【研究領域課題番号】21H01534 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

フォーメーションフライング / 能動光学 / 補償光学 / リモートセンシング / 小型衛星

【研究成果の概要】

本研究では、静止軌道周辺に超小型衛星を配置することで高空間分解能と高時間分解能を両立する「静止リモセン」の学術分野を切り開くことを目指し、複数の超小型衛星が共同して光学系を構成する「合成開口望遠鏡」の実現手法を提案する。そのためのキー技術は超高精度フォーメーションフライト、能動光学、補償光学と、これらの協調制御である。本研究では要素技術を確立し、「合わせ技」による合成開口望遠鏡の地上実証を行うことを目的とする。2021年度は、各要素技術とシステム設計に関する検討を進めるとともに、2年目以降の研究に向けた地上実験システムの開発を行った。
要素技術の研究として、第一に、超高精度フォーメーションフライト（FF）によるmm級精度の達成には、どのようなセンサやアクチュエータ、アルゴリズムが必要であるかの検討を進めた。
第二に、能動光学を用いたμm級精度の達成に向けて、合成開口望遠鏡を構成する分割鏡を直接制御する能動光学によって光学系の相対精度を高める手法を検討した。具体的には、数学モデルによる光学要素の位置・姿勢誤差の画質への影響、ピエゾアクチュエータを用いた鏡の制御手法、レーザー干渉変位計を用いた高精度の測定に関する検討を行った。
第三に、補償光学を用いた観測波長の数分の一の精度の達成に向けて、デフォーマブルミラーと波面推定手法とを用いた調整手法に関する検討を行った。具体的には、スパースな主鏡に対する波面推定および波面補正手法と、光学定盤上の実証実験手法を検討した。
システム設計に関する研究としては、熱数学モデルを構築し、軌道上の環境を考慮した熱設計、機器配置に関する検討を行った。
さらに、2年目以降の地上統合実験に向けた、合成開口実験システムの設計、開発を行った。初期実験の結果、実験システムの妥当性を確認した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】17H02965 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

惑星探査 / 外惑星 / オーロラ / 磁気圏 / プラズマ / 衛星大気 / 衛星イオ / 木星 / 外惑星磁気圏 / イオプラズマトーラス / 極端紫外光 / ひさき / 小型衛星 / ＥＵＶ / EUV / 外惑星プラズマ / ひさき衛星 / 木星磁気圏 / 極端紫外線 / 外惑星探査 / 宇宙プラズマ / 外惑星火山活動 / ジュノ衛星 / イオトーラス / リモートセンシング / 宇宙空間

【研究成果の概要】

地球と同じく強い固有磁場を持つ木星について研究した。木星の周辺にも磁気圏と呼ばれる領域が存在し、その中を木星の月（イオ衛星）がある。衛星イオには火山活動があり、火山から噴出したガスがイオンになることで、土星の輪のようなトーラスを形成している。そして、この火山の影響により、木星の自転周期が変わったり、木星から遠く離れた領域（木星半径の１０－３０倍程度の距離だけ、反太陽方向に離れた領域）から運ばれてくる電子の量が増えることが分かった。いずれも、前世紀から研究者が、その成否や存在を疑っていたことである。これらの結果は、日本と米国の人工衛星（ひさきとジュノ）のデータを総合的に解析することにより導いた。

【研究の社会的意義】

最近の高等学校の理科（地学）の教科書に記述されている外惑星に関する項目は博物学的なものでしかなく、物理としては面白くない。今回の我々の成果は、単純な力学に置き換え理解することもでき、物理を得意とする高校生が、将来、宇宙科学や惑星科学を目指すきっかけとなる解りやすい惑星物理学の例を提示した。
日本の宇宙惑星科学が欧米に引けを取ることなく存在感を維持するためには、日本の得意技術の精悦化にあることを証明した結果である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)