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 教授
- 学位
- 理学博士(1998年3月 早稲田大学)
- J-GLOBAL ID
- 200901062235719944
- researchmap会員ID
- 1000320874
研究分野
4学歴
1-
- 1998年
論文
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Journal of Geophysical Research: Space Physics 129(12) 2024年12月13日Abstract We investigate the dynamics of relativistic electrons in the Earth's outer radiation belt by analyzing the interplay of several key physical processes: electron losses due to pitch angle scattering from electromagnetic ion cyclotron (EMIC) waves and chorus waves, and electron flux increases from chorus wave‐driven acceleration of 100–300 keV seed electrons injected from the plasma sheet. We examine a weak geomagnetic storm on 17 April 2021, using observations from various spacecraft, including GOES, Van Allen Probes, ERG/ARASE, MMS, ELFIN, and POES. Despite strong EMIC‐ and chorus wave‐driven electron precipitation in the outer radiation belt, trapped 0.1–1.5 MeV electron fluxes actually increased. We use theoretical estimates of electron quasi‐linear diffusion rates by chorus and EMIC waves, based on statistics of their wave power distribution, to examine the role of those waves in the observed relativistic electron flux variations. We find that a significant supply of 100–300 keV electrons by plasma sheet injections together with chorus wave‐driven acceleration can overcome the rate of chorus and EMIC wave‐driven electron losses through pitch angle scattering toward the loss cone, explaining the observed net increase in electron fluxes. Our study emphasizes the importance of simultaneously taking into account resonant wave‐particle interactions and modeled local energy gradients of electron phase space density following injections, to accurately forecast the dynamical evolution of trapped electron fluxes.
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Journal of Geophysical Research: Space Physics 129(11) 2024年10月28日Abstract Near‐equatorial measurements of energetic electron fluxes, in combination with numerical simulation, are widely used for monitoring of the radiation belt dynamics. However, the long orbital periods of near‐equatorial spacecraft constrain the cadence of observations to once per several hours or greater, that is, much longer than the mesoscale injections and rapid local acceleration and losses of energetic electrons of interest. An alternative approach for radiation belt monitoring is to use measurements of low‐altitude spacecraft, which cover, once per hour or faster, the latitudinal range of the entire radiation belt within a few minutes. Such an approach requires, however, a procedure for mapping the flux from low equatorial pitch angles (near the loss cone) as measured at low altitude, to high equatorial pitch angles (far from the loss cone), as necessitated by equatorial flux models. Here we do this using the high energy resolution ELFIN measurements of energetic electrons. Combining those with GPS measurements we develop a model for the electron anisotropy coefficient, , that describes electron flux dependence on equatorial pitch‐angle, , . We then validate this model by comparing its equatorial predictions from ELFIN with in‐situ near‐equatorial measurements from Arase (ERG) in the outer radiation belt.
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Journal of Evolving Space Activities 2 n/a 2024年The Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) conducts a deep space exploration mission named Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science (DESTINY+). The mission requires a high-performance, compact solid kick stage with a high mass ratio and high system safety. The kick stage employes a newly developed laser ignition system to meet these requirements. We designed a laser unit for upper stages (LUUS), two types of laser-initiated pyrotechnic devices for solid motor ignition and a separation device actuator (the LID and LCTG) for the kick stage system. Optical fiber paths connecting the LUUS to LID/LCTG enables a continuity check by optical frequency domain reflectometry (OFDR). We successfully conducted continuity checks with OFDR and ran laser ignition tests to validate the design in simulating assembly- and launchsite operations.
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Earth, Planets and Space 75(1) 2023年12月21日Abstract Variations of relativistic electron fluxes (E ≥ 1 MeV) and wave activity in the Earth magnetosphere are studied to determine the contribution of different acceleration mechanisms of the outer radiation belt electrons: ULF mechanism, VLF mechanism, and adiabatic acceleration. The electron fluxes were measured by Arase satellite and geostationary GOES satellites. The ULF power index is used to characterize the magnetospheric wave activity in the Pc5 range. To characterize the VLF wave activity in the magnetosphere, we use data from PWE instrument of Arase satellite. We consider some of the most powerful magnetic storms during the Arase era: May 27–29, 2017; September 7–10, 2017; and August 25–28, 2018. Also, non-storm intervals with a high solar wind speed before and after these storms for comparison are analyzed. Magnitudes of relativistic electron fluxes during these magnetic storms are found to be greater than that during non-storm intervals with high solar wind streams. During magnetic storms, the flux intensity maximum shifts to lower L-shells compared to intervals without magnetic storms. For the considered events, the substorm activity, as characterized by AE index, is found to be a necessary condition for the increase of relativistic electron fluxes, whereas a high solar wind speed alone is not sufficient for the relativistic electron growth. The enhancement of relativistic electron fluxes by 1.5–2 orders of magnitude is observed 1–3 days after the growth of the ULF index and VLF emission power. The growth of VLF and ULF wave powers coincides with the growth of substorm activity and occurs approximately at the same time. Both mechanisms operate at the first phase of electron acceleration. At the second phase of electron acceleration, the mechanism associated with the injection of electrons into the region of the magnetic field weakened by the ring current and their subsequent betatron acceleration during the magnetic field restoration can work effectively. Graphical Abstract
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Journal of Evolving Space Activities 1 2023年12月 査読有り
MISC
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応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 63rd ROMBUNNO.20P‐KD‐7 2016年3月3日
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RADIOISOTOPES 65(2) 81-92 2016年東日本大震災に伴う東京電力福島第一原子力発電所の事故をきっかけとして,敷地や建物へと飛散した放射性物質に対する可視化の要求が一気に高まった。この数年の間に飛躍的に進展した放射性物質の可視化技術について,筆者らのグループが実用化を進めてきたSi/CdTe半導体コンプトンカメラを含む,複数の事例を取り上げて解説する。
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電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115(67) 35-38 2015年5月29日
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日本物理学会講演概要集(CD-ROM) 70(1) ROMBUNNO.21PDD-13-417 2015年3月24日
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 14 151-160 2015年3月月周回探査衛星SELENE に搭載されたα線検出器(ARD : Alpha-Ray Detector)は月面から放出されるRn-222 およびその崩壊過程で生じるPo-210 から放射されるα線を観測し,月表層下のウラニウムの分布および断層などの地殻構造,月の希薄大気の動態等に関する情報を得ることを目的とする.本論文では,ARD のデータ処理の流れと,角度応答関数を考慮した月面のα線強度分布の導出方法について紹介する.この方法は月ラドンα線観測データの解析では始めて用いられるもので,α線強度分布マップの解像度を向上し,月地形等の詳細な比較を可能とする.
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日本物理学会講演概要集 69(2) 49-49 2014年8月22日
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JPS Conf. Proc. 1(015100) 2014年3月 査読有り
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電子情報通信学会技術研究報告 113(367(SANE2013 107-112)) 7-12 2013年12月13日ジオスペース探査衛星ERG(Energization and Radiation in Geospace)は,これまで集中的な直接観測が成されてこなかった放射線帯領域を含むジオスペースを観測し,この領域のもつ相対論的粒子の加速機構や宇宙嵐に伴うジオスペース変動の解明を行う.このERG衛星による粒子観測は,計6つの電子・イオン計測器を用いて行われ,その電子計測器の一つであるHEP-eは,0.07〜2MeVの電子をSSSD(Single-sided Silicon Strip Detector)により検出し,VATAと呼ばれる放射線計測用ASICを用いて計数処理をすることになる.このERG搭載型HEP-e用ASICは,MMO(Mercury Magnetospheric Orbiter)搭載型HEPのASICに対し,さらにADC機能を実装することで,計測系全体の更なる小型化・省電力化を達成しているが,運用における処理速度においてはまだ不確定な部分があった.本研究による性能評価を経て,ERG用VATAは,単体では5.5kHzでの処理ができることを確認し,計測系全体においては低くとも1.86kHzでの計数が可能であることを示した.
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電子情報通信学会技術研究報告 112(330(SANE2012 110-119)) 41-45 2012年11月23日ERG衛星は放射線帯の高エネルギー粒子の加速機構を解明することを目的に,2015年に打ち上げられる.高エネルギー粒子加速機構の解明は,基礎科学の発展と宇宙天気予報の実用化の両面に関して重要な課題である.放射線帯の高エネルギー電子は,地磁気嵐などの発達中に急激な増加が観測されることがある.大きな地磁気嵐が発生した時,高エネルギー電子は基準設計で予想されるカウントレートを越えてしまい,入射電子の数え落しを引き起こす.この研究ではERG衛星に搭載する電子検出器の有感面積を,読み込み回路の設定のみで減らし,計測レンジを広げる検証試験を行った.
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日本物理学会講演概要集 67(1) 126-126 2012年3月5日
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日本物理学会講演概要集 66(1) 124-124 2011年3月3日
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電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010(1) SS_85-SS-86 2010年3月本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものである
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電子情報通信学会技術研究報告. SANE, 宇宙・航行エレクトロニクス 109(101) 59-64 2009年6月18日SWIMμνとは,SDS-1衛星のミッション機器の一つであるSWIMに搭載した超小型重力波検出器である.今まで衛星搭載検出器の経験のない,大学の研究室レベルで製作したことが特徴である.SWIMμνは以下の3つの目的を持っている.1.衛星検出器単体としては世界初の重力波探査を行う.2.将来の重力波検出衛星開発に向けた前哨ミッションとなる.3.(検出器は加速度計としてもはたらくため)衛星の振動環境を測定する.SWIMが搭載されたSDS-1衛星は2009年1月23日に無事に地球周回軌道に投入された.その後,SWIMμν内試験質量の観測モードへの制御が成功するなど,順調に運用を行っている.本稿では,そのSWIMμvの開発の背景・その目的と装置の仕組み,また初期運用状況について解説する.
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電子情報通信学会技術研究報告. SANE, 宇宙・航行エレクトロニクス 109(101) 53-58 2009年6月18日次世代の通信規格スペースワイヤーを用いた、新しい衛星システム設計の実証モジュールとしてSWIMの開発を行った。さらに、SWIMには、宇宙での実証実験により参加しやすくするための仕組みを構築するという目的がある。今回は、ユーザーモジュールとして超小型の重力波センサーを搭載し、宇宙での実証に望んだ。「いぶき」の相乗り小型衛星として打ち上げられたSDS-1に搭載されたSWIMは2009年2月9日に軌道上でのスペースワイヤー通信の実証に成功するとともに、ユーザーモジュール実験を無事に実施することに成功した。
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IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE 56(3) 747-751 2009年6月
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 2020年4月 - 2023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(A) 2016年4月 - 2020年3月
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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) 2014年4月 - 2017年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2012年6月 - 2017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(A) 2012年4月 - 2016年3月