の探査機から送受信を行うことで,CTスキャンのような透過波を用いた内部構造推定を可能とする.

研究成果の概要

小惑星のバイスタティックレーダ観測によって,内部構造探査が可能なことを,縮小スケールの計測実験で示すことを目的として,0.1~1.3 GHzのチャープレーダの製作,レーダ・反射体と小惑星媒質モデル(直径0.6m,内部に砂・空隙・岩を配置)を用いた計測実験,およびインバージョン解析を行った.探査機2機に分けて送受信機を搭載する方式に加えて,一方に送受信機,他方に反射体を搭載する方式も模擬した.小惑星媒質モデルに対する送信・受信アンテナ・反射体の相対位置を変化させてエコーの強度・遅れ時間を計測した.計測データにキルヒホッフマイグレーションを適用して,良好な内部構造推定イメージを得ることができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

小惑星近傍でレーダ観測を実施して小惑星の内部構造を明らかにすることができれば,小惑星の起源・進化の議論に新たなブレイクスルーが期待される.本研究によって,小惑星の内部探査にバイスタティックレーダ観測が高い有効性をもつことが示された.本研究で得られた成果は,今後,小惑星探査ミッションにレーダによる内部構造探査の観測提案を行っていく上で,観測方式の選択指針や計測データから期待されるアウトプットに関する有益な知見・示唆を与えるものとなっている.計算機シミュレーション以外の方法で小天体のバイスタティックレーダ観測の検討を進める研究手法を開拓できた点でも意義が高い.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Derivation of Lunar Subsurface Loss Tangent from SELENE Lunar Radar Sounder2021

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto A. Ishiyama K.
    • 雑誌名

      Lunar Planet. Sci. Conf.

      巻: 52 ページ: 1510-1510

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] FDTD Simulation and Radar Experiments Using Scale-Down Model for Radar Sounding of the Asteroid2021

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto A. Miyamoto H. Nishibori T. Tsuchiya F. Ishiyama K.
    • 雑誌名

      Lunar Planet. Sci. Conf.

      巻: 52 ページ: 1838-1838

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Collisional formation of top-shaped asteroids and implications for the origins of Ryugu and Bennu2020

    • 著者名/発表者名
      Michel P.、Ballouz R.-L.、Barnouin O. S.、Jutzi M.、Walsh K. J.、May B. H.、Manzoni C.、Richardson D. C.、Schwartz S. R.、Sugita S.、Watanabe S.、Miyamoto H.、Hirabayashi M.、Bottke W. F.、Connolly H. C.、Yoshikawa M.、Lauretta D. S.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16433-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface evolution2020

    • 著者名/発表者名
      Morota, T., Sugita, S., Cho, Y., Kanamaru, M., Tatsumi, E., Sakatani, N., Honda, R., Hirata, N. et al.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 368 号: 6491 ページ: 654-659

    • DOI

      10.1126/science.aaz6306

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphology and Morphometry of Sub-kilometer Craters on the Nearside of Phobos and Implications for Regolith Properties2020

    • 著者名/発表者名
      HEMMI Ryodo、MIYAMOTO Hideaki
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      巻: 63 号: 4 ページ: 124-131

    • DOI

      10.2322/tjsass.63.124

    • NAID

      130007869265

    • ISSN
      0549-3811, 2189-4205
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simplified simulated materials of asteroid Ryugu for spacecraft operations and scientific evaluations2020

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto, H. and Niihara, T.
    • 雑誌名

      Natural Resources Research

      巻: - 号: 4 ページ: 3035-3044

    • DOI

      10.1007/s11053-020-09626-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of bulk permittivity of the Moon’s surface using Lunar Radar Sounder on-board Selenological and Engineering Explorer2020

    • 著者名/発表者名
      Hongo Keigo、Toh Hiroaki、Kumamoto Atsushi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 72 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-020-01259-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Volcanic history in the Smythii basin based on SELENE radar observation2019

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Ken、Kumamoto Atsushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 14502-14502

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50296-9

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Derivation of Lunar Subsurface Loss Tangent from SELENE Lunar Radar Sounder2021

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto A. Ishiyama K.
    • 学会等名
      52nd Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FDTD Simulation and Radar Experiments Using Scale-Down Model for Radar Sounding of the Asteroid2021

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto A. Miyamoto H. Nishibori T. Tsuchiya F. Ishiyama K.
    • 学会等名
      52nd Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of subsurface radar for future Mars, the Moon, and asteroid explorations2020

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto, A., Miyamoto, H., NIshibori, T., Tsuchiya, F., Ishiyama, K.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Permittivity of subsurface on Mars and its importance for electromagnetic wave reflection method such as radar sounder and ground penetrating radar2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, M., Niihara, T., Miyamoto, H., Kumamoto, A., Nishibori, T.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploration of Lava tube of the Moon and Mars2020

    • 著者名/発表者名
      Haruyama, J., Ono, T., Miyake, W., Kumamoto, A.
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Search of shallow subsurface reflectors in Chryse and Acidalia Planitiae on Mars2020

    • 著者名/発表者名
      Oura, A., Y. Kasaba, A. Kumamoto, R. Noguchi, K. Ishiyama, F. Tsuchiya, T. Usui, C. Uemura
    • 学会等名
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FDTD 法に基づいた小惑星内部探査の基礎研究2020

    • 著者名/発表者名
      石山謙, 熊本篤志
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 火星のクリュセおよびアキダリア平原における地下構造の探索2020

    • 著者名/発表者名
      大浦愛菜, 笠羽康正, 野口里奈, 熊本篤志, 石山謙, 臼井寛裕, 土屋史紀, 植村千尋, 木村智樹
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 月・火星・小惑星地下探査レーダ試作機 を用いた検証実験2020

    • 著者名/発表者名
      熊本 篤志, 宮本 英昭, 西堀 俊幸, 土屋 史紀, 石山 謙
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーダによる月表層・小惑星内部探査の計算機実験2019

    • 著者名/発表者名
      熊本篤志,宮本英昭,西堀俊幸,土屋史紀,石山謙
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 火星のコプラテスカズマにおける地下氷圏の分布可能性検討2019

    • 著者名/発表者名
      野口里奈, 石山謙, 熊本篤志,植村千尋, 笠羽康正, 臼井寛裕, 大浦愛菜
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] FDTD電磁界シミュレーションに基づくUHF帯GPRによる月表層の氷検出可能性の検討2019

    • 著者名/発表者名
      熊本 篤志、宮本 英昭、西堀 俊幸、新原 隆史、土屋 史紀、石山 謙
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Preliminary examination of mineral structure effect on relative permittivity2019

    • 著者名/発表者名
      小林 真輝人、新原 隆史、宮本 英昭
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Search of shallow subsurface reflectors around RSLs in Martian Chryse and Acidalia planitiae by the MRO/SHARAD public data2019

    • 著者名/発表者名
      大浦 愛菜、笠羽 康正、熊本 篤志、野口 里奈、臼井 寛裕、石山 謙、植村 千尋
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 月火星の縦孔と溶岩チューブとその天窓となる縦孔を通しての探査2019

    • 著者名/発表者名
      春山 純一、岩田 隆浩、山本 幸生、郭 哲也、三宅 亙、熊本 篤志、石山 謙、横田 康弘、大野 匠
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 戦略的火星探査:周回・探査技術実証機による火星宇宙天気・気候・水環境探査計画2019

    • 著者名/発表者名
      関 華奈子、渡部 重十、中本 泰史、寺田 直樹、山崎 敦、松岡 彩子、臼井 寛裕、関根 康人、藤田 和央、横田 勝一郎、笠原 慧、斎藤 義文、中川 広務、熊本 篤志、前澤 裕之、火星宇宙天気・気候・水環境探査計画 検討チーム
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] OKEANOS:ソーラー電力セイルによる木星トロヤ群小惑星の探査とさらなる遠方への挑戦2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 達明,(19名),熊本篤志,(22名)
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] High-resolution Ground Penetrating Radar for Mapping Structures of Putative Ice Deposits on the Moon2019

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto, H., Kumamoto, A., Nishibori, T., Niihira, T., Sato, M., Sensyu, H., Iwata, T., Kobayashi, M., Tsuchiya, F. and Tsuji, T.
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society (AOGS) 16th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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