研究者業績
基本情報
- 所属
- 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 太陽系科学研究系 准教授東京大学大学院 理学系研究科化学専攻 准教授
- 学位
- 博士（理学）(1996年3月 東京大学)
- 研究者番号
- 30321566
- J-GLOBAL ID
- 201501026547105146
- researchmap会員ID
- B000243484
- 外部リンク
専門は惑星科学、惑星物理学、惑星物質・物性科学、惑星探査科学。特に熱赤外カメラを用いた史上初の小惑星探査により、惑星探査に「熱撮像」の手法を世界で初めて導入に成功し、さらに「太陽系物性科学」の分野を創設。観測機器の開発による惑星探査でのその場観測とサンプルリターンによる帰還試料分析を主な研究手法とする。
主要な開発機器は、蛍光Ｘ線分光計、熱赤外カメラ、多波長熱赤外カメラである。また開発中のものはマルチターン飛行時間型質量分析計等である。地上分析においてはハイパースペクトル顕微鏡による帰還試料の分析の他、将来の資料熱物性分析のための多色熱赤外顕微鏡の開発を推進中である。
◆国内外の惑星探査計画（観測機器担当）
・月探査「Lunar-A」 光学カメラLIC（Co-I）1993-2005
・火星探査「のぞみ」 HFレーダ高度計PWS/ALT（Co-I）1994-2003、可視カメラMIC（Co-I）1995-2003
・小惑星探査「はやぶさ」 蛍光エックス線分光計XRS担当（PI）1995-2010
・月周回探査「かぐや（SELENE）」 蛍光Ｘ線分光計XRS担当（PI）1998-2009
・小惑星探査「はやぶさ２」 中間赤外カメラTIR担当（PI）2010-present.、
・小惑星探査「はやぶさ２」 小型ランダーMASCOT担当（JAXAリエゾン）2010-2019
・小惑星探査「はやぶさ２」 デジタルエレキDE担当（PI）2010-present
・小惑星探査「はやぶさ２」 ハイパースペクトル顕微鏡MicrOmega担当（Co-PI）2019-present
・二重小惑星探査計画Hera 熱赤外カメラTIRI担当（PI）2020-present
・二重小惑星探査計画Hera Hera Investigation Team メンバ（招聘）2020-present
◆帰還サンプルの分析（地上分析）
・JAXAキュレーションセンター（地球外物質研究グループ所属）2009-present
・ハイパースペクトル顕微鏡MicrOmega-CF（Co-PI）
・熱赤外顕微鏡（PI）
◆海外ミッション参画
・SMART-1 D-CIXS（Co-I）2000-2005
・Chandrayaan-1 C1XS（Co-I）2006-2009
・BepiColombo MIXS（Co-I）2003-present、SIXS （Co-I）2003-present
・Hera (-JP) Proejct Manager & TIRI（PI）2020-present、Investigation Team 2020-present
◆WG参画
・ESA MarcoPolo（=Hayabusa-MkII）においてX線分光、熱積外カメラ、着陸機
・月着陸機SELENE-B、SELENE-II
・月着陸SLIM（科学システム検討担当）
・火星探査MELOS（科学システム検討担当（固体惑星）、着陸探査）
・OKEANOS （科学システム検討担当、質量分析計HRMSの開発）
・月縦孔探査Uzume（科学システム検討担当、熱赤外カメラの開発）
研究キーワード
32経歴
7-
2011年4月 - 現在
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2006年9月 - 現在
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2008年4月 - 2013年3月
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2003年10月 - 2006年8月
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1999年2月 - 2003年9月
学歴
4-
1993年 - 1996年
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1991年 - 1993年
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1989年 - 1991年
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1987年 - 1989年
委員歴
3-
2012年8月 - 2013年8月
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2010年8月 - 2012年8月
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2009年8月 - 2010年8月
受賞
24-
2020年12月
論文
246-
Science Advances 10(39) 2024年9月27日The isotopic compositions of samples returned from Cb-type asteroid Ryugu and Ivuna-type (CI) chondrites are distinct from other carbonaceous chondrites, which has led to the suggestion that Ryugu/CI chondrites formed in a different region of the accretion disk, possibly around the orbits of Uranus and Neptune. We show that, like for Fe, Ryugu and CI chondrites also have indistinguishable Ni isotope anomalies, which differ from those of other carbonaceous chondrites. We propose that this unique Fe and Ni isotopic composition reflects different accretion efficiencies of small FeNi metal grains among the carbonaceous chondrite parent bodies. The CI chondrites incorporated these grains more efficiently, possibly because they formed at the end of the disk’s lifetime, when planetesimal formation was also triggered by photoevaporation of the disk. Isotopic variations among carbonaceous chondrites may thus reflect fractionation of distinct dust components from a common reservoir, implying CI chondrites/Ryugu may have formed in the same region of the accretion disk as other carbonaceous chondrites.
-
Nature Astronomy 2024年9月25日
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Geochimica et Cosmochimica Acta 379 172-183 2024年8月
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Earth and Planetary Science Letters 637 118719-118719 2024年7月
MISC
537-
日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2005 33-33 2005年我々は将来の月着陸探査機 SELENE-2 に蛍光 / 回折X線分析装置 (XRF/XRD) の搭載を計画している。この装置の一次X線源には小型のX線管球を採用する予定であり、現在その搭載可能性の検証を行なっている。従来のX線管球はサイズと重量の点から搭載が難しく、積極的な小型化が必要である。本発表では、管球内部の電子源にカーボンナノチューブを用いた新しいタイプの小型X線管球について、これまでに行なってきた基礎実験の結果、また小型X線管球の機上での応用方法などについて報告する。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2005 40-40 2005年「はやぶさ」は2005年9月から12月にかけて近地球型小惑星イトカワにランデブーする。XRSはリモート探査用蛍光エックス線分光観測装置である。XRSの主な観測項目について紹介する。XRSはイトカワの表面の主要元素組成を決定する。また、イトカワの自転を利用した経度方向の元素分布の調査を行う。常時観測できるのはMg, Al, Si、及びSだが、太陽フレア時にはCa, Feも可能になる。また、太陽位相角依存性を用いた表面微小凹凸の測定や、着陸降下時の温度プロファイルから小惑星の熱放射特性も調べる。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2005 58-58 2005年SELENE搭載XRSは月表層主要元素を定量的に決定する。本発表ではXRSのソフトウェア制御による自律観測系の観測について発表する。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2005 59-59 2005年ＳＥＬＥＮＥに搭載する蛍光X線分光計（ＸＲＳ）には、既知組成の標準試料が搭載されている。標準試料から得られるＸ線スペクトルと月面から得られるＸ線スペクトルとの比較により、太陽活動度や検出器の特性への依存性の小さい比較分析が可能となり、月表層の元素組成の決定精度が向上する。 本研究ではＸＲＳ用に標準試料法による比較分析方法を構築し、模擬室内実験による検証を試みた。標準試料法による比較分析方法から求めた組成比の精度を評価した結果を報告する。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2004 34-34 2004年「セレーネ」は、高度約100kmの月極周回軌道から月面全域の探査を行う日本初の総合月ミッションである。蛍光X線分光計（XRS）は両極域を除く月面全域の主要元素組成（Mg, Al, Si, Feなど）を空間分解能約20kmで定量的に決定する。XRS観測及び他の観測機器による元素・鉱物・地形・地質構造などの観測データを相互に利用することによって、月の初期進化過程を探るのが主な科学目標である。本報告では、XRSで導入した新規技術、仕様や機能、機上データ処理方法、地上解析方法について概説する。さらに、地上試験データの特性や性能評価、今後の試験計画、打上後の観測計画について述べる。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2004 42-42 2004年本研究では、将来の月惑星探査機に搭載し、その場でX線蛍光・回折分析などを行うための小型X線管球の基礎開発を行っている。探査機に搭載するためには従来の管球の小型・省電力化が必要となるが、そのためには管球の発熱を可能な限り抑えなければならない。この問題の解決のために、我々は管球内部の電子銃に新材料であるカーボンナノチューブを用いた電界放射型の管球の設計・試作を進めている。開発の現状と得られた結果について報告する。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2004 78-78 2004年日欧協力で行う水星探査計画「ベピ・コロンボ（Bepi Colombo）」での水星表面全域の主要元素組成、放射性元素存在度をX線およびγ線分光観測によって調べることを提案しており、その科学目標のと現在検討している観測機器の概要を紹介する。X線分光計（MIXS）はX線検出器に、GaAs検出器とASIC化した読み出し回路を合体させた新規開発の検出器を用いる。γ線分光計（MANGA）は高いエネルギー分解能の実現を狙って、小型小電力タイプのスターリング冷凍機を実装してGe検出器を用いることを提案中である。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 48-48 2003年次世代の月惑星着陸探査をになうピンポイント軟着陸や自律制御ローバ技術などの実証を目指して、月着陸実験セレーネB計画が工学試験ミッションとして提案されているが、月クレータの中央丘に露出する深部物質を採取し、その場で分析する地質探査が検討されている。本報告ではその観測機器候補の検討について述べる。このミッションではランダからの分光撮像やローバでの多色撮像で路頭の特徴を調べ、また採取試料の選定を行う。ガンマ線分光により、ローバ走行経路に沿った放射線元素濃度の分布を調査する。採取した試料を顕微撮像やＸ線蛍光・回折等の分析を行うが、表面に付着した塵の除去や切断、研削を行うことで試料内部の組織まで調べることを目標にする。観測機器のシステム構成案についても考察した結果を述べる。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 70-70 2003年月周回探査衛星計画「セレーネ」は、月の極周回軌道から月面全域のグローバルな探査を10数種類の観測機器を用いて行う。本機器、蛍光X線分光計（XRS）は、極域を除く全域の主要元素組成を空間分解能約20kmで定量的に決定する。月地殻の構成岩石とその水平分布を観測的に得ることによって、月の初期進化過程を探るための情報を得るのが最大の目標である。 本機器は、空間分解能と元素組成決定精度の向上を目指す。セレーネ周回衛星は月面に対して相対速度約1.5km/sで移動するため、短時間で統計的に有意な光子計数を稼ぐ必要がある。そのため、エネルギー分解能向上と有効検出面積の拡大が必須である。そこで、X線CCDをアレイ化し、CCDを放射冷却によって低温に保持することによって厳しいスペック要求を満足させる。さらに極薄ベリリウム窓の使用によって低エネルギー域の窓材による減衰効果を低減した。 現在、本機器はフライトモデルの設計・製作を実施し、衛星や他の観測機器とのインターフェース噛み合わせ試験を実施中である。電気設計やソフトウェアのインターフェースを確認し、また電磁干渉評価を衛星全体で実施する。本試験の終了後には、フライト仕様への最終組立てや詳細性能評価を月周回軌道を模擬可能なチェンバを用いて、熱真空槽中で実施する予定である。 本報告では、本機器の基本仕様や機能について概要を紹介し、さらに今後の試験計画、打上後の観測計画について述べる。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 85-85 2003年小惑星探査機「はやぶさ」に搭載した蛍光X線スペクトロメータ（XRS）の初期運用の結果と現状、今後の観測運用計画についての概要を紹介する。 XRSは、大気の無い惑星表面上の主要元素組成（Mg，Ａl，Si，S，Ca，Fe等）を定量的に決定するために、太陽X線の照射によって励起される元素に固有なエネルギーをもつX線（蛍光X線）を観測する装置である。XRSは「はやぶさ」に搭載され、地球近傍小惑星でS型のItokawa(1998SF36) を高度数キロメートルから常時観測する。S型小惑星の構成元素を精度よく決定し、どの種類の隕石と関連が深く、またどの程度の表面進化・熱的分化の過程を経ているかを調べる情報にする。 「はやぶさ」は小惑星到着まで約2年かかるため、その間を利用して初期動作確認や熱モデル評価、センサとして採用した電荷結合素子（CCD）の放射線劣化状態を適宜調べる。打上に際しては問題なく、想定通りの振舞いを示した。さらに、センサ較正や科学観測として、活動銀河核や超新星残骸、宇宙背景X線の観測を行う。現在までに複数天体の観測を行ったが、Arai et al. (2003)で報告する。また、太陽活動モニタ用に標準試料を搭載しており、太陽X線による蛍光X線測定の宇宙実証とその解析法の評価・検討を行うが、Yamamoto et al. (2003)で紹介する。搭載コンピュータSH-OBCの宇宙実証も同時に重要な役割であり、現在までに約20日間にわたり正常に動作している。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 62-62 2003年小惑星探査機はやぶさ搭載XRSによりX線天体を観測した。はやぶさはイオンエンジンによる軌道航行を行うため、XRSによるX線天体観測には制約がある。特に、惑星間軌道中ではイオンエンジンオフ時でもエンジンを冷やさないようにヒータを焚く。そのため、温度クリティカルなXRSのスペクトルには熱雑音が入る。本研究では惑星間軌道中の制約された条件下で、XRSの性能を最大限に引き出すためのデータ取得方法、及び解析手法を発表する。
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 66-66 2003年小惑星探査機はやぶさ搭載蛍光X線分光計(XRS)は比較分析用として標準試料を搭載している。標準試料と小惑星からの蛍光X線を比較することにより、入射X線である太陽X線の依存性を低減することができる[1]。<BR>はやぶさが小惑星に到着するまでには２年以上の日数を必要とし、その間XRSは定期的に背景X線やX線天体、標準試料からのX線を観測することにより性能の経年変化を調べる。打ち上げ直後の初期運用段階である2003年5月28日から5月30日において、XRSはX線天体Sco-X1の観測を行った[2]。初期運用期間であることから、2日間という比較的長い観測時間が割り当てられた(現在は定常運用のため週3時間程度)。幸運にもこの観測期間中に非常に強いX1クラスの太陽フレアが発生した。この期間中の標準試料からの蛍光X線スペクトルはMg, Al, Siの輝線に加えてCa, Feの輝線が放出されていることを確認した。この輝線は打ち上げ後の較正データとして重要であり、エネルギー分解能や強度、また蛍光X線モデルのパラメータ決定に用いられる。<BR>本データを用いてエネルギーのゲイン較正、地球周回衛星GOES 10とXRSのデータ比較、蛍光X線モデルと観測データの比較が行われた[3]。太陽フレア発生時のMg, Al, Si, Ca, Feの蛍光X線輝線を用いたエネルギーのゲイン較正は地上試験のそれと比べて１％以内の精度で決定した。GOES 10データとの比較では、エネルギーフラックスの時間変化は非常に似た様相を示し、XRSの観測が妥当な観測結果であることを示した。また蛍光X線モデルとの比較では、特にエネルギー範囲0.5-3 keVの領域でバックグラウンドノイズが顕著である結論となった。このことからMg, Al, SiのX線強度を決定するには、このバックグラウンドノイズとX線スペクトルを分離することが重要な課題として挙げられた。そこで本研究では主にMg, A. SiのX線強度を決定するためにバックグラウンドとX線スペクトルの分離手法について検討し、その結果について報告する。<BR>[1] Okada, T., Fujiwara, A., Tsunemi, H., and Kitamoto, S. 2000. X-ray fluorescence spectrometer onboard MUSES-C, Adv. Space Res. 25, 345-348.<BR>[2] Arai et al, 2003. Proc. ISAS Lunar Planet. Symp.<BR>[3] Yamamoto et al, 2003. Proc. ISAS Lunar Planet. Symp.<BR>
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日本惑星科学会秋季講演会予稿集 2003 46-46 2003年月面無人地質探査SELENE-Bで目指すサイエンスとサイエンス目的を満足する着陸候補地点の選定について議論する。
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計測自動制御学会 部門大会／部門学術講演会資料 2002 441-441 2002年Unmanned lunar geologic exploration of a crater’s central peak to investigate subsurface layering is discussed. Rover-lander corporative mission is executed. From a lander which is within 500m from the frank of the central peak, a rover should make a round-trip to the frank and bring samples back to the lander. Multi-band camera, gamma-ray spectrometer, rock-coring mechanism, sampling and transportation mechanism should be on board the rover. Detailed analyses of the returned samples including microscopic spectroscopy and X-ray spectrometry and diffraction should be done in the lander.
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宇宙科学シンポジウム 2 17-20 2001年11月19日
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宇宙科学シンポジウム 2 57-59 2001年11月19日
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2001 27-27 2001年10月6日We are developing X-Ray fluorescence spectrometer onboard MUSES-C which will be launched in 2002. Charge-coupled device (CCD) is used to detect X-Ray fluorescence from the surface of asteroid. We have made an apparatus to evaluate the CCD with various conditions. We will report about this apparatus and the performance of CCD itself when temperature and driving pulse voltage are varied.
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2001 28-28 2001年10月6日We are developing an X-Ray fluorescence Spectrometer (XRS) onboard the asteroid probe MUSES-C. Variation of solar X-rays must be considered to analyze major elements quantitatively. XRS observes solar X-rays indirectly using a standard sample. Therefore X-rays from a planetary surface can be calibrated with those from a standard sample in addition to investigation of the spectra and intensities of solar X-rays. We make a model of solar X-ray flux and simulate X-rays observed from a standard sample under various solar conditions. We estimate inversely solar X-rays with calculated emissions and investigate suitable integration times.
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2001 84-84 2001年10月6日We are developing an X-Ray fluorescence Spectrometer (XRS) onboard the asteroid probe MUSES-C. XRS contains 5 CCD chips. XRS will not carry in-flight calibration sources. Therefore we will observe cosmic X-ray objects for the calibration with XRS during the cruise. We performed numerical simulation of observing some known X-ray objects. Those simulations were run with exposure time about 3 hours, based on the best-fit models to the ASCA SIS spectra.
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2001 85-85 2001年10月6日We are developing an XRF/XRD instrument for future planetary landing probes. Using this CCD-based device, major elemental and mineral composition is determined through x-ray fluorescence and diffraction method. We have designed and fabricated a miniaturized laboratory model with a two-dimensional CCD. We considered a geometric configuration of the CCD and samples to improve precision of measurement. We investigated a method of onboard data analysis to decrease an amount of telemetry data. We report results of measurements and analyses for XRF and XRD of major minerals.
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計測と制御 = Journal of the Society of Instrument and Control Engineers 39(9) 584-588 2000年9月10日 責任著者
講演・口頭発表等
522所属学協会
5共同研究・競争的資金等の研究課題
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 2017年6月 - 2022年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2014年4月 - 2019年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 2010年 - 2012年
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A) 2005年 - 2007年
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 2002年 - 2003年
● 専任大学名
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専任大学名東京大学（University of Tokyo)
● 所属する所内委員会
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所内委員会名放射線安全委員会
