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。

太阳上经常发生耀斑等爆炸现象，重达 1000 兆吨的大气质量被喷射为以 2000 公里/秒超音速传播的“太阳风暴”。然而，人们对太阳风暴的传播过程还不太了解，预测它们到达地球时存在很大的误差。因此，本研究的目的是阐明太阳风暴在太空中传播的三维结构。作为一种方法，我们开发了一种新型无线电波观测装置，采用独特的数字相控阵技术，实现了世界上首次从地面同时扫描四个不同位置的太阳风暴的观测。这将使我们能够观测快速移动的太阳风暴. 快速准确地推导结构。我们将使用这些数据通过数据同化模拟来重现太阳风暴的传播。为了获得时刻接近地球的太阳风暴的三维结构，同时跟踪和观测多个射电天体是有效的。因此，在本研究中，我们开展了开发研究，旨在开发一种能够同时进行四个方向跟踪观察的新型相控阵装置。第一年，我们同时将 64 个模拟输入信号数字化，并开发了可以同时观察八个方向的数字后端。由于该器件是通过连接大量 AD 转换器和 FPGA 来配置的，因此受到全球半导体短缺的影响较大，未能及时在财年末交货，导致结转，但在第二年，数字结局已完成。通过更多的时间考虑，我们能够找到更有效的实施方法，并将最初的计划（4个方向）改进为8个方向，总体上我们能够产生比预期更高影响的结果。

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）

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：
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

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：
岩井一正
通讯作者：
岩井一正

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：

PSTEP: project for solar?terrestrial environment prediction

PSTEP：日地环境预测项目

DOI：
10.1186/s40623-021-01486-1
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kusano Kanya;Ichimoto Kiyoshi;Ishii Mamoru;Miyoshi Yoshizumi;Yoden Shigeo;Akiyoshi Hideharu;Asai Ayumi;Ebihara Yusuke;Fujiwara Hitoshi;Goto Tada;Hanaoka Yoichiro;Hayakawa Hisashi;Hosokawa Keisuke;Hotta Hideyuki;Hozumi Kornyanat;Imada Shinsuke;Iwai Ka
通讯作者：
Iwai Ka

地上電波観測による太陽嵐の検出と宇宙天気予報への応用

地面无线电观测探测太阳风暴及其在空间天气预报中的应用