国際宇宙ステーションにおける並列リアルタイム宇宙電磁環境シミュレータの研究

国际空间站并行实时空间电磁环境模拟器研究

基本信息

批准号：
09751002
负责人：
蔡東生
金额：
$ 1.28万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

1998年5月19日のPager衛星Galaxy 4の故障はまだ多くの人に記憶に新しい。この故障によって、世界中で4千5百万人のユーザが影響を受けたと言われている(EOS,79,1998)。また、1994年1月20日静止衛星軌道にあったINTELSATK衛星はモーメントホイール系の回路故障により,操作不能となった(Rostoker,G.,Commentary on the Anik satellite upsets,Peport to the TelesatCanada,Canadian Network for Sapce Research Report,Jannuary 1994).同日,カナダのAnik E-1衛星も同様に操作不能に陥った.次の日Anik E-1に続きAnik E-2衛星も同様のモーメントホイール系の故障により操作不能の事態に陥った.これらの同時異常事態のため多くの国の電話,テレビ,科学技術観測が影響を受けた.しかし,衛星からのデータは衛星に降り注ぐ2-3MeV以上のエネルギーを持つ、Highly Relativistic Electron(HRE)の数の増加を観測し、サブストームとよばれている磁気嵐の発生は確認されているが,宇宙気象との関わりはまだ良く分がっていない.たとえば、Anik Elに関してはその後の地上仮想実験でも故障の原因は突き止められていない。平均約2年に一回の割合で、これらのスペースクラフトの故障・搭載機器異常が発生しているが、その本当の原因は地上仮想実験でも突き止められていない。また、どうして、ある軌道・高度のスペースクラフトだけが影響を受けるのかもまだ判明していない。ただ、一つの仮説は成立する。これらの、Highly Relativistic Electron(HRE)は磁気圏サブストームのなんらかのメカニズムで発生しradiation beltのHREの密度を高くした、故障を起こしたスペースクラフトはHREの高フラックス領域を飛行したと考えられる。では、どのようにして故障に至ったのであろうか?これに関しても簡単な仮説が成立する。それは、これらのHREはスペースクラフトの金属外壁を突き破って、スペースクラフト内部に進入して、内部のサブシステム・精密機器でとまり、このとき、精密機器がシリコンウエハーのような不導体の場合、deep dielectric(bulk)chargingを引き起こすと考えられる。このcharging・帯電が放電・ショートを引き起こすと、衛星の操作異常・故障が発生すると考えられる。本研究では、強力な並列PCクラスタシステムを構築し、簡単な宇宙環境・宇宙気象シミュレータプロトタイプを作成した。そのシミュレーションでHRE発生・トラップなどの現象を解析しつつある。

许多人仍然记得1998年5月19日的Pager卫星Galaxy 4的崩溃。据说失败影响了全球4500万用户（EOS，79，1998）。此外，1994年1月20日在地球静止轨道上的Intelsatk卫星由于矩轮系统的电路故障而无法操作（Rostoker，G。，对Anik Satellite Upsets的评论，对Anik Satellite Upsets，peport，peport to TeleSatCanada，to TeleSatCanada，to Telesatian for Canadian网络，用于SAPCE Research Research Research Report，Jannuar. 1994年）。同一天，加拿大的Anik E-1卫星不可用。第二天，在Anik E-1之后，由于矩轮系统的类似故障，E-2卫星无法操作。这些同时异常影响了许多国家的电话，电视以及科学技术观察。但是，来自卫星的数据观察到高度相对论电子（HRE）的数量增加，其能量为2-3 MEV或更高，尽管已经确认了磁性风暴的出现，但其与太空天气的关系尚未得到充分了解。例如，在随后的地面虚拟实验中尚未确定失败的原因。这些航天器故障和设备异常的平均数量发生在大约每两年的大约每两年中，但是即使在虚拟地面实验中，这些病例的真正原因尚未确定。尚不清楚为什么只有某些轨迹和高度的航天会受到影响。但是，一个假设是正确的。这些高度相对论的电子（HRE）出现在某种磁层实体机制中，增加了辐射带中HRE的密度，并且据信具有断裂的航天器，飞过HRE的高通量区域。那么它是如何导致崩溃的？一个简单的假设也是正确的。人们认为，这些HRE将突破航天器的金属外墙，进入航天器的内部，并使用内部子系统和精密仪器停止，如果在这种情况下，如果精密仪器是诸如硅晶片之类的非导向器，它将引起深层的顽固（bulk）充电。如果这种充电或充电会导致放电或短路，则认为卫星的异常或失败会发生。在这项研究中，我们构建了一个功能强大的平行PC群集系统，并为空间环境和空间天气模拟器创建了一个简单的原型。该模拟现在正在分析现象，例如HRE产生和捕获。