Investigation of three-dimensional structure of solar storms using the radio observation with leading-edge digital signal processing

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太陽ではフレアに代表される爆発現象が頻発し、1000メガトンにもなる大気の塊が秒速2000kmもの超音速の爆風「太陽嵐」となって放出される。しかし、太陽嵐の伝搬の過程はよくわかっておらず、地球への到来予報には大きな誤差がある。そこで本研究では、宇宙空間を伝搬中の太陽嵐の3次元構造を解明することを目的とする。手法としては、独自のデジタルフェーズドアレイ技術を用いた新しい電波観測装置を開発し、地上から太陽嵐の異なる4箇所を同時にスキャンする世界初の観測を実現することで、高速に移動する太陽嵐の構造を素早く正確に導出する。そのデータを用いたデータ同化シミュレーションから太陽嵐の伝搬を再現する。時事刻々と地球に迫る太陽嵐の3次元構造を導出するには、一度に複数の電波天体を追尾観測することが効果的である。そこで、本研究では一度に4方向を同時に追尾観測できる新型フェーズドアレイ装置を開発することを目的とした開発研究をこなった。初年度には64個のアナログ入力信号を同時にデジタル化し、８方向を同時に観測できるデジタルバックエンドの開発を行なった。本装置は多数のAD変換器とFPGAを接続して構成するため、世界的な半導体不足の影響を大きく受け、納品が年度末に間に合わなかったため、繰越が発生したが、2年目にデジタルバックエンドは完成した。検討時間を多くとれたことでより効率的な実装方法を発見し、当初の予定（４方向）が８方向にまで向上しており、全体としては想定以上にインパクトの高い成果を出すことができた。