J. Plasma Fusion Res. Vol.100, No.7 (2024) 341-346

講座 宇宙天気研究に基づく社会インフラ防護と被害予測

8 ．宇宙飛翔体および有人宇宙活動への宇宙放射線影響
8. Space Radiation Effects on Space Vehicles and Human in Space
永松愛子

NAGAMATSU Aiko
宇宙航空研究開発機構（原稿受付：2024年 5 月 2 日）

人工衛星を含む宇宙飛翔体の設計や運用において，宇宙放射線環境は，半導体素⼦の誤動作，衛星の表面帯
電，部品材料の劣化などに影響を与える．特に太陽高エネルギー粒子 Solar Energetic Particles（SEP）は，宇宙飛行士の被ばく影響（水晶体や放射線急性障害等，低線量長期被ばく）や健康リスク要因となり，被ばく線量により軌道上での滞在期間は制約を受ける．様々な宇宙飛翔体への安全管理や，宇宙飛行士の安全性を確保の観点から，実環境計測に基づく宇宙天気の活用が重要となる．
Keywords:
Space radiation, Space weather, the International Space Station (ISS), Solar Energetic Particles (SEP), Galactic
cosmic rays (GCR)

8．1

宇宙放射線環境

地磁気圏内の放射線影響や被ばくは，①銀河宇宙線，②地球磁場に捕捉された陽子線，③太陽活動によって生じる太陽粒子現象という 3 種類の一次宇宙線源に起因す
る．太陽系外から飛来する銀河宇宙線は，電子，陽子，および鉄核までの重荷電粒子から構成され，太陽系において数 MeV/n から 109 GeV/n にわたる幅広いエネルギー領域を持ち，そのピークは 1 GeV/n 付近にある．
それぞれの粒子のフラックスやエネルギー・電荷分布
は，11 年周期の太陽活動変化，太陽フレアの発生や地球磁場など，多くの宇宙環境のパラメータに依存して時々刻々と変動する．また，一次宇宙線の強度が高度や方位角，緯度経度等により変化するため，人工衛星や国際宇宙ス
テーションなどの宇宙飛翔体の飛行高度や軌道傾斜角，

図1

地球回転軸のずれによって生じる，南大西洋異常域（SAA:

ISS が飛行する低地球軌道環境での宇宙放射線の挙動［1］．

South Atlantic Anomaly）と呼ばれる地球磁場が地表にきると，ISS に飛来する太陽粒子線によって最大～1 Sv の下垂した領域との軌道の交差による影響を受け，地球周

被ばくを受けるといわれている．米国海洋大気庁（NOAA:

回軌道中の放射線環境は，常に変動することになる．

National Oceanic and Atmospheric Administration）か

1 次宇宙線が人工衛星や国際宇宙ステーション（ISS）

らの太陽 - 地球圏の宇宙環境情報および船内の宇宙放射のモジュールや搭載コンポーネントを通過することに線計測機器のリアルタイム実測をもとに，高線量率時

よって， 2 次放射線や中性子が発生し，そのエネルギースには遮蔽の厚い場所であるロシアモジュール機尾またはペクトルも複雑な挙動を示す（図 1 ）［1-3］．

NASA 実験モジュールでの退避などの措置が数回とられ

ISS が飛行する軌道（～400 km，軌道傾斜角 51.6 度）たことがあるものの，1998 年の ISS 建設開始からこれま

では，銀河宇宙線と捕捉陽子の線量当量に対する寄与はでの運用期間中，宇宙飛行士が地球へ緊急帰還するよう

約半々となる．ISS に宇宙飛行士が 6 ヶ月滞在する場合，な大規模な太陽フレアは幸いにも起こっていない．また，

銀河宇宙線と捕捉陽子からは0.1 Sv 程度の被ばくを受ける

8．2 で詳細を述べる 2011 年以降の JAXA ロケット（H-2A，ことになる．また，銀河宇宙線と捕捉陽子の寄与に加えて，

H-2B，革新ロケット）打上において，太陽活動の急激な巨大な太陽フレアや，コロナ質量放出のような現象が起変化に伴う打上の延期や中止がなされたことはない．

Aiko Nagamatsu: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
author’s e-mail: nagamatsu.aiko@jaxa.jp

341Ⓒ2024 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research

Vol.100, No.7

July 2024

2022 年 11 月に無人試験飛行を成功させた Artemis 計画

素子への荷電粒子の入射により発生した電荷によりビッは，2024 年以降に 4 名の宇宙飛行士による月周回ミッショト内情報が反転する現象（回路等の損壊ではないものの，ンを実施し，2025 年度以降に月近傍有人拠点 Gateway

論理情報に誤りを生じさせる）で確率的な不具合現象での建設を開始する．Gateway や月表面での探査活動におある．これらの対象部品は LET〔MeV·cm2/mg〕（Linear

いて，人体や搭載される実験供試体への宇宙放射線の影

Energy Transfer: 線エネルギー付与）に対する閾値を持っ響評価は重点課題として位置づけられており，宇宙放射ており，ミッション影響に応じた保護対策や発生確率予線・宇宙天気計測に関する 3 つの初期プロジェクト機器測に基づく部品選定が必須であり，ミッション成否に大（HERMES，ERSA，IDA）の搭載と実験運用が Gateway

きな影響を与える．
多くの JAXA 科学ミッションでは，これまでの耐放射線で開始される．Gateway や月表面での探査活動において強化 技 術に関する検 討結果から，LET 閾値が 25 MeV・も，精度の高い被ばく線量予測が必要となる．
太陽フレア発生のタイミングは不定期であり，また発

cm/mg 未満である部品は，ミッションへの影響評価結果

生頻度が太陽活動や時期により大きく変動する．太陽活に応じた保護対策をとっている．LET 閾値が 25 MeV・動に伴う現象や挙動（フレア X 線放射，高エネルギー粒

cm/mg から上限値の部品は，SEU 発生確率予測を行い，子線，コロナ質量放出，太陽風のかく乱など）の 27 日毎選定をする必要がある．多くのプロジェクトでは，LETの太陽自転周期における過去データの分析とモデル化にの異なる荷電粒子の照射試験による部品評価と選別を行

より，NOAA は太陽嵐（Solor Radio Storm）と電波障害

う．ビーム照射中の半導体素子からの出力データと温度（Radio Blackouts）に関する 3-days Forecast［4］を公開しをモニタすることで，LET 閾値と SEU 発生確率を評価しているが，宇宙飛行士の探査活動の安全を議論するためている．

の，特に高エネルギー粒子による被ばく線量予測は構築さ

宇宙用半導体部品の微細化（0.1 µm 前後）や化合物半れておらず，宇宙天気予報の研究課題のひとつと言える．

導体（パワーデバイス等）の多様化と使用増加に伴い，

太陽活動や放射線，さまざまな宇宙環境に関する経験

検証試験条件の設定方法や SEU 対策が複雑化するなど，モデルは，搭載環境の SEP 発生予測，線量予測やワース

新たな課題も多い．

トケースにおける搭載機器の挙動評価など，搭載・搭乗

また，過去最悪ケースの太陽フレア（ワーストケース

安全および宇宙機の信頼性設計において必要不可欠であ1989 年の巨大太陽フレア等）をもとに，SEU クリティる．

カル部品の LET 閾値と飽和反転断面積によるシミュレー
ション解析により，SEU 発生率（SEUs/device/day）を

8．2

宇宙飛翔体への影響

8．2．1

宇宙放射線による電子部品への障害評価する．両者のデータから部品ごとのデバイス耐性値（event /（device・時間））や保護対策状況を評価し，プ

打上ロケットおよび衛星プロジェクトごとに，プロジェ

ロジェクトのサイエンス達成およびシステム運用としてクト成否に関わる，衛星バスやミッション機器の SEU

問題がないかプロジェクトごとに判断をすることになる．

（Single Event Upset）発生確率の高い，または閾値が低保護対策としては，対象メモリ素子のウォッチドック

い重要部品をもとにクリティカル部品がリスト化されてタイマによる異常検出やエラー検出機能や，リセットモー

おり，それらの SEU 発生確率に応じた，各プロジェクト

ドまでの自動復旧機能をもつこと，論理演算による冗長

固有のロンチホールド（打上延期・中断）判断基準が設化検討などがあげられる．

けられている．

8．2．2

宇宙環境による打上判断

放射線の電子部品への影響は，シングルイベント効2011 年より JAXA ロケット（H-2A，H-2B，革新ロケッ

果（SEE: Single Event Effect）とトータルドーズ（TID:ト）および搭載衛星プロジェクトからの協力要請により，Total Ionization Dose と DDD（Displacement Damage

太陽活動現象の確認と打上判断に関する確認会議への情

Dose Effect））の 2 パターンに大きく分けられる．SEE

報提供を行ってきた［5］．

は荷電粒子の入射により引き起こされる機能障害であり，

プロジェクトごとにロンチホールド判断基準として，

TID は β 線，γ 線，陽子線等により発生する電子部品の性①システム判断（搭載衛星の不具合状況，地上管制シス

能劣化である（図 2 ）．

テムの異常の有無，地上局の不具合の有無等）と，②宇
宙環境の変動が設定されている．また，NASA や ESA な

SEU とは SEE の一つで，搭載機器の集積回路やメモリ

どの他局衛星と同様に，プロジェクトによっては，太陽フレア発生時の軌道上回避運用移行基準をバス機器，ミッション機器個別に設けられている．
また，宇宙飛翔体の打上判断においても，打上時の電源の有無や，打上後の衛星運用の維持継続（特にテレコマ運用と電力制御のエラー回避）とサクセスクライテリ
アの達成を考慮し，SEU 発生確率を考慮した宇宙環境の変動の確認が要求されている．バス系，ミッション系対
図2

象部品においていずれも SEU 発生頻度が低く，打上時も宇宙放射線による電子部品への障害の分類．

342

Lecture Note

8. Space Radiation Effects on Space Vehicles and Human in Space	

機器電源が OFF での打上の場合には，宇宙環境の変動に

A. Nagamatsu

ルギー閒の陽子フラックスの変動も同じことが言える．
実例として，1989 年のワーストケースの陽子フラック

対するロンチホールドレベルは設定されないが，変動モスの実測例（米国海洋大気庁 NOAA が NASA と共同開

ニタ確認のみ強化されることもある．
多くのミッションで採用されているロンチホールドレ

発・打上および，NOAA が運用するシリーズ静止気象衛ベル（宇宙環境の変動）は，「100 MeV 以上の太陽粒子現星 GOES（Geostationary Operational Environmental

象 の 頻 度 が 10 PFC（particles・sSatellite）から取得した公開データ［6］）を示す（図 3 ）．

－1

・ster

－1

・cm

－2

：11

年の 1 太陽周期あたりの平均発生頻度（回）個 /cm2･ 秒 ･二つめの理由としては，SEU クリティカル部品が太陽立体角）以上の場合」である．同じロンチホールドレベ

フレアによる瞬間的な高放射線環境に対して十分に評価

ルが採用されているのは，同程度の部品を使用や類似プが行われていない場合があり，大きな太陽フレアの変動

ロジェクトからの基準取り込みと考えられるが，民間射として 100 MeV 以上の太陽粒子現象をモニタすることに場での打上や商業宇宙利用のために，基準値の設定方針

より，打上から引き続く軌道上運用でのリスクを低減さがより明確になることが望ましい．SEU 発生確率を上げせることができる．

る主要因は重粒子である．ロンチホールドレベルとして

JAXA の宇宙飛翔体打上前の判断会議（前日，当日，打100 MeV 陽子の変動をモニタすることは，陽子の LET を上直前）では SEU 発生頻度や太陽活動現象の時間軸を考考慮しても直接 SEU を見ることにはならないのだが，打慮しつつ 100 MeV 陽子の挙動を含む以下の宇宙環境を確

上前の限られた特定時間の宇宙放射線環境計測の指標と認している．
太陽フレアの地球到達（確認）時間に最も近接した現しては，非常に有効と言える 2 つの理由がある．
一つめの理由としては，SEU 発生確率予測に使用する

象は④（数分から数時間前）となり順に③＞②＞①（最宇宙放射線環境モデルの陽子と重粒子のフラックス分布

も早期の事象）の時間軸となる．②～④は GOES の準リ形状が相似しており，陽子の変動と重粒子の変動のトレ

アルタイム（分単位のディレイはある）解析公開データ

ンドが同じことである［1］．陽子のフラックスが小さくなを参照している．

れば，重粒子のフラックスも同様のトレンドで小さくな① 太 陽 活 動（ 黒 点 ）：NASA SDO: Solar Dynamics

る．打上前の短時間の実環境計測では，重粒子の個数はObservatory 衛 星 HMI: Helioseismic and Magnetic
Imager https から確認する．

十分な統計精度をためることはできず，重粒子の変動を陽② X
 線 レ ベ ル：NOAA の Space Weather Scale に よ り，子で把握することができる．これは 100 MeV 以下の低エネ

図 3 1989年10月のワーストケースの陽子フラックスの変動（NOAA GOES 衛星［6］）．
太陽フレア時の各エネルギー以上の陽子フラックスのトレンドやピークタイミングは相似．

343

Journal of Plasma and Fusion Research

NOAA GOES の X 線強度（W/m2）によって，太陽フレ

Vol.100, No.7

July 2024

上の粒子数表 3 による計測値を参照する．

アの規模の指標が分けられており，ピーク時の X 線強度④ 太 陽フレアの発生確率（X 線レベルのデータを用いたに基づいて A，B，C，M，X の 5 つのクラス分類があり，

挙動解析）：Solar Radiation Storm 太 陽 嵐 と Radio

各クラスの大きさは 1 桁ずつ異なる．M 及び Xフレアがblackouts 電波障害の 3days-Forecast があるが，衛星機発生すると高エネルギー粒子の発生確率が上がる（表 1

器への影響を評価し，地球到達（確認）時間に最も近参照）．

接した現象として，Radio blackouts の数値を参照する．

③ 太 陽 陽 子 フ ラ ッ ク ス： ② と 同 じ く，NOAA の Space
Weather Scale［7］に よ る ロ ン チ ホ ー ル ド レ ベ ル（10MeV，表 2 または 100 MeV 以上，表 3 ）が設定されており，2024 年現在では，GEOS-16 の 100 MeV 以

8．3

搭載試料および搭乗員への被ばく

8．3．1

国際宇宙ステーションにおける被ばく管理

国際宇宙ステーションの被ばく管理においても，太陽 - 地球圏の宇宙環境の監視のための NOAA GOES 衛星

表1
等級

R5
R4
R3
R2
R1
表2

のデータを活用している．Flight Rules［8］に基づき，表太陽フレアの規模と頻度（NOAA［7］による）．

2 の 10 MeV を超える陽子数が 10 pfu 以上の場合は警戒

物理的測定 0.1 － 0.8 nm の 11 年の太陽周期
X 線強度のピーク値強度の
あたりの
分類
ピーク値
平均発生頻度（W/m2）（回）
X20
Extreme1 以下（2 × 10－3）
X10
Severe8（10－3）
X1
Strong175（10－4）
M5
Moderate
350（5 × 10－5）
M1
Minor
2000
（10－5）（Alert）を出し，ISS 内の放射線量の確認，地上側で放射線量のモニタリングを継続，ISS 内放射線計測機器動作
状況確認を行う．高エネルギー粒子（Energetic SPE：
Solar Particle Event，静止軌道上で 100 MeV を超える陽子数）が 1 pfu 以上発生した場合は，表 3 の対処となる［9］．
8．3．2

年の「きぼう」宇宙実験棟組み立てミッションから現在 ま で，JAXA が 開 発 し た 受 動 積 算 型 線 量 計 PADLES（Passive Dosimeter for Lifescience Experiments inSpace） を も と に し た Crew PADLES（OpNom 名：

太陽粒子現象の規模と頻度（NOAA［7］による Alert）．

JaCPD）が継続して使用されている［10-12］．アジア国際

物理的測定 対応（ISS 宇 11 年の太陽周
10 MeV 以上 宙飛行士の被 期あたりのの粒子数ばく管理） 平均発生頻度
等級
分類
1 proton flux unit（pfu）@ ＞ 10MeV for Solar（回）
Radiation Storms ＊1,2
S5
Extreme1 以下
105
S4
Severe104
3
S3Strong
Alert
103
10
S2
Moderate
102
25
S1
Minor
10
50
＊ 1：pfu ＝ proton flux unit ＝ particles s－1 ster－1 cm－2
＊ 2：Space Weather Prediction Center（SWPC）では，GOES
衛星が測定する陽子の 2 種類のエネルギーレベルに対して，陽子事象の警告を出している．10 MeV 以上の GOES
衛星プロダクトは NOAA 太陽放射嵐（S-scale）の閾値（10,100, 1000, 10000, 100000 pfu）と対応しており，10 pfu のフ
ラックスレベルに達するか，それを超えると予想される場
合に発令される．また，100 MeV 以上の積分フラックス警
告は，1 pfu フラックスレベルに達するか，それを超えることが予想される場合に発令される．
表3

ISS「きぼう」での被ばく線量計測

ISS「きぼう」搭乗宇宙飛行士の被ばく管理には，2008

協力のためのマレーシア宇宙飛行士および韓国宇宙飛行
士の 2 名から，2024 年 3 月に ISS から米スペース X 社の宇宙船ドラゴンで帰還した古川聡宇宙飛行士の個人被ば
く線量計測を含めると，のべ 17 名の被ばく線量計測を行った．宇宙飛行士の軌道上の滞在可能日数や生涯搭乗日数は，設定した防護のための被ばくしきい値（生涯実効線
量当量制限値）に対して，実際に線量計で測定した線量結果を用いた線量算定に基づき決定される．
宇宙飛行士の滞在期間と場所（ISS モジュール内）を考慮した宇宙放射線モデルおよび ISS モジュールの線壁
モデルから算出した防護量（実効線量および等価線量等）
を解析後、Crew PADLES が測定する物理線量（吸収線量，LET 分布，線量当量）を用いて補正し，最終的な飛行後の個人被ばく線量を算定している．国際放射線防護委員会（ICRP）の勧告をもとに JAXA が規程を制定した「ISS 搭乗宇宙飛行士放射線被曝管理規程」2013 年改訂では，初めて搭乗する年代に応じた寄与生涯がん死亡確率

太陽粒子現象の規模と頻度（Alert/Contingency 対応）．

（%）および性差を考慮したリスク算定評価が放射線被ば対応
物理的測定
（宇宙飛翔体の対応
100 MeV 以上
ロンチホール （ISS 宇宙飛行士の被ばく管理）
の粒子数
＊3
ドレベル）
1 proton flux unit（pfu）@ ＞ 100MeV ＊ 1,2104
遮蔽の厚い場
103
所へ回避（非常事態）
102
Contingency
ロンチホール
1～101
積極的な介入
＊3
ドレベル
を検討
～1
-

く管理のための線量制限値として設定されている．
地磁気圏内を飛行する国際宇宙ステーションにおける被ばく線量算定に用いる宇宙放射線モデル（一次宇宙線
エネルギースペクトル）は評価値が用いられており，実測値は使用されていない．また，PADLES は地上に回収してからの化学エッチングや読み出し等の解析作業が必要となる．
2025 年 以 降 に 建 設 が 開 始 さ れ る 月 近 傍 有 人 拠 点
Gateway や月表面での探査活動を含む Artemis 計画では，＊ 3：100 MeV 以上の太陽粒子現象の頻度が 10 pfu 以上の場合．

344

Lecture Note

8. Space Radiation Effects on Space Vehicles and Human in Space	A. Nagamatsu

軌道上からの回収コストや宇宙飛行士の滞在期間が限られていることから，宇宙放射線環境のその場計測やリア
ルタイム解析・算定技術が必須となる．また，限られたスペースや重量，電源と月面活動等でのポータビリティを考慮した，小型化・省電力化機器の開発が必要となる．

8．4

国際宇宙探査に向けた日本の取り組み

地磁気圏外における探査活動では，宇宙放射線による被ばく線量計測や生体・生物影響の低減，放射線防護技術・遮蔽設計は，極めて重要なキー技術である．
Gateway プログラムに必要な被ばく管理および環境計
測機器については，NASA を中心に規定や制約を宇宙機関間で協議し制定中であるが，必要な計測機器として①荷電粒子計測，②中性子計測，③線量計測に大別できる［13］（表 4 ）．

図 4 超小型ポータブル線量計 D-Space/PADLES．
（上）OMOTENASHI 搭載 D-Space（下左）Gateway IDA プロジェクト搭載用ラック駆動 D-Space（下右）Gateway 搭載用バッテリ駆動 D-Space

これらの要求を満たす宇宙放射線計測システムとして，
8．
4．1 および 8．4．2 で紹介する 3 つの機器の研究開発に着手している．探査活動を支援するための定常的な宇宙放射線環境の把握と，リアルタイムでの被ばく線量評価シ
ステムの確立をめざし，目的や測定対象の異なる 3 種類

Launch System） 1 号機「Artemis I」（有人月面探査計の放射線検出器

画「Artemis」最初のミッションにおける，SLS 新型ロケッ（1）超小型ポータブル線量計 D-Space/PADLES（図 4 ）トと有人宇宙船「オリオン」の無人飛行試験機会）によっ（2）LET・線量計測用位置有感生体等価比例係数箱 PS-て打ち上げられた日本の超小型月探査機 OMOTENASHITEPC（Position Sensitive Tissue. Equivalent（Outstanding MOon exploration TEchnologies

Proportional Chamber）

demonstrated by NAno Semi-Hard Impactor）側面に搭（3）月 探査搭載用ダイナミックレンジエネルギースペク

載され，日本として初めてとなる地磁気圏外の放射線環

トル検出器 Lunar-RICheS（Ring Image Cherenkov

境計測に成功した［14，15］．

Spectrometer）

D-Space は ISS に搭載実績を持つ PADLES とともに，
ESA/NASA/JAXA での国際協力により，2025 年以降に打を組み合わせた，任意地点の線量評価・予測を行う協調システム構築を検討している．

上げ予定の GatewayHALO 船内の宇宙放射線環境評価の

8．4．1

超小型ポータブル線量計 D-Space/PADLES

ための国際共同ミッション（IDA：Internal Dosimeter

D-Space は，産業技術総合研究所（AIST）が開発，株Array）計画への搭載が決定している．月周回軌道の宇宙式会社千代田テクノルが製品化した個人向けおよび環境

放射線環境を評価するために必要な物理量計測量，宇宙

計測用線量計「D- シャトル」（23g，68（L）×32（W）×14（T）

飛行士の被ばく管理等に必要な被ばく線量計測評価を行mm）を，宇宙航空研究開発機構（JAXA）と産業技術総う計画である．

合研究所の共同研究により，宇宙放射線（太陽粒子線お8．4．2

月面フィージビリティスタディによる月面放射線
計測の検討

よび銀河宇宙線を構成する荷電粒子）計測用の「超小型ポータブルアラームメータ」として改修・開発した超小2021 年度月面での科学研究・技術実証ミッションにか型能動型宇宙放射線線量計である．

かるフィジビリティスタディテーマとして採択された「月2022 年 11 月 16 日に，大型ロケット NASA SLS（Space

面利用の拡大に向けた超小型・高機能な宇宙放射線環境の計測技術とリアルタイム被ばく線量評価システムの構

表4

国際宇宙探査における宇宙放射線計測［13］．

築」（代表研究者：名古屋大学 三好由純教授）において，
被 ば く に 関 す る 計 測 技 術（PS-TEPC，Lunar-RICheS）

項目

要求
宇宙飛行士滞在期間中の，時間および粒子
エネルギー・電荷の関数となる Z ＝ 14 まで
Charged Particles の 50～2 GeV/n までの粒子のエネルギー測定
Area Monitoring 環境計測を行い，0.01 mGy/min to 10 mGy/min を超えた場合には，アラートによる警告機能を持つこと宇宙飛行士滞在期間中の，時間および中性
Neutrons
子エネルギーの関数となる 0.1 to 15 MeV の
Flux Monitoring
フラックス測定
Individual
個 々 の 飛 行 士 の 時 間 関 数 と な る LET
Absorbed Dose（Linear Energy Transfer）0.1 to 150 keV/
Monitoring
micrometer in water を測定

および帯電（LEXUS）に関する要素技術の検討が開始されている［16］．
被ばくに関する 2 種類の装置は，8．4．1 の D-Space とあ
わせて表 4 に対応する装置であり，月探査活動への実利用を視野にいれ，ASIC（集積回路）化による小型化・省電力化の技術開発に着手している．
LET・ 線 量 計 測 用 位 置 有 感 生 体 等 価 比 例 係 数 箱 PSTEPC は，入射粒子がセンサ部の検出体積中の生体組織等
価ガスに与えたエネルギーと飛跡を同時に測定できる生345

Journal of Plasma and Fusion Research

Vol.100, No.7

July 2024

能動型線量計である．入射粒子の電荷量と 2 次元位置を（Lunar-RICheS）との共同研究により研究開発を進めて取得する電荷収集デバイスである μ-PIC により，タイムプ

います．原子力研究開発機構との共同研究において，8．4

ロジェクションチェンバーとして動作する．入射粒子毎の装置開発に伴い PHITS シミュレーションによる設計・の 3 次元の飛跡情報から放射線の飛跡長を計測し，LET

解析にご協力をいただいております．ここに感謝の意を

分布，吸収線量，線量当量を導出することができる．

表します．

PS-TEPC は 2016 年に国際宇宙ステーション日本実験棟

参考文献「きぼう」に設置され，約 1 年半にわたる動作実証試験を実施した実績を持っている［17，18］．

［ 1 ］大西武雄（監修）永松愛子：放射線医科学の事典1.15宇
宙放射線と遮へい防護 p52（朝倉書店，2019）ISBN：
978-4-254-30117-5 C3047.
［ 2 ］E.R. Benton and E.V. Benton, Nucl. Instrum. Meth.
B 184, 255 (2001).
［ 3 ］俵 裕子 他：放射線 27, 29 (2001).
［ 4 ］SPACE WEATHER PREDICTION CENTER NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION: https://www.swpc.noaa.gov/forecasts［ 5 ］永松愛子：JAXA ロケット打上に伴う宇宙環境情報の確
認手順について（JAXA 技術資料 GRS-2023005）．
［ 6 ］NOAA GOES データ
https://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/goes/index.
html［ 7 ］NOAA Space Weather Scale
https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation［ 8 ］ISS Generic Operational Flight Rules, Volume B,
Section B14, Operations Directorate JSC 12820.
［ 9 ］佐藤 勝：2014）宇宙飛行士の放射線被ばく管理と宇宙
天気予報，第 9 回宇宙天気予報ユーザーズフォーラム．
https://sw-forum.nict.go.jp/pdf/forum_4_140320.pdf［10］A. Nagamatsu et al., Radiat. Meas. 59, 84 (2013).
［11］A. Nagamatsu et al., Phys. Procedia 80, 25 (2015).
［12］ISS 宇 宙 放 射 線 環 境 デ ー タ ベ ー ス（PADLES デ ー タ
ベ ー ス ）https://humans-in-space.jaxa.jp/spacerad/index.html［13］GP 10016, Baseline “GATEWAY PROGRAM SUBSYSTEM SPECIFICATION FORCREW HEALTH
AND PERFORMANCE (CHP).
［14］永松愛子：OMOTENASHI 探査機より届いた「D-Space」
からの深宇宙線量情報，FBNews No.567（2024．
3．
1発行）．
［15］文部科学省宇宙開発利用部会（2023年 6 月27日）資料，
SLS 搭載超小型探査機プロジェクトの状況，https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/059/
kaisai/1423010_00027.htm［16］Y. MIHOSHI et al., High-quality and compact spaceradiation instruments for the evelopment of lunar
surface, ESWW 2023 - 19th European Space Weather
Week (2023).
［17］Y. Kishimoto et al., Jpn. J. Appl. Phys. 59, 016003(2020).
［18］JAXA きぼう利用テーマ HP「位置有感生体等価比例計
数箱による宇宙ステーション内での線量当量計測技術の確立」
https://humans-in-space.jaxa.jp/kibouser/subject/science/70618.html［19］20223.1.5-6 第 23 回 宇 宙 科 学 シ ン ポ ジ ウ ム (SSS23
P-114) https://researchmap.jp/multidatabases/
multidatabase_contents/download/239942/531
ed8a04294fb64987c2ecd75264d4a/28895?col_no=2&frame_id=754519

Lunar-RICheS は，DSSD（Double-sided Si Strip
Detector）を用いた入射粒子の位置検出部，半導体検出器を積層させた⊿ E-E 法による低エネルギー計測部，リングイメージングチェレンコフ検出器による高エネルギー計測部を組み合わせたエネルギースペクトロメータである．船外や月面拠点定点に設置し，被ばく線量に寄与す
る一次宇宙放射線（太陽高エネルギー粒子（SEP），銀河
宇宙線（GCR））の，15 MeV ～2 GeV の荷電粒子のダイ
ナミックレンジのエネルギースペクトル測定ができる超小型チェレンコフ検出器である［19］．宇宙飛行士の防護量（実効線量および等価線量等）はエネルギースペクトルの関数として算定されるため，精度の高い計測が求められる．また，深宇宙で 2 GeV までのダイナミックレン
ジでのエネルギースペクトル測定を，小型・軽量化検出器 1 台のみで実施することや，リングイメージングによるチェレンコフ検出の軌道上実証をすること自体が世界初の試みとなり，太陽物理現象の解明や宇宙天気予報分
野へのデータ利用が期待される．
これらの装置開発は，月面・月周回の宇宙放射線の様子を定常的に把握し，さらに地磁気圏外の線量予測を行っていくための必須の技術であり，将来の民間宇宙事業や宇宙旅行事業においても安全信頼性の担保において必要となるツールである．

8．5

まとめ

宇宙飛翔体および有人宇宙活動への宇宙放射線影響として，ミッション影響の高い SEU 発生確率に着目した障害と宇宙環境による打上判断についてまとめた．また，搭載試料および搭乗員への被ばくとして，太陽 - 地球圏の宇宙環境の監視と被ばく線量計測への取り組みについて紹介した．国際宇宙探査においては，宇宙環境の変動を直接受けることになり，地磁気圏内よりも重篤な放射線影響を受けることになる．宇宙飛翔体への安全管理や宇宙飛行士・宇宙旅行者の安全性を確保の観点から，打上時・運用時の判断しやすい基準やルールの制定と，実環境計
測と連動した宇宙天気の活用，高エネルギー粒子 SEP の発生予測および線量予測技術が重要となる．

謝

辞

本原稿を執筆するにあたり，8．2 宇宙飛翔体への影響では，JAXA/ISAS 専門・基盤技術グループの生田歩夢研究開発員にご協力いただきました．8．4 国際宇宙探査に向けた日本の取り組みでは，産業技術総合研究所（D-Space），
高エネルギー加速器研究機構（PS-TEPC），理化学研究所
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