SCOPE ミッション観測機器概要
基本的観測機器:
DC磁場
プラズマ波動(DC電場を含む)
プラズマ/粒子
について検討を開始
地球を取り巻く宇宙プラズマの構造と変動を編隊飛行で探る
SCOPE
親衛星+子衛星4機の編隊
遠地点 20万km 近地点 2万km
親子間距離10km〜5000km(可変)
渦構造
3000km
ジェット生成領域
300km
DC 磁場
Properties of the flux-gate
magnetometer for SCOPE
Sensor
Ring core geometry, 3-axes
Dynamic Range
65536 / 4096 nT
Quantitative steps
0.125 / 0.008 nT (20 bit resolution)
Sampling rates
64 or 128 Hz
Weight for 1 set
<100g (sensor)
250g (cable+connector)
<200g (electronics,
excluding PS and CPU)
~1W
Power consumption
DC 磁場
Magnetometer configuration
for SCOPE
Main satellite
Sub satellites
5m MAST
2m BOOM
DC磁場開発項目
• 温度特性がよくノイズレベルの低い新たなセンサー
の開発(アモルファス合金など:国際的には実績あ
り、日本では現在検討・開発中)
• 放射線に強い多ビット A/Dの検討とアナログ回路部
の改修(レンジ段数の削減による軽量・省電力化が
図れる一方で、更なるノイズレベル低減の努力の必
要あり)
• 2つのセンサーを使った人工ノイズ除去の手法の開
発(Bepi-Colombo MMO で実践予定)
プラズマ波動
Plasma Wave Investigation System
onboard SCOPE spacecraft(案)
親機 観測器仕様-I
センサー
電界: スピン面内 2軸 30m tip-to-tip
スピン軸 1軸 15m tip-to-tip
磁界: 3軸サーチコイル
受信器コンポーネント
波形受信器(WFC*) ()内上限周波数は、Bow Shock mode
WFC-LE: 0Hz~10Hz (100Hz): 電界3軸
WFC-LH: < 20kHz(100kHz): 電界3軸
WFC-B: < 10kHz :
磁界3軸
*WFCはメモリ搭載のGEOTAILタイプ
スペクトル受信器**
AKR-Monitor***: 20kHz~1MHz:
電界1軸
Solar Activity-Monitor: 20kHz~10MHz: 電界1軸
**スペクトル受信器は、Programmable Down Converterを
使用したデジタル型(SS=520-2ロケット実験で実証済み)
***Thermal Noise Receiver mode あり
プラズマ波動
親機 観測器仕様-II
Wave-Particle-Correlator
自動アンテナインピーダンス測定システム
重量: センサー 4kg, エレキ 4kg
消費電力: < 4W
子機 観測器仕様
センサー
電界: スピン面内 2軸 15m tip-to-tip
波形受信器(WFC*) ()内上限周波数は、Bow Shock mode
WFC-LE: 0Hz~10Hz (100Hz): 電界2軸
WFC-LH: < 20kHz(100kHz): 電界2軸
重量: センサー 2.4kg, エレキ 2kg
消費電力: < 2W
プラズマ波動開発項目
1. 粒子センサーと高速シリアルバスで接続された、
Wave-Particle- Correlatorの開発とFPGA化
2. 小型・軽量電界アンテナの製作(スピン軸方向アンテ
ナを含む)
3. 出きる限りのHybrid IC化、ワンチップ化。
4. 親衛星、子衛星間での観測データの時間精度の保証
方法の確立
5. 電界センサーの精確なキャリブレーション手法の確立
(特に、インピーダンス、実効長)
SCOPEでは、精確な3次元での電界測定を行うこと
がプラズマ波動グループの至上命題であるといえる。
プラズマ/粒子
SCOPE 衛星用 Plasma/Particle sensors
親衛星
FESA (高時間分解能電子センサー)
8台
FISA (広ダイナミックレンジイオンセンサー)
4台
IMSA(イオン質量分析器)
1台
MESA(中間エネルギー電子センサー)
1台
MIMS(中間エネルギーイオン質量分析器)
HEP-ele(高エネルギー電子センサー)
1台
1台
HEP-ion(高エネルギーイオン質量分析センサー)
子衛星
EISA(電子・イオン同時計測型センサー)
1台
1台
電子センサー エネルギーレンジ
プラズマ/粒子
FESA
MEEA
HEP-ele
EISA
10
102
103
104
105
106
107
イオンセンサー エネルギーレンジ
FISA
IMSA
MEIM
HEP-ion
EISA
10
102
103
104
(eV)
105
106
107
プラズマ/粒子
時間分解能
親衛星
FESA (高時間分解能電子センサー)
8msec (coarse 2msec)
FISA (広ダイナミックレンジイオンセンサー)
500msec
IMSA(イオン質量分析器)
1/2 spin
MESA(中間エネルギー電子センサー)
MIMS(中間エネルギーイオン質量分析器)
1 spin
1 spin
HEP-ele(高エネルギー電子センサー)
1 spin
HEP-ion(高エネルギーイオン質量分析センサー)
1 spin
子衛星
EISA(電子・イオン同時計測型センサー)
1 spin
プラズマ/粒子
FESA (Fast Electron Spectrum Analyzer)
重量:4kg /センサー
消費電力:4W /センサー
φ200
時間分解能(8台搭載):8msec(fine)
2msec(coarse)
300
電子
電子
MCP or SSD
高圧電源
プリアンプ
衛星パネル
プラズマ/粒子
FISA (Fast Ion Spectrum Analyzer)
重量:2kg /センサー
消費電力:2.5W/センサー
低感度
高感度
ダイナミックレンジ:108
(太陽風イオン、磁気圏イオンを1台で測定)
時間分解能(4台搭載):1/8 spin
MCP
90
プラズマ/粒子
HEP-ion (High Energy Particle-ion)
重量:1.3kg /センサー
消費電力:1.2W /センサー
プラズマ/粒子
HEP-ele (High Energy Particle-electron)
重量:0.7kg /センサー
消費電力:0.6W /センサー
プラズマ/粒子
EISA (Electron and Ion Spectrum Analyzer)
重量:1.3kg /センサー
消費電力:2.5W/センサー
時間分解能:1/2 spin
プラズマ/粒子
Plasma/Particle sensors 開発・検討状況
親衛星
FESA (高時間分解能電子センサー)
開発中
FISA (広ダイナミックレンジイオンセンサー)
検討中
IMSA(イオン質量分析器)
検討中
MESA(中間エネルギー電子センサー)
基礎実験実施中
MIMS(中間エネルギーイオン質量分析器)
HEP-ele(高エネルギー電子センサー)
検討中
検討中
HEP-ion(高エネルギーイオン質量分析センサー)
子衛星
EISA(電子・イオン同時計測型センサー)
検討中
開発中
プラズマ/粒子
Plasma/Particle sensors 開発項目
親衛星
FESA (高時間分解能電子センサー)
検出器、高圧電源、センサー構造
FISA (広ダイナミックレンジイオンセンサー)
センサー構造
IMSA(イオン質量分析器)
高H+フラックス下での質量分析
MESA(中間エネルギー電子センサー)
MIMS(中間エネルギーイオン質量分析器)
中間エネルギーで高感度の検出器
高感度で時間分解を上げる構造
HEP-ele(高エネルギー電子センサー)
センサー構造
HEP-ion(高エネルギーイオン質量分析センサー)
センサー構造、信号処理回路
子衛星
EISA(電子・イオン同時計測型センサー)
2次電子放出板、センサー構造
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SCOPE instruments 検討資料 pptファイル