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小天体探査における科学的成果の最大化:最適なデータ獲得・自動分析手法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0653
補助金の研究課題番号 21J21798 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

清水 雄太 (2021, 2023)  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

特別研究員 清水 雄太 (2022)  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード小天体 / リモートセンシング / 深層学習 / 自動識別 / 粉粒体 / X線CT / 最適圧縮率 / 小天体探査 / 物体認識 / 岩石粒子 / 天体表層の進化 / 小惑星ベヌー
研究開始時の研究の概要

近年の探査が進展するにつれ、太陽系小天体の表層の状況が様々に明らかになってきた。なかでも獲得された高解像度画像は、小天体表層が無数の岩石粒子で覆われていることを明らかにし、我々の小天体の理解を大きく推進した。そこで本研究は深層学習を用いてその大量の岩石粒子を自動識別し、その他様々なデータ、例えばクレーターや重力ポテンシャルの分布、自転速度および自転速度の変化、天体形状や局所領域の標高データ、熱慣性や近赤外分光データなどと比較し、天体表層の進化過程を明らかにすることを試みる。

研究実績の概要

今年度は、「小惑星表層の岩石粒子の自動識別」では、前年度の小惑星ベヌー全球での調査結果に加えて、小惑星リュウグウ全球での調査を行い、それらを比較した。その結果、コマ型小惑星全般において、統一的な表面進化過程を理解するには、自転速度と、それにより定まる重力ポテンシャルの分布が重要であることを明らかにした。特にYORP効果により真逆のポテンシャル分布となり、表面物質がそれまでと逆方向に流れ、全球的に天体表面が更新される可能性を、初めて示すことができた。この結果は論文としてまとめ、数回投稿を行い査読され、現在その査読結果をもとに再度投稿予定である。また「探査画像の最適圧縮率の検討」では、火星衛星探査計画MMXミッションでの利用を前提に、局所DTMの作成精度と危険な岩石粒子の判別可能性という観点から、最適な圧縮率を決定するアルゴリズムを開発した。この結果は論文誌に投稿し、受理された。また「振動下における粉粒体の挙動の解明」では、新たに岩石サンプルを準備し、X線CTを用いた振動実験の撮影を行った。その結果、サンプル中の最小粒径が、粉粒体の挙動を大きく左右することを明らかにすることができた。また前年度開発し、特許出願中のマーカー粒子を用いて、個別粒子の軌道の可視化に成功し、また数値計算と組み合わせ、より小惑星表層の環境に類似した微小重力環境においても同様の結果となるかを検討した。以上の結果は論文としてすぐに投稿予定である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Optimizing Image Compression Ratio for Generating Highly Accurate Local Digital Terrain Models: Experimental Study for Martian Moons eXploration Mission2024

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Hideaki Miyamoto, Shingo Kameda
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 15 号: 23 ページ: 5500-5500

    • DOI

      10.3390/rs15235500

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Experimental Study of the Behavior of Granular Materials on Small Bodies under Vibrations using X-ray Computed Tomography2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Hideaki Miyamoto, Kentaro Masuoka, Taishi Suzuki, Taishi Takada
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] X線CTによる振動下における粉粒体の挙動の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      清水雄太、宮本英昭、高田泰至、増岡健太郎
    • 学会等名
      日本惑星科学会 秋季講演会 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Boulders in the Tlanuwa Regio of Bennu: A View from CNN-based Automatic Rock Identification2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Ryodo Hemmi, Hideaki Miyamoto
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] X-ray Computed Tomography Visualizes Behaviors of Granular Materials under Vertical Vibrations2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Taishi Takada, Yusuke Tadano, Kentaro Masuoka, Hideaki Miyamoto
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 岩石粒子の自動識別法を用いた小惑星BennuのTlanuwa Regioにおける表層プロセスへの示唆2022

    • 著者名/発表者名
      清水 雄太, 逸見 良道, 宮本 英昭
    • 学会等名
      惑星科学会秋季講演会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Automatic Boulder Identifications with Deep Learning-Based Algorithm: A Case Study for Tlanuwa Regio of Bennu2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Ryodo Hemmi, Hideaki Miyamoto
    • 学会等名
      53rd Lunar and Planetary Science Conference (LPSC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Size and Spatial Distribution of Rock Particles on Small Bodies Revealed with CNN-based Algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Taisuke Suzuki, Ryodo Hemmi, Hideaki Miyamoto
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小天体表層画像における岩石粒子自動識別手法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      清水 雄太, 逸見 良道, 宮本 英昭
    • 学会等名
      惑星科学会 秋季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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