太陽系外から飛来する未知の天体の探査に向けた中性粒子・イオン質量分析器の開発

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本申請課題の先にある最終的なゴールは，太陽系外から地球近傍に飛来する恒星間天体を人類として初めて直接探査し，系外惑星系の組成を詳細に解析して「太陽系はどれくらい特別な（あるいはありふれた）世界なのか？」という問いに答えることである．東京大学およびJAXAの工学系研究者との議論では，恒星間天体を超小型探査機でフライバイ観測する現実的な探査シナリオが得られている．しかしながら，最大の問題は，天体の組成分析を行う上で肝心かなめの質量分析器の準備が出来ていないことである．本研究では，これまで地球，月，水星，火星の探査に向けて開発してきた宇宙機搭載用のイオン・電子分析器のヘリテージを生かして，小天体近傍の主成分である中性ガス分子・原子をフライバイ探査で分析できる新たな質量分析器の開発を目的としている．当該年度は，研究実施計画に沿って，(1)中性粒子分析器に用いる電離部，および(2)イオン質量分析器での分子イオンの計測を実施した．(1)については，酸化イットリアをイリジウム線に塗布したタイプのフィラメントを用いることで，当初の目標通り，1e-3 Paにおいて1 nAのイオン電流が得られた．消費電力についても，目標であった3W程度に抑えることに成功した．(2)については，質量分析器を設計・製造し，イオン質量スペクトルの取得に成功した．そして，この分析器において，フライト実績のある非晶質カーボンフォイルを用いた場合，分子イオンが解離せずに検出されることは極めて少ない（ノイズレベル以下）であることがわかった．