相対VLBIによる月重力場の精密測定

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11440135
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 河野 宣之 国立天文台, 地球回転研究系, 教授 (10186116)
• 研究分担者: 並木 則行 九州大学, 理学部, 助手 (50274428) ; 加藤 隆二 宇宙科学研究所, 臼田宇宙空間観測所, 助教授 (10249930) ; 花田 英夫 国立天文台, 地球回転研究系, 助教授 (60132677) ; 安田 茂 鹿児島大学, 工学部, 助手 (30253909) ; 林 理三雄 鹿児島大学, 工学部, 教授 (70244259)
• キーワード: 相対VLBI / 月重力場 / ドプラー / スピン

研究概要

本研究課題は2005年打ち上げ予定のわが国の月探査計画SELENEにより、これまで得られている月重力場を1.5桁高精度で求め、月の内部や地殻の構造を明らかにし、その起源と進化に迫ることを目的にしてきた。このため、従来の2-wayドプラーデータに加え、月裏側の重力場を直接測る世界初の4-wayドプラーおよび相対VLBIデータを取得・解析するソフトウエアをNASA・Goddardとの共同研究で開発するとともに、取得データに7種の補正行って高精度化を進めてきた。
最終年度に当たる今年度は、残された課題である電離層の短周期変動の推定と、そのドプラーの補正法を確立した。具体的には、国土地理院のGPS観測網(国内約1000局)のデータを用いて、観測局である臼田宇宙空間観測所における30秒毎の電離層密度を推定するソフトウエアを国土地理院と京都大学の協力の下に完成し、いくつかの課題は残るが、約0.2mm/sの高精度でドプラーおよびVLBIデータの補正が行えることを明らかにした。
4年間にわたる研究で大きな成果が得られた。すなわち、1)相対VLBIとドプラーによるSELENE月周回衛星の位置を誤差1.5mで決定、2)4-wayドプラーによる月裏側の重力場の世界初の直接測定とデータ処理・解析、3)高精度相対VLBIと4-wayドプラーデータの追加による月重力場の1.5桁もの改良、などをSELENEで実現でき、2005年打ち上げに向けた準備を整えることができた。この研究を次年度以降さらに発展させ、上記取得データと他のデータを組み合わせ、これまで不可能であった重力異常の月全面の分布やモホ面の厚さなどを推定でき、その結果から本研究の最終目的である月の起源と進化に具体的に迫る研究に繋げてゆきたい。

研究成果

• [文献書誌] Kawano Nobuyuki, et al.: "Inverse VLBI Method for Planetodesy"Journal of the Geodetic Society of Japan. 45・3. 181-203 (1999)
• [文献書誌] Namiki Noriyuki, et al.: "Selenologocal experiments of SELENE : Relay satellite, differential VLBI and laser altimeter"Adv. Space Res.. 23・11. 1817-1820 (1999)
• [文献書誌] Hanada Hideo, et al.: "Observations of Lunar Physical Librations and Gravitational Fields in Japanese Lunar Missions in the Near Future"Proc. IAU Colloquim 178. 208. 627-630 (1999)
• [文献書誌] 鶴田誠逸, 他: "SELENE計画におけるVLBI用月面電波源の熱制御と低熱伝導同軸ケーブルの開発"国立天文台報. 4,4. 171-180 (2000)
• [文献書誌] Ping Jinsong, et al.: "Effects on Doppler frequency measurement due to the spin and a phase pattern of an antenna onboard a spacecraft"Journal of the Geodetic Society of Japan. 46,3. 187-202 (2000)
• [文献書誌] Kawano Nobuyuki, et al.: "Differential VLBI observations among a lunar orbiter, the Moon and a QSO"Proceedings of the 1st IVS General Meeting. 160-163 (2000)
• [文献書誌] Iwata Takahiro, et al.: "Mission Instruments for Lunar Gravity Miesurements using SELENE Sub-satellites"Journal of the Geodetic Society of Japan. 47・1. 558-563 (2001)
• [文献書誌] 浅利一善, 他: "月探査SELENEの4Way ロツク検出法"信学技報、TECHNICA REPORT OF IEICE. SANE-2000-179. 25-32 (2001)
• [文献書誌] 河野裕介, 他: "火星探査機'のぞみ'のスピンによるドップラー周波数短周期変動の解析"電子情報通信学会論文. J84-B,6. 1071-1078 (2001)
• [文献書誌] Ping, Jinsong, et al.: "How solar radiation pressure acts on RSAT and VSAT with a small evolving tip-off in SELENE"Earth Planets Space. 53. 919-925 (2001)
• [文献書誌] Hanada Hideo, et al.: "Possibility of Observations of Rotational Fluctuations and Tidal Deformations of Planets b the Inverse VLBI Method"Journal of the Geodetic Society of Japan. 47,1. 521-527 (2001)
• [文献書誌] Iwata Takahiro, et al.: "Results of the Critical Design for the Selenodetic Mission using Differential VLBI"IVS 2002 General Meeting Proceedings. 377-380 (2002)
• [文献書誌] Hanada Hideo, et al.: "VRAD Mission : Precise Observation of Oribits of Sub-Satellites in SELE NE with International VLBI Network"IVS 2002 General Meeting Proceedings. 72-76 (2002)
• [文献書誌] Kono Yusuke, et al.: "Precise Positioning of Spacecrafts by Multi-frequency VLBI"IVS 2002 General Meeting Proceedings. 179-183 (2002)
• [文献書誌] Ping, Jinsong, et al.: "The GPS TEC Method to Monitor the Ionosphere Effects for s/c Tracking"Proceedings of 23rd ISTS Symposium. 2002. d-13 (2002)
• [文献書誌] Iwata Tkahiro, et al.: "PROPERTIES OF THE RELEASE MECHANISM OF SELENE RELAY SATELLITE AND THEIR INFLUENCES FOR THE LUNAR GRAVITY OBSERVATION"Proceedings of 23rd ISTS Symposium. 2002. k-13 (2002)
• [文献書誌] 日置幸介, 他: "月着陸船の超低高度周回時の追尾による高精度重力プロファイルの収得"第4回太陽系科学シンポジウム収録. 5-8 (2003)
• [文献書誌] Ping, Jinsong, et al.: "Effects on Doppler Frequency Measurement due to the Spin and a Phase Delay Pattern of an Antenna Onboard a Spacecreft"Journal of the Geodetic Society of Japan, Vol.46, No.3. 187-212 (2000)