2014 Fiscal Year Annual Research Report
流星・火球の高精度分光観測と軌道決定による隕石の母天体小惑星探査
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26287106
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
阿部 新助 日本大学, 理工学部, 准教授 (40419487)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 流星 / 小惑星 / 宇宙科学 / 自然現象観測 / 惑星起源・進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小惑星や彗星から放出されたmm～cmサイズの塵（メテオロイド）が，秒速数10kmの超高速で地球大気に突入する際の流星発光を分光観測することにより主要構成元素の組成比が分かる。本研究では，高感度・高解像度カメラと分光器を組み合わせた全天候型の分光・撮像自動観測システムを新規開発し，複数地点から常時観測を行い，年間に数百個程度の高品質の流星・火球スペクトルと軌道を得ていく。地球に到来するメテオロイドの惑星間空間での起源と分布を，物質科学と軌道力学の観点から統計的に初めて把握し，小惑星・彗星などの母天体と地球に衝突する隕石・惑星間塵との関連を解明することが本研究の目的である。また，流星・火球発光の物理化学素過程を理解するための人工流星プラズマ実験や，火球母天体の物理情報を得るための小惑星分光観測にも取り組み，幅広いアプローチから太陽系小天体の起源と進化について探求する。
平成26年度は，火球の大気中でのアブレーション過程を分光学的に理解する目的で，室内実験を主に行った。隕石やそれらを模擬した供試体を製作し，JAXA/ISAS惑星大気突入環境模擬装置（アーク加熱風洞）を利用して真空チャンバー内に流星アブレーション・プラズマを発生させ，紫外-可視-近赤外の分光計測を行った。加熱率を制御した本実験により，秒速10数km程度の地球大気突入体の発光の時間変化を詳細に調べることに成功した。本実験で得られたスペクトルデータは，流星・火球の高解像度分光スペクトルを理解する上で，重要な比較データとなる。また，原子・分子スペクトルの平衡・非平衡モデル計算を可能にしたことで，実験や観測で得られるデータからプラズマ温度や組成比などの物理量を正確に導出し，成果を出していく準備を整えることができた。
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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
平成26年度（初年度）は，JAXAの共同利用設備を数週間利用できる機会に恵まれたため，室内実験に重点をおいて本研究課題を進めることができた。室内実験は，流星・火球の大気中でのアブレーション過程を分光学的に理解する目的で行った。隕石やそれらを模擬した供試体を製作し，JAXA/ISAS惑星大気突入環境模擬装置（アーク加熱風洞）を利用して真空チャンバー内に流星アブレーション・プラズマを発生させ，紫外-可視-近赤外の分光計測を実施した。加熱率を制御した本実験により，秒速10数km程度の地球大気突発光の時間変化を詳細に調べることができた。本実験で得られたスペクトルデータは，流星・火球の高解像度分光スペクトルを理解する上でも重要な比較データとなる。また，原子・分子スペクトルの平衡・非平衡モデル計算を可能にしたことで，実験や観測で得られるデータからプラズマ温度や組成比などの物理量を正確に導出し，成果を出していく準備を整えることができた。
一方，当初予定していた屋外での流星・火球の観測は，平成27年度（２年目）に重点的に行う計画とした。平成27年度の観測計画を円滑に進めるため，「前倒し予算」を使用して，カメラを多数設置するための流星観測ステーションの工事を平成26年度末に前倒しで完了させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は，高感度・高解像度4Kカメラと分光器，制御PCを組み合わせた「全天候・流星分光システム（波長380-900nm領域）」を複数製作し，平成26年度に校舎屋上に整備した流星観測ステーションに設置して，定常観測をスタートさせる。この流星観測ステーションは，多数のカメラの遠隔制御が可能であり，従来型CCTVカメラと新型4Kカメラ群を運用していく。また，観測システムの性能評価を行い，分光データ解析手順を確立させ，原子・分子を考慮した流星スペクトルのモデル計算から観測データを分析して物理量を導出する。観測-解析をルーチン化し，科学成果を迅速に得ていくための準備を進める。また，本研究課題で得られる観測結果を，室内実験，レーダー観測，力学進化計算，小惑星観測と比較を行うことで，流星・火球の起源と進化についての幅広い知見を得ていく。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] アーク加熱風洞を使った人工流星・隕石のアブレーション実験2014
Author(s)
阿部新助, 沼田宗一郎, 亀川将司, 荒木健吾, 岩崎太陽, 小宮良樹, 井出裕(日大) 渡辺正樹, 作山幸樹, 佐原宏典(首都大), 下田孝幸(JAXA/ISAS), 長井遵正(AES), 岡島礼奈((株)ALE)
Organizer
宇宙航行の力学シンポジウム
Place of Presentation
JAXA 宇宙科学研究所
Year and Date
2014-12-18 – 2014-12-19
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[Presentation] アーク加熱風洞を用いた人工流星プラズマ実験2014
Author(s)
沼田 宗一郎 , 阿部 新助 , 亀川 将司 , 出井 裕 , 小宮 良樹 (日大), 佐原 宏典 , 渡辺 正樹(首都大), 渡部 武夫(帝京大), 野尻 悠太(アクセルスペース), 岡島 礼奈(ALE)
Organizer
第58回 宇宙科学技術連合講演会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2014-11-12 – 2014-11-14
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