超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子観測分野の開拓

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03700
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山岡 和貴 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任准教授 (00365016)
• 研究分担者: 宮田 喜久子 名城大学, 理工学部, 准教授 (00733156)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 太陽フレア / 粒子加速 / 高速中性子 / ガンマ線 / 超小型衛星 / 検出器開発 / シリコン半導体光センサ / シンチレータ

研究実績の概要

本研究は未開拓の分野である太陽中性子観測を、独自のアイデアで設計・開発する革新的中性子・ガンマ線センサ、およびセンサを搭載する発展の著しい超小型衛星で開拓し、太陽フレアやコロナ質量放出におけるイオンの加速機構解明を目指すものである。現在開発している太陽中性子センサは超小型衛星の限られたリソースの中で小型・軽量・低消費電力を実現し、かつ、放射線が入射した時の反応の飛跡を3次元的に可視化することが可能な画期的なものである。このような追跡型のセンサのため、センサ数や信号処理数が700を超え、膨大なものとなっており、それを省スペース(10cm角程度)の中で高密に配置して実現する必要がある。したがって、信号処理基板を製作する前に重量や構造を模擬したモックアップを作成し、実際に組み立て可能であること検証した上で進めている。現在は衛星搭載(フライト)モデルと同等の形態をもつエンジニアリングモデル(EM)用のセンサを開発中である。棒状のプラスチックプラスチックシンチレータ16本を8層に積層したものとGAGG12x12アレイセンサ)の組みたてと必要な電子回路基板の製作は一通り完了している。現在は、昨年度に続き、個々の電子回路基板の試験およびデバッグを進めている。一部の基板に不具合が見つかり新たに製作し直した。ミッションセンサ用のオンボードコンピュータについても現在デバッグ・ソフトウエア試験を継続している。今後、センサや通信機、GPS他の周辺機器と接続したEnd-to-end試験を行い、フライトモデル製作・センサの宇宙実証実現へと向かいたい。また、並行して超小型衛星を活用する人材を育成するため、民間における宇宙利用と題して大学生以上向けの2週間講習会を実施している。。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Design of Low PowerWide Area-network via Small Flying Objects Constellation (2024)
  • 著者名/発表者名: Kikuko Miyata, Takeshi Matsumoto, Shinichi Nakasuka
  • 雑誌名: Journal of Evolving Space Activities 巻: 2 ページ: 116
  • DOI: 10.57350/jesa.116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Measurement of the Spectral Structure of Cosmic-Ray Electrons+Positrons in the TeV Region with CALET on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y.; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ,; Yamaoka, K. et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 131 (19) ページ: 191001
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.191001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Charge-Sign Dependent Cosmic-Ray Modulation Observed with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y. ; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ; Yamaoka, K. et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 130 (21) ページ: 211001
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.211001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous radio and optical polarimetry of GRB 191221B afterglow (2023)
  • 著者名/発表者名: Urata, Yuji; Toma, Kenji; Covino, Stefano; Wiersema, Klaas ; Huang, Kuiyun ; Shimoda, Jiro ; Kuwata, Asuka ; Nagao, Sota; Yamaoka, Kazutaka et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 7 ページ: 80-87
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01832-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Proposal for Shape Memory Alloy Positioning Actuator using Electric Parameter Based Controller (2023)
  • 著者名/発表者名: Kikuko Miyata, Yuta Kawazoe, Susumu Hara
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 12 (2) ページ: 153-154
  • DOI: 10.1541/ieejjia.L22000583
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmic-Ray Boron Flux Measured from 8.4 GeV /n to 3.8 TeV /n with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station (2022)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y. ; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ; Yamaoka, K. et al.
  • 雑誌名: Physical Review Lettters 巻: 129 (25) ページ: 221103
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.251103
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of Spectral Structures in the Flux of Cosmic-Ray Protons from 50 GeV to 60 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station (2022)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y. ; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ; Yamaoka, K., et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 129 (10) ページ: 101102
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.101102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CALET Search for Electromagnetic Counterparts of Gravitational Waves during the LIGO/Virgo O3 Run (2022)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y. ; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ; Yamaoka, K., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 933 (1) ページ: 85-100
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac6f53
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Direct Measurement of the Nickel Spectrum in Cosmic Rays in the Energy Range from 8.8 GeV /n to 240 GeV /n with CALET on the International Space Station (2022)
  • 著者名/発表者名: Adriani, O. ; Akaike, Y. ; Asano, K. ; Asaoka, Y. ; Berti, E. ; Bigongiari, G. ; Binns, W. R. ; Bongi, M. ; Yamaoka, K., et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 128 (13) ページ: 131103
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.131103
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Second Catalog of Interplanetary Network Localizations of Konus Short-duration Gamma-Ray Bursts (2022)
  • 著者名/発表者名: Svinkin, D. S. ; Hurley, K. ; Ridnaia, A. V. ; Lysenko, A. L.; Frederiks, D. D. ; Golenetskii, S. V. ; Tsvetkova, A. E.; Ulanov, M. V. ; Yamaoka, K., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 259 (2) ページ: 34-43
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac4607
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子の観測 (VII) (2024)
  • 著者名/発表者名: 山岡和貴, 田島宏康 (名古屋大), 宮田喜久子 (名城大), 中澤知洋, 渡部豊喜, 伊藤和也, 増田智 (名古屋 大), 谷浩一, 新井正樹 (合同会社尽星), 宮澤拓也 (OIST), 高橋弘充 (広島大), 渡邉恭子 (防衛大)
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] SOlar Neutron and Gamma-ray Spectrometer (SONGS) (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Yamaoka, Hiroyasu Tajima, Kikuko Miyata, Toyoki Watabe, Kazuya Ito, Takuya Miyazawa, Tetsuya Kudoh, Kazuhiro Nakazawa, Satoshi Masuda, Koichi Tani, Masaki Arai, Satoshi Hatori, Kyo Kume, Satoshi Mizushima, Hiromitsu Takahashi; and Kyoko Watanabe
  • 学会等名: International Cosmic-Ray Conference (ICRC) 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 小型衛星搭載太陽中性子・ガンマ線分光装置SONGS現状報告 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山岡和貴
  • 学会等名: 第23回宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 太陽電池発電量データを利用した衛星の姿勢決定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大野 和真, 宮田 喜久子
  • 学会等名: 第67回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 超小型人工衛星のバッテリ充電率制約を考慮した運用計画の立案手法に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 優真, 鶴田 佳宏, 宮田 喜久子
  • 学会等名: 第67回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 超小型人工衛星の効率的な運用計画立案に対する精密バッテリモデルの適用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優真, 山縣雅紀, 鶴田佳宏, 宮田喜久子
  • 学会等名: 第32回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
• [学会発表] 超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子の観測(V) (2022)
  • 著者名/発表者名: 山岡和貴, 田島宏康 (名古屋大), 宮田喜久子 (名城大), 中澤知洋, 渡部豊喜, 伊藤和也, 増田智 (名古屋 大), 谷浩一, 新井正樹 (合同会社尽星), 宮澤拓也 (OIST), 高橋弘充 (広島大), 渡邉恭子 (防衛大)
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] SOlar Neutron and Gamma-ray Spectroscopy Mission (SONGS) (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Yamaoka, Hiroyasu Tajima, Kikuko Miyata, Masaki Usami, Toyoki Watabe, Koji Matsushita, Kazuya Ito, Kazuhiro Nakazawa, Satoshi Masuda, Koichi Tani, Masaki Arai, Satoshi Hatori, Kyo Kume, Satoshi Mizushima, Hiromitsu Takahashi, and Kyoko Watanabe
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 国際学会
• [備考] 宇宙開発利用推進室ホームページ
  • URL: https://coso.isee.nagoya-u.ac.jp/sero.html
• [備考] 科研費研究ホームぺージ
  • URL: https://www.isee.nagoya-u.ac.jp/~yamaoka/research/solarneutron/kibanA/links/index.html