JKA 小型自動車等補助事業 (研究補助) 2021-M231
月・火星における水探査を目指した革新的中性子・ガンマ線センサの開発 事業
東海国立大学機構名古屋大学宇宙地球環境研究所
山岡和貴
2023 年 5 月 29 日

3目次
第 1 章 はじめに

9

第 2 章 研究背景
11
2.1 アルテミス計画 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 これまでの水探査 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
第 3 章 研究計画・体制
15
3.1 研究計画概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 研究体制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
第4章
4.14.2
4.3
4.4
4.54.6

研究内容
検出器シミュレーションと検出器形状決定 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
信号処理基板設計と製作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
センサ部材の入手 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
信号処理回路の動作試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
センサ組み立てと動作試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
性能評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17171819202224

第5章
5.1
5.2
5.3
5.4

研究成果
中性子・ガンマ線センサの検出器シミュレーションと形状決定 . . . . . . .
中性子・ガンマ線センサの検出器シミュレーションと形状決定 . . . . . . .
国際・国内会議発表、投稿論文 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
広報活動 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2525272728

第 6 章 今後の展望とまとめ
31
6.1 今後の展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.2 最後に . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5図目次2.1 アルテミス計画 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 中性子を用いた月の水資源探査 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3 Lunar Prospector で観測された月の極域の水情報 . . . . . . . . . . . . . . 133.1

研究のスケジュール. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1 センサ断面図とシミュレーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 信号処理概念図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 製作したフロントエンド回路 1(ASIC 搭載 FEC1 基板) . . . . . . . . . . . .
4.4 製作したフロントエンド回路 2(FPGA 搭載 FEC2 基板) . . . . . . . . . . .
4.5 製作したデータ処理基盤と電源・デルタ機能基板 . . . . . . . . . . . . . .
4.6 納品されたセンサ部材 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7 電源・デルタ機能基板の動作試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 データ処理基板の動作試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.9 プラスチックシンチレータ構造の組み立て試験 . . . . . . . . . . . . . . . .
4.10 積層プラスチックシンチレータの組み立て . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.11 センサ筐体の組み立て試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1718191920212222232323

中性子 100MeV とガンマ線 1MeV がセンサに入射した時の反応例 . . . . .
中性子のエネルギー決定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ガンマ線 1MeV の撮像 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
岐阜かかみがはら航空宇宙博物館での展示 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

252626
29

5.1
5.2
5.3
5.4

7

表目次

4.1

センサ部材入手先リスト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9

第 1 章 はじめに
アメリカ航空宇宙局 (NASA) はアポロ計画から約 50 年が経過した現在、新たにアルテミス計画を高らかに掲げ、月面着陸・活動、そして、その基盤をもとに火星へと人類の活動の場を広げようとしている。我が国もこの計画に参画することが政府の合意として決定しているが、具体的にどういった形で国際貢献するのか決まっていない。
その一つとして考えられるのが、月や火星のどの場所に、どの深さに、どのくらいの量の水資源が存在しているかということである。水は電気分解して水素と酸素となり、エネルギー源や生きて行く上での必需物質となることから大変重要である。アメリカやロシアのグループがすでに月の北・南極の永久影の領域に集中しているとの示唆を与えているが、その水資源の詳細な在処について競争が始まっている。様々な検出方法の中でも中性子やガンマ線といった放射線を用いる方法は、降り注ぐ宇宙線が岩石などの鉱物と反応して生じた中性子が地表面へと出て来る時に水 (厳密には水素原子) があると、効率よく減速して、高速の中性子のフラックスが減少するというものである。また、減速した中性子が水素原子に捕獲されて特有のガンマ線を出すというプロセスもある。こうした原理によって、地中 1 m 程度の水資源の情報が得られるなどその他の手法と相補的であるが、我が国では中性子・ガンマ線検出技術は他国と比べて遅れをとっている。このような状況において、革新的な中性子・ガンマ線センサを早期に開発して、超小型衛星や探査車 (ローバー) へ搭載することを目指すのが本事業である。
本事業は、2021 年 4 月から 2023 年 3 月まで行われた。第 2 章で研究背景、第 3 章で研究内容、第 4 章で研究成果について述べる。

11

第 2 章 研究背景
2.1

アルテミス計画NASA は人類が初めて月に降り立ったアポロ 11 号計画から約 50 年経た今、アルテミス計画として人類の再月面着陸計画を 2019 年に発表した。その後、2040 年代に火星への人類初の着陸を目指す壮大な計画である。NASA 主導で欧州や日本など様々な国の国際協力関係のもとに進められることがけ艇しているる。すでに最初の計画であるアルテミス 1は、2022 年 11 月に実行されており、大型ロケット SLS を使用した無人宇宙船オライオンでの月周回して地球への帰還を成功させている。この後、当初の予定通り、有人宇宙船飛行、月面着陸といった活動へと移って行くことになる。日本でも新たな宇宙飛行士が選抜されるなど、日本人の月面活動も近い将来に実現するかもしれない。月での活動として、月周回宇宙ステーションであるゲートウェイを建設することになっている。しかし、日本が具体的にどのような貢献をしていくのかは議論が進められているところである。

2.2

これまでの水探査貢献の一つのテーマとして考えられるのが水資源探査である。水探査を行う意義は、一つは宇宙開発であり、人類が生活したり活動したりする上で必須なものであり、そして、

図 2.1: アルテミス計画 (©NASA)

12

第 2 章 研究背景

図 2.2: 中性子を用いた月の水資源探査 (唐牛譲他、2008 遊星人 17 161 より抜粋)
電気分解することで宇宙船やローバーなどのエネルギー燃料となりうることである。もう一つは、科学的意義であり、どうやって水が作りだされ、輸送されたのか？彗星・隕石や太陽風などが考えられている。したがって、どこにどのくらいの量の水資源があるかは、実用的にも科学的にも重要である。
水資源探査を行う方法として、ライダー、赤外線分光、中性子分光がある。中でも中性子分光は、降り注ぐ宇宙線と惑星表面の鉱物などとの衝突によって 2 次的に発生し、水があると高速中性子が効率良く減速され、熱外中性子や熱中性子となるため、高速中性子や熱外中性子の減少分を見ると水資源が推定できるというのが原理である。他の方法と比べて、約 1m 程度の深さの情報が得られるなど、他の方法と相補的な情報が得られる。
過去の月周回軌道衛星の中性子観測は 1998 年 7 月の NASA の Luna Prospector （LP)に搭載された中性子分光計 (Neutron Spectrometer: NS) で行われている。図 2.3 に中性子フラックスを示す。空間分解能は、30 km の月周回軌道で 44–46 km と粗いものの、北極・南極で他と比べて中性子のフラックスが低いことが観測され、水によるものではないかと考えられている。その後、2009 年 6 月に打ち上げられた Luinar Recconaissance Orbter(LRO) に搭載された LEND という中性子分光計でも追認されている。まだ掘削などを行うには空間分解能が不十分であり、今後より高い空間分解能で観測することが求められている。

2.2. これまでの水探査13

図 2.3: Lunar Prospector で観測された月の極域の水の証拠 (Feldman et al. 1998, Science,Vol. 281, 1496 の図 8 から抜粋)

15

第 3 章 研究計画・体制
3.1

研究計画概要本研究内容は 2 年に渡り、大きく 7 項目に分けられる。以下の通りである。またスケジュールを示す。

• 1 年目1. 検出器シミュレーションと検出器形状決定
2. 信号処理基板設計と製作
3. センサ部材の入手
4. 信号処理回路基板の動作確認• 2 年目
1. センサ部材の入手 (2 年目)
2. 信号処理回路基板の動作確認 (2 年目）
3. センサ組み立て・動作試験
4. 性能評価
5. 成果まとめ

3.2

研究体制

代表者以外に超小型衛星とガンマ線センサのアドバイザーがそれぞれ 1 名、電子回路設計・製作担当 3 名、構造担当・センサ組み立て 2 名、衛星システム設計ベンチャー企業から 2 名、性能評価担当の大学院生 1 名の合計 11 名のメンバーで較正される。所属としては、名古屋大学宇宙地球環境研究所もしくは全学技術センター、名城大学理工学部、合同会社尽星である。

第3章

16

図 3.1: 研究のスケジュール

研究計画・体制

17

第 4 章 研究内容
4.1

検出器シミュレーションと検出器形状決定

般に中性子・ガンマ線センサは、サイズが大きければ大きいほどその検出感度が高くなるが、数 10 cm 以上数 m といった大きなものは宇宙空間での観測においてはリソースにも限界がある。本研究では、ティッシュ箱くらいの大きさのキューブサットと呼ばれる超小型人工衛星や惑星地面を動きまわる探査車 (ローバー) に搭載することを目指し、10cm 角程度 10 cmx15 cmx15 cm の大きさ、重量は約 3 kg、消費電力 6 W に収まることを目標とする。はじめに正確な形状や構成する物質の組成・密度を入力し、仮想的にセンサを計算機上で作り出す。そこに放射線 (ここでは中性子とガンマ線) を入射して放射線と物質の反応を調べる検出器モンテカルロシミュレーションを Geant-4 と呼ばれる公開ツールを使って行った。検出部には多層に並べた棒状のプラスチックシンチレータ (1 本が 4mmx4 mmx64 mm の大きさを 256 本) とアレイ型の GAGG シンチレータ (6 mm 角の立方体を 12x12 の配列に並べる) を用いる。この 2 つのシンチレータの配置と組み合わせにより、これまでにない中性子・ガンマ線の同時検出が可能となる。シミュレーションの結果、図 1 に示した形状で中性子のエネルギーを決定し、ガンマ線のエネルギーや撮像を行うことができることを示した。サイズは 64x64x72 mm で、検出器の信号処理回路や筐体を考えると 10 cm 角程度に収まる大きさとなる。

図 4.1: センサ断面図とシミュレーション

第 4 章 研究内容

18

図 4.2: 信号処理概念図：上がセンサ全体の信号処理システム。下がフロントエンド回路の概要。

4.2

信号処理基板設計と製作信号処理部に要求されるのは、1 で決定したシンチレータで発生した光を数 100 にも及びシリコン半導体光センサ MPPC からの信号を独立にかつ低消費電力で処理できることである。そのため、16 系統の信号を独立に処理でき、かつ、1 系統あたり 2 mW 以下という超低消費電力の専用集積回路 (ASIC と呼ばれる)IDE3380(ノルウエー IDEAS 社製) を用いる。図 2 の上下に概念設計として行った信号処理系統図を示す。
概念設計をもとにさらなる詳細設計を行った。特にシンチレータの検出部を除いた限られたスペースに信号処理システムを配置することから、信号処理基板のサイズは適切か?
センサ全体が本当に組み立てられるのか?といったところまで検討する必要がある。そのため、センサ全体のモックアップ (構造モデル) を作り、組み立てられるのか?を検討してから基板製作過程へ移ることへと方針変更した (構造モデル組み立ての内容については 5
センサ組み立てを参照)。当初は小型なので比較的簡単にできるという思い込みもあったが、それは間違いで小さいために高密になり、逆に難易度が上がることを再認識した。その難しさに加えて、昨今の半導体部品不足の影響を受け、主要部品であるプログラミング可能なデジタルデバイス FPGA などの入手困難なものが生じ、入手ルートや代替部品検討などで詳細設計・製作に大幅な遅れが生じた。さらに 2022 年 6 月、JAXA から革新的技術実証衛星 4 号機の公募が発表され、その中で本センサ単独のコンポーネントの衛星

4.3. センサ部材の入手

19

図 4.3: 製作したフロントエンド回路 (ASIC 搭載基盤) の表裏

図 4.4: 製作したフロントエンド回路 (FPGA 搭載基盤) の表裏
相乗り打ち上げおよび宇宙実証機会が無償で得られる可能性がでてきたため、我々としてもその可能性を拡げるため、急遽 JAXA 要求の衛星システムインターフェースに適合する概念設計を行った。これらのプロセスを経て、ASIC と FPGA を搭載したフロントエンド (FEC) 回路基板 (2 種類 1 セット:図 3)、センサ宛コマンドを処理し、センサ全信号を最終的に統合するデータ処理 (DP) 基板、個々の基板へ電源を供給し、衛星システムとのインターフェースを行う電源・デルタ機能基板と、計 4 種類の電子回路基板を製作した (図4)。製作するまでには回路設計・基板設計・基板製造・部品入手・実装という様々な工程があり、電子回路に知識をもつ名大技術職員の協力のもと、国内・外の基板製造メーカを利用しながら設計・製作を行った。

4.3

センサ部材の入手

中性子・ガンマ線センサの組み立てに必要な部材であるプラスチックシンチレータバー
および GAGG シンチレータ 12x12 アレイ、シンチレータからの光を読み出す半導体光センサである MPPC(プラスチックシンチレータ用精密計測 MPPC、GAGG シンチレータ用のMPPC4x4 アレイ) の主要な部品は 2021 年度 (1 年目) に全て購入し、納入された。残りの重要部品である、ノルウエー IDEAS 社の MPPC 信号処理用の集積回路 (ASIC) IDE3380

第 4 章 研究内容

20

図 4.5: 製作したデータ処理基盤と電源・デルタ機能基板
表 4.1: センサ部材入手先リスト
項目
型番/仕様
個数
入手先
精密計測用 MPPC
S13360-3050VE
浜松ホトニクス
アレイ型 MPPC
S13360-3050VE
浜松ホトニクス
プラスチックシンチレータ
ジーテック (ELJEN)
GAGG シンチレータ
12×12 アレイ
C&A
集積回路 (ASIC)
IDE3380
7
NASM ジャパン (IDEAS)
集積回路 (ASIC)
IDE3380
16 NASAM ジャパン (IDEAS)については、1 年目にその一部 (6 個) を前倒して購入し、2022 年度 (2 年目) に残り (17 個)を発注し、11 月に納入を終了した。集積回路 IDE3380 については物価高騰やユーロ高の影響のため、限定した個数 (全 23 個) しか購入できず、その結果、構築するセンサを約半分の読み出しとすることとなった。納品された物品についての全ての写真を図 5 に示す。
MPPC や ASIC などの半導体部品については開封すると湿気などで劣化するため、納品してすぐには開封できなかった。納入された時の写真は図 5 に示す。

4.4

信号処理回路の動作試験

2 で製作した 4 種類の電子回路基板について、個々に動作確認を行い、さらにこれらを組み合わせて試験を行う。しかしながら、衛星搭載を視野に入れて基板設計を行うのは今回が初めてであり、設計が正しくそのまま動作するかどうかは不明なところがある。まずは慎重に電源を投入するところから始まり、その後問題があるかどうか慎重・丹念に見ていくデバッグ作業を行う必要がある。また、FPGA については、VHDL というハードウエア言語でプログラミングを行ってそのプログラムをアップロードしないと動作しないので並行して開発を行う必要がある。電源・デルタ機能基板については、一部配線ミスやがあったものの、基板に改修を施すことでほぼ一通りの動作試験を終了した。現在

4.4. 信号処理回路の動作試験

図 4.6: 納品されたセンサ部材：

21

第 4 章 研究内容

22

図 4.7: 電源・デルタ機能基板の動作試験

図 4.8: データ処理基板の動作試験
電源・デルタ機能基板と別予算で開発したデバッグ用インターフェース基板を組み合わせて、FPGA や PIC マイコンのソフトウエア動作試験を行っているところである (図 6)。
データ処理ボードについてもコネクタの配線ミスや電源シーケンス部においてミスがあり、一部の機能が働かないものの、FPGA などは動作している (図 4.8)。

4.5

センサ組み立てと動作試験

前述のようにセンサ内部は数 100 系統の信号処理のため、ポリイミド製のフレキシブル基板を使うなど、限られたスペースの中で複雑な配線・基板配置となるため、本格的な基板設計を行う前にモックアップ基板を用いたセンサ組み立てテストを行い、問題なく組み立てられることや配線上のコネクタ位置や配線長についても問題ないことを確認した (図8)。
棒状のプラスチックシンチレータをどう積層するかというのも大きな問題である。反射材としてシンチレータで発生した光を効率よく集光するためのアルミ蒸着シートを巻き、5 μ m の極薄の両面テープで固定する方法をとっている。今回 16 本ずつの束を 8 層構造として 202 年 11 月に全て手作業にて組み立てた。図 9 に積層したプラスチックシンチレータを示す。
さらに JAXA が要求する外形寸法 10 cmx15 cmx15 cm(衛星への取り付け部分やネジ頭含む包絡域) という狭い領域にセンサ全体を収めるため、センサ筐体や構造部品をアルミ

4.5. センサ組み立てと動作試験

23

図 4.9: プラスチックシンチレータ構造の組み立て試験

図 4.10: 積層プラスチックシンチレータの組み立て
ニウム合金 5052 で設計・製作した。模擬基板を使用して組み立てられるかというテストを行い、問題がないことを確認している (図 10 参照)。ただし、ネジ位置などいくつかの筐体に問題があったので次のバージョンで修正する予定である。今後も引き続き、基板の動作試験確認後、センサを組み上げ、システム全体としての・動作確認試験・性能評価を行う。

図 4.11: センサ筐体の組み立て試験

第 4 章 研究内容

244.6

性能評価

ここでは組み上げられたセンサを使用して、1) 室内でも到来している宇宙線 (荷電ミューオン)、密封放射線源からのガンマ線や加速器施設で生成した中性子 (もしくは陽子) ビームを用いた性能評価を行う予定である。すでに加速器については陽子照射施設の若狭湾エネルギー研究センターとの共同研究によりマシンタイムは確保されている。しかし、信号処理基板の製作が遅れ、センサが未完成のため、まだ実施できていないのが現状である。
今後も継続して開発研究を進めていく。

25

第 5 章 研究成果
本研究の成果としては、大きく以下の 2 つがあげられる。

5.1

中性子・ガンマ線センサの検出器シミュレーションと形状決定検出原理として中性子やガンマ線を検出できるということは過去のプロジェクトから分かっていたものの、中性子やガンマ線の到来方向やエネルギーがシミュレーション上でも決定できるかどうかは検証されていなかった。中性子がプラスチックシンチレータを構成する水素原子との弾性散乱を利用し、反跳した陽子の信号からエネルギーが決定できる。
また、ガンマ線はプラスチックシンチレータでコンプトン散乱し、GAGG シンチレータで光電吸収するイベントを使うと 2 つの位置とエネルギーから到来方向とエネルギーに制限がつけられる (コンプトンカメラ)。それぞれの反応パターンは図 12 に示す。初めて本格的シミュレーションを行い、方向とエネルギーを決定できることを示した (図 13 参照)。

図 5.1: 中性子 100MEV とガンマ線 1MeV が入射した時の反応例

第 5 章 研究成果

26

図 5.2: 中性子のエネルギー決定

図 5.3: ガンマ線 1MeV の撮像

5.2. 中性子・ガンマ線センサの検出器シミュレーションと形状決定

5.2

27

中性子・ガンマ線センサの検出器シミュレーションと形状決定

超小型衛星搭載を見越して、センサのほぼ全てを名古屋大学内で製作する形で開発した
ことはこれまでになく、本研究は宇宙環境での観測実現に向けての第一歩となった。特に限られたリソース (サイズ、重量、電力、電気的インターフェース、データ容量) や特有の宇宙環境 (振動や熱真空環境) をクリアすることを求められるため、通常の地上実験と比べるとハードルが高くなる。設計としては、以下の点でユニークである。A) 電子回路部
品に信頼性の高い車載部品を積極的に利用するなどの方策をとり、また、主要部品については可能な限り宇宙実績品や放射線試験を行って用いている。B) ポリイミド製のフレキ
シブルケーブルを使うなど配線の省スペース化に務めている。C)700 をこえるセンサ信号を処理でき、かつ、低消費電力・コンパクトである。D) ロケットの振動にも耐えられる構造設計となっている。今後、さらに性能を追求、また、グレードアップして衛星搭載品に備えることを目的とする。超小型衛星などで 700 を超える大量のセンサ信号を扱うシス
テムは他にはなく、難易度は高いが大変ユニークなものであることを強調しておきたい。

5.3

国際・国内会議発表、投稿論文• 国内会議発表
1. 宮田喜久子、山岡和貴他「太陽中性子およびガンマ線観測衛星 SONGS の開発状況」
第 65 回宇宙科学技術連合講演会、2021 年 11 月 9 日
2. 山岡和貴他「超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子の観測 (V)」 M 日本天文学会 2022 年秋季年会、2022 年 9 月
3. 榎戸輝揚、山岡和貴他「月の水資源探査と基礎科学への応用を目指す MoMoTarO 計画」
JAXA 宇宙科学シンポジウム、2023 年 1 月
4. 山岡和貴他「超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子の観測 (VI)」
日本天文学会 2023 年春季年会、2023 年 3 月
5. 榎戸輝揚、山岡和貴他「MoMoTarO 計画 − 月面の水資源探査と基礎科学への活用」
日本物理学会 2023 年春季大会、2023 年 3 月• 国内シンポジウム発表

第 5 章 研究成果

28

1. 山岡和貴他「太陽中性子・ガンマ線分光ミッション SONGS 現状報告」
JAXA 宇宙科学シンポジウム、2022 年 1 月
2. 山岡和貴他「超小型衛星による、宇宙空間からの太陽中性子観測の開拓」
超小型衛星利用シンポジウム 2022,2022 年 1 月
3. 山岡和貴他「小型衛星搭載太陽中性子・ガンマ線分光装置 SONGS 現状報告」
JAXA 宇宙科学シンポジウム、2023 年 1 月• 国際会議発表
1. Kazutaka Yamaoka, Hiroyasu Tajima, Kikuko Miyata, et al.
Solar Neutron and Gamma-ray Spectroscopy Mission (SONGS)SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation, July 21, 2022• 投稿論文
1. Kazutaka Yamaoka, Hiroyasu Tajima, Kikuko Miyata, et al.
Solar Neutron and Gamma-ray Spectroscopy Mission (SONGS)
Proceedings of SPIE, Astronomical Telescopes and Instrumentation, Aug. 31,
2022
Volume 12181, doi: 10.111712.2629131

5.4

広報活動

• 一般市民向けイベント
1. 岐阜かがみがはら航空宇宙博物館特別展示
人工衛星「ふしぎ・つながり・みらい」展
開催期間:2021 年 7 月 17 日 ∼2021 年 8 月 20 日
参加者:展示を見られた方の人数は不明だが 、コロナウイルス感染の影響で会期途中で中止。
2. 第 30 回 公開セミナー「最新のテクノロジーと宇宙」
オンライン講演 超小型衛星で切り拓く宇宙観測
開催日:2022 年 8 月 11 日 Zoom によるオンライン講演。
参加者:300 名程度出席• twitter による発信 @ KazutakaYamaoka• ホームページ https://www.isee.nagoya-u.ac.jp/ yamaoka/research/planet exploration

5.4. 広報活動

29

図 5.4: 岐阜かかみがはら航空宇宙博物館での展示

31

第 6 章 今後の展望とまとめ
6.1

今後の展望

本開発研究の成果をもとに近い将来、宇宙空間での動作検証および月環境の調査を行う
ため、いくつかの活動を行っており、それについて述べる。

1. JAXA 革新技術実証衛星への搭載可能性
JAXA が提供する無償打ち上げ機会として革新的技術実証衛星があり、本研究の中でもその 4 号機の公募 (2022 年 6 月アナウンス、2022 年 7 月末申請締め切り) への応募申請を行った。結果は 2023 年 2 月に発表されたものの、2022 年 11 月のイプシロンロケット失敗の事故の影響もあり、残念ながら採択には至らなかった。次回 5 号機の公募が 2024 年に予定されるため、今回の開発経験を活かし、その時に再挑戦する予定である。その他、国際宇宙ステーション (ISS) 上での実験の可能性も視野に入れている。
2. 他の月水資源探査プロジェクトへの参入
京都大学理学研究科の榎戸輝揚氏がリーダーを務める月水資源探査計画 MoMoTaro
も中性子を用いて水資源の探索を狙う日本発のプロジェクトである。このプロジェ
クトでも GAGG シンチレータ/プラスチックシンチレータとシリコン半導体光セン
サ MPPC の組み合わせが用いられ、多チャンネル読み出しが行われる予定である。
そのため、本研究で開発した内容・資産が十分に活かせる可能性があり、2022 年 11月にチームへの招待を受けて、参画することに決定した。今後お互いに意見交換を行いながら、近い将来の我が国による水資源探査への貢献を行っていく。

3. 地上での 2 次宇宙線モニタへの応用
最近の電子デバイスの精密・高密度化により、コンピュータは放射線の影響を受けやすくなる傾向にあり、地球大気と相互作用して生じる 2 次宇宙線であるミュー粒
子 (荷電ミューオン) や中性子によるシングルイベント効果 (アップセット (ビット反転事象) やラッチアップ (短絡による異常)) の影響を受け、地上でも不具合がおきる傾向にある。そのため、常時 2 次宇宙線の頻度をモニタすることは有意義であると考えられ、荷電粒子と中性子どちらにも感度をもつ我々のセンサを常時稼働することで 2 次宇宙線環境をモニタできる。また、その他、小型・軽量・低消費電力であることから可搬型で、除染作業や構造物の透視技術への応用も考えられる。

第6章

32

6.2

今後の展望とまとめ最後に本研究により衛星搭載品製作に向けての試作を行うことができ、今後プロジェクト化していく上での第一歩となった、今後は継続して開発を進めて、ブラッシュアップしていくことで実現に近づけると考えている。このような機会を与えてくださった JKA 小型自動車等補助事業に感謝申し上げる。