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

静止/中高轨道卫星充电评估环境数据库和国际标准模型的创建与应用

• 批准号: 22K04619
• 负责人: 中村 雅夫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04619/
• 关键词: 衛星帯電; 衛星帯電環境データベース; 衛星帯電環境モデル; 宇宙天気

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。

该研究主题旨在创建一个等离子环境模型，以评估通过空间等离子体环境的数据库中静态和中高轨道中卫星电荷的潜力，从而导致卫星观察数据引起卫星表面充电。 2022财政年度的结果如下：在两个中型轨道中飞行的范艾伦探针卫星，观察到内部磁层的广泛区域，靠近地静止轨道附近，而在低轨道中的围角群。使用观察到的数据，我们研究了观察到卫星充电的血浆环境。在地球起源的深，低温等离子体（称为等离子球）的区域中，位于等离子间内的等离子球，大约是地球半径的四倍，只有非常浅的电荷发生在极光电子排水区域以外。此外，为了进行高精度观察，该科学观察卫星几乎完全进行导体处理以进行卫星表面，并且具有具有相同潜力的结构的导电性，并且阳光和遮阳区域之间的充电状况有所不同。有时在地球阴影等离子体范围以外的区域观察到深1 kV的深度充电。从质子通量的能谱的截止量确定卫星电位。使用卫星电位，使用从电子通量的能量光谱的矩方法确定电子密度和温度，当电子密度为0.3/cc或更多时，发现了深度充电，并且电子温度为2 keV或更高，并且在电子密度和温度和卫星电位的产物之间发现了相关性。通过分析粒子通量能谱，我们能够纠正暴露温度和密度数据与带电电势之间的差相关性。它还显示了与深度充电事件和与实量相关的地磁活性指数的关系。在阳光下，光电子是从太阳能表面发射的，因此即使在等离子体范围以外的区域，它们也不会受到负电荷。然而，由于该体系，晚上至早晨区域的高能电子振动的增加，导致浅负荷充电，揭示了电子FLUC的分布和频率。

项目成果

磁気圏モデル-衛星モデル連携によるSECURES表面帯電評価システム開発

通过连接磁层模型和卫星模型开发 SECURES 表面电荷评估系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Masao Nakamura;Ayane Yamamoto;Aoi Nakamizo;Tsutomu Nagatsuma;中溝葵，長妻努，中村雅夫，古賀清一，松本晴久，三好由純
• 通讯作者: 中溝葵，長妻努，中村雅夫，古賀清一，松本晴久，三好由純

Spacecraft surface charging estimation method around the geosynchronous altitude

航天器地球同步高度附近表面充电估算方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Masao Nakamura;Ayane Yamamoto;Aoi Nakamizo;Tsutomu Nagatsuma
• 通讯作者: Tsutomu Nagatsuma