2016 Fiscal Year Annual Research Report
Strategic and technical pioneering for foundation of the demonstrative research on the space-Earth coupling mechanisms and the next-generation magnetosphere and ionosphere exploration mission
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16H02230
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
平原 聖文 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50242102)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 義文 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30260011)
大山 伸一郎 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (20444424)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 直接観測 / プラズマ波動・粒子相互作用 / プラズマ・中性粒子相互作用 / 電離圏・磁気圏結合 / 探査衛星計画 / 機器開発 / 較正装置 / データ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の電磁気熱圏領域を複数の探査衛星を編隊飛行させながら、高時間・空間分解能による最先端の計測を行い、オーロラ発光や地球大気粒子、宇宙プラズマ粒子・波動、電磁場、等の統合観測を実現させるという世界初の探査計画を推進するため、計画実現に向けた具体的で詳細な検討を開始した。まず、計画意義・目的の検討、観測手法・機器構成の提案、イプシロンロケットを想定した複数衛星のクラスターロンチの可能性の検討、等を実施した。
その基盤とすべく、将来の探査計画に適用する事が可能な100kg級超小型衛星の標準バスの検討・開発を、これまでに機器開発の実績が豊富なメーカーとの協同により始動した。モデル観測機器を想定し、衛星全体の電力・重量・熱設計に関する成立性を確認した。
並行して、極域電磁気熱圏探査衛星群計画では熱圏・電離圏・磁気圏結合系における衝突・電磁場・波動によるプラズマ・中性粒子相互作用の定量的評価を目的の一つとしているため、相互作用現象に関係する当該研究分野の課題を調査し、カスプ領域の沿磁力線電流の微細構造に伴うジュール加熱率増加と熱圏密度変動との間の空間的・時間的相関、イオン上昇流への熱圏密度の影響、高エネルギー中性粒子流出が本衛星計画での研究対象候補に成り得ることを示した。またESAのESCAPE衛星計画との情報交換を行った。
更には、平成29年12月に打ち上げられる予定の、SS-520-3号機観測ロケット実験に搭載される熱的イオン分析器TSAに関し、平成２８年度はアナライザー部フライト品の製作を行い、アナライザー部の特性取得試験を行った。特性取得試験は、低エネルギーイオンをTSAアナライザーに入射し、検出器から出力される信号を記録・処理して実施した他、太陽紫外光を模擬した紫外光をTSAアナライザーに入射して耐紫外線特性も取得した。その結果、ほぼ設計通りの性能であることを確認することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
宇宙地球結合の実証的解明のための複数探査衛星群計画を主導・推進し、地球周回軌道（低軌道～楕円極軌道）で運用可能な100kg級衛星の標準バス開発検討を、モデル理学観測を想定しつつ実施し、重量・電力・熱設計に関する成立性を確認した。また、衛星標準バスシステムとして搭載するモデルコンポーネントを選定した。これに関連して、JAXA筑波宇宙センターのイプシロンロケットチームとの相談で、イプシロンロケット1機により、100kg級衛星3機と搭載用構造体、合計500kg以上の重量を、高度650kmの太陽同期軌道へ、クラスターロンチにより投入出来る可能性を確認した。
一方で、宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所による北欧極域でのロケット実験が、ロケット本体の問題のため、打ち上げが延期されており、プラズマ波動・粒子相互作用の実証的研究のための観測計画が遅延しているが、観測実験項目自体は変更無く実施される見通しである。こに関して、地球電磁気圏における超熱的・低エネルギーイオンの計測技術開発として極域ロケット実験に向けたイオン分析器の設計・製作、較正実験を行った。
また、超熱的イオンビームライン構築・整備を行った。今回は、ヘルムホルツコイルにより適切な磁場生成・制御を行うための小型3軸フラックスゲート磁力計を導入した。更に、本ビームラインを活用しながら極域電磁気圏探査計画に向けた超熱的イオン分析器・中性粒子分析器の新規開発を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
宇宙地球結合の実証的解明のための複数探査衛星群計画に向けた衛星標準バスモデルに基づき、より具体的な標準バス用搭載コンポーネントを想定した電力・重量・熱設計、及び、理学観測用のモデル衛星計画を想定した場合の衛星形態・機能の詳細検討を行う。また、民間対応・商用化されつつあるイプシロンロケットによる複数の超小型衛星のクラスターロンチの検討を実施する。更に、打ち上げ遅延が見込まれている北欧でのロケット実験に向けて、最終的な機器開発を実施する。オーロラの生成・消滅に関する観測的研究と次世代オーロラカメラの基盤的研究開発に関して、れいめい衛星観測データベース・解析ツールの整備を行い、衛星・地上観測データを用いたオーロラ微細構造の解析的研究を遂行する。時間変動・空間変化の激しいオーロラの事例解析を衛星・地上観測データを用いて行う。現行イオン・波動観測データによる粒子加速・波動粒子相互作用の統合研究として、地球磁気圏探査衛星のMMS、火星探査機等のデータを用いて、イオン・プラズマ波動の相互相関を重点的に調査し、統計的な傾向を明らかにする。
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[Presentation] International joint study of EEP effects on the atmospheric minor components during pulsating aurora2016
Author(s)
Oyama, S., Yoshizumi Miyoshi, Shinji Saito, Esa Turunen, Antti Kero, Noora Partamies, Pekka T Verronen, Jyrki Manninen, Ilkka Virtanen, Tero Raita
Organizer
日本地球惑星連合大会
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[Presentation] Correspondence of evolution of EEP with auroral-patch morphological changes at the substorm recovery phase2016
Author(s)
Oyama, S., Yoshizumi Miyoshi, Shinji Saito, Antti Kero, Esa Turunen, Jyrki Manninen, Tero Raita, Noora Partamies, Pekka T. Verronen, Craig Rodger, Mark Clilverd
Organizer
HEPPA-SOLARIS 2016
Invited
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