Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2010(平成22) 年度 生存圏科学 ミッション研究 9

研究課題

宇宙空間におけるプラズマ密度計測のための高周波数分解能受信機の開発

研究組織

 代表者 熊本篤志 (東北大学理学研究科)
 共同研究者 小嶋浩嗣 (京都大学生存圏研究所)
笠羽康正 (東北大学理学研究科)
関連ミッション
  • ミッション 3 (宇宙環境・利用)

研究概要

地球周辺の宇宙空間(ジオスペース)には、気象観測・放送通信・測位のための人工衛星など我々の身近な生活をささえるインフラストラクチャ群が展開されており、既に人類の生存圏の一部となっている。宇宙空間の環境は、中性大気で満たされた地表付近の環境とは大きく異なり、プラズマという電離気体によって満たされ、磁気嵐に代表される様々な電磁気現象が生起する。プラズマの密度・温度・速度分布は、宇宙空間の環境変動を理解する上で重要な基本パラメータであるが、このうちプラズマ密度を計測する最も有力な手段の1つにプラズマ波動観測がある。プラズマ中には、プラズマ密度、磁場強度を反映した特性周波数をもつプラズマ波動が励起しており、この周波数スペクトルを精密に計測することによって高精度のプラズマ密度の導出が可能となる。500 Hz の周波数分解能で 100 kHz 以上の帯域のプラズマ波動を計測した場合、1 % の精度でプラズマ密度を決定することができる。地球電離圏上層から磁気圏にかけて観測を行う場合、観測周波数はおよそ 10 MHz までをカバーする必要があるが、この全てを分解能 500 Hz でカバーしようとすると、データ量が過大となり、かつ機上処理に要するバッファ容量・計算時間も問題となってくる。そこで本研究では、限られたデータレートの範囲内で、全体的なスペクトルを概観しつつ、合わせて 500 Hz の分解能で常時目的のプラズマ波動を計測することを目的として、図 1 に示すように全帯域をカバーするチャンネルと目的のプラズマ波動が出現する周波数帯を追跡しながら高周波数分解能で観測するチャンネルの両方を備えた新たな高周波数分解能受信機の開発を行う。

熊本篤志: 2010(平成22)年度 生存圏ミッション研究図 1.周波数解析部のブロック図

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2010年7月30日作成

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