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

利用尖端数字信号处理的射电观测研究太阳风暴的三维结构

基本信息

批准号：
21H04517
负责人：
岩井一正
金额：
$ 27.04万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

太阳经常会导致爆炸，例如耀斑和1000兆吨的空气，以“太阳风暴”的超音速爆炸释放，这些爆炸的速度为2,000 km/秒。但是，太阳风暴传播的过程尚不清楚，并且预测地球的到来存在很大的错误。因此，本研究旨在阐明太阳风暴在外太空传播的三维结构。该方法是使用独特的数字阶段阵列技术开发新的无线电波观察设备，并实现世界上第一个观察结果，该观察结果同时从地面扫描了四场不同的太阳风暴，从而可以快速准确地得出高速太阳风暴的结构。太阳风暴的传播是通过数据同化模拟复制的。为了得出在任何给定时间接近地球的太阳风暴的三维结构，一次跟踪和观察多个无线电对物体都是有效的。因此，这项研究是在开发研究中进行的，目的是开发一种新的分阶段阵列设备，该设备可以同时跟踪和观察四个方向。在第一年，同时将64个模拟输入信号同时进行了数字化，并开发了数字后端，可以同时观察八个方向。该设备由大量的AD转换器和FPGA组成，并受到全球半导体短缺的影响，并且在财政年度结束时未完成交付，导致了剩余，但是在第二年，数字后端完成了。有了更多的考虑时间，我们发现了一种更有效的实施方法，并且原始计划（四个方向）已改进到八个方向，从而产生了比预期的更具影响力的结果。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Space Research Institute(オーストリア)

空间研究所（奥地利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

IPS based heliospheric MHD simulation for the space weather forecasting

基于 IPS 的日光层 MHD 空间天气预报模拟

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂野井健;吹澤瑞貴;平原聖文;三好由純;浅村和史;斎藤義文;小嶋浩嗣;北村成寿;西山尚典;村瀬清華;川村美季;坂口歌織;石井守;Kazumasa Iwai
通讯作者：
Kazumasa Iwai

IPS観測による太陽圏研究の展望と次世代太陽風観測装置

利用IPS观测和下一代太阳风观测装置进行日光层研究的前景

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
浅村和史;小嶋浩嗣;滑川拓;三谷烈史;菊川素如;深澤伊吹;栗田怜;三宅雄紀;臼井英之;岩井一正
通讯作者：
岩井一正

BepiColombo’s Cruise Phase: Unique Opportunity for Synergistic Observations

BepiColombo 的巡航阶段：协同观测的独特机会

DOI：
10.3389/fspas.2021.718024
发表时间：
2021
期刊：
Frontiers in Astronomy and Space Sciences
影响因子：
3
作者：
Hadid L. Z.;Gnot V.;Aizawa S.;Milillo A.;Zender J.;Murakami G.;Benkhoff J.;Zouganelis I.;Alberti T.;Andr? N.;Bebesi Z.;Califano F.;Dimmock A. P.;Dosa M.;Escoubet C. P.;Griton L.;Ho G. C.;Horbury T. S.;Iwai K.;et al
通讯作者：
et al

Venus's induced magnetosphere during active solar wind conditions at BepiColombo's Venus 1 flyby

DOI：
10.5194/angeo-39-811-2021
发表时间：
2021-05
期刊：
Annales Geophysicae
影响因子：
1.9
作者：
M. Volwerk;B. Sánchez–Cano;D. Heyner;S. Aizawa;N. André;A. Varsani;J. Mieth;Wolfgang Baumjohann
通讯作者：
M. Volwerk;B. Sánchez–Cano;D. Heyner;S. Aizawa;N. André;A. Varsani;J. Mieth;Wolfgang Baumjohann