静止・中高度軌道衛星帯電評価用環境データベースと国際標準規格モデルの作成と応用

本研究課題では、衛星観測データから衛星表面帯電を引き起こす宇宙プラズマ環境をデータベース化して、静止・中高度軌道の衛星帯電位評価用のプラズマ環境モデルの作成を目的としている。2022年度の成果は以下のとおりである。中高度軌道を2機編隊飛行するVan Allen Probe衛星は、遠地点を静止軌道付近に、近地点を低軌道に持ち内部磁気圏の広い領域を観測している。その観測データを用いて、衛星帯電が観測されたプラズマ環境について調べた。地球半径の約４倍よりも内側のプラズマ圏と呼ばれる地球起源の濃い低温プラズマが存在している領域では、オーロラ電子降り込み領域を除きごく浅い帯電しか起こらない。また、この科学観測衛星は高精度の観測を行うためにほぼ衛星表面全体に導体処理を施し構体と導通して等電位になっており、日照領域と日陰領域で帯電の様子が異なる。地球の日陰のプラズマ圏外の領域では、マイナス1 kV以下になる深い帯電が時折観測される。衛星電位は陽子フラックスのエネルギースペクトルのカットオフから求めた。その衛星電位を用いて電子フラックスのエネルギースペクトルからモーメント法で電子密度と温度を求めた結果、深い帯電を引き起こすのは、電子の密度が0.3 /cc以上かつ電子温度が2 keV以上の場合で、電子密度と温度との積と衛星電位に相関が見られた。粒子フラックスのエネルギースペクトルを基に解析することで、温度・密度の公開データと帯電電位の間の相関の悪いデータ群を修正できた。また、深い帯電事象とサブストームに伴う地磁気活動指数とも関係も示した。日照では、日射面から光電子が放出されるためプラズマ圏外領域でも負に深く帯電することはなかった。しかし、サブストームに伴い夜側から朝側の領域で高エネルギー電子フラックが増大により、浅い負の帯電が観測され、その分布と頻度を明らかにした。

本研究課題では、衛星観測データから衛星表面帯電を引き起こす宇宙プラズマ環境をデータベース化して、静止・中高度軌道の衛星帯電位評価用のプラズマ環境モデルの作成を目的としている。2022年度の成果は以下のとおりである。中高度軌道を2機編隊飛行するVan Allen Probe衛星は、遠地点を静止軌道付近に、近地点を低軌道に持ち内部磁気圏の広い領域を観測している。その観測データを用いて、衛星帯電が観測されたプラズマ環境について調べた。地球半径の約４倍よりも内側のプラズマ圏と呼ばれる地球起源の濃い低温プラズマが存在している領域では、オーロラ電子降り込み領域を除きごく浅い帯電しか起こらない。また、この科学観測衛星は高精度の観測を行うためにほぼ衛星表面全体に導体処理を施し構体と導通して等電位になっており、日照領域と日陰領域で帯電の様子が異なる。地球の日陰のプラズマ圏外の領域では、マイナス1 kV以下になる深い帯電が時折観測される。衛星電位は陽子フラックスのエネルギースペクトルのカットオフから求めた。その衛星電位を用いて電子フラックスのエネルギースペクトルからモーメント法で電子密度と温度を求めた結果、深い帯電を引き起こすのは、電子の密度が0.3 /cc以上かつ電子温度が2 keV以上の場合で、電子密度と温度との積と衛星電位に相関が見られた。粒子フラックスのエネルギースペクトルを基に解析することで、温度・密度の公開データと帯電電位の間の相関の悪いデータ群を修正できた。また、深い帯電事象とサブストームに伴う地磁気活動指数とも関係も示した。日照では、日射面から光電子が放出されるためプラズマ圏外領域でも負に深く帯電することはなかった。しかし、サブストームに伴い夜側から朝側の領域で高エネルギー電子フラックが増大により、浅い負の帯電が観測され、その分布と頻度を明らかにした。