笠羽 康正

他大学等の広い協力のもと東北大が取りまとめる電波・プラズマ波動観測器（JUICE-RPWI）（以下「RPWI」という。）の、機構との共同開発及びこれに付随する業務を相互に協力して行う．

東北大では、数十年来に渡って宮城・福島に設けた太陽・木星電波観測施設に加え、ハワイ大の協力を得て惑星光赤外観測施設をハワイ・マウイ島ハレアカラ高高度観測施設（標高約3000m）に整備してきた．40cm望遠鏡可視観測でイオ火山ガスからなる「イオトーラス」の構造・量・速度場観測を世界で唯一継続して行い、水星・月のNa希薄大気も含め貴重な長期観測データを提供した。2014年には福島県飯舘村から60cmカセグレン反射望遠鏡を移設し、赤外線観測も可能として観測テーマを金星・火星大気も含め広げている。双方とも東北大が主要観測時間を使用でき（40cm：100%、60cm：85%）、惑星探査機との連携では必須の「短中長期にわたる柔軟な連携運用」が常時可能な貴重な望遠鏡である．本研究は，この望遠鏡の活用を軸に行ったもので，木星で紫外線望遠鏡衛星Hisakiおよび米探査機Juno（2016/7に軌道投入）、火星で米探査機MAVENおよび欧探査機ExoMars Trace Gas Orbiter（2016/ 10・12に軌道投入）、金星で日Akatsuki探査機との連携観測を行った。 本研究計画は惑星探査機群や惑星専用望遠鏡衛星Hisakiを支える国際地上観測ネットワークの一翼である．米Juno探査機に対しては強力な国際地上観測網が組まれたが、日本の光赤外・電波地上観測は長期継続性の点でユニークな一翼を占めた。金星・火星についても同様で、またプロポーザル採択を要する大型望遠鏡群（ハワイ：IRTF 3m、アタカマ：ALMAサブミリ波干渉計、NASA/DLR成層圏航空機望遠鏡SOFIAなど）の活用にも成功した．

東北大では、数十年来に渡って宮城県・福島県に整備してきた太陽・木星電波観測施設に加え、惑星光・赤外観測施設をハワイ・マウイ島・ハレアカラ山頂（標高約3000m）に整備してきた。 2015年度には、極端紫外線望遠鏡Hisaki（木星・金星：2013秋〜）、火星探査機MAVEN（2014秋〜）、金星探査機Akatsuki（2015冬〜[予定]）との連携を予定する。 木星では、Hisaki/EXCEEDがイオトーラスの全体構造・EUV分光情報とUVオーロラ全発光量の長期データを蓄積しつつある。東北大40cm望遠鏡は、これに同期した同視野のイオトーラス可視分光および広域Na雲全体構造撮像を実施し、これを支援する。また60cm望遠鏡によるイオ近傍トーラスのクローズアップ可視撮像も本格化させる。これらにより、イオからのガス噴出・イオン化・磁気圏内への流出を連携して追跡し、UVオーロラや赤外線・電波地上観測による木星放射線帯・オーロラ電子加速域観測から得られる「磁気圏活動度」やイオトーラス東西分布偏移に見られる「磁気圏電場」等との相関追跡を行い、木星系の熱圏・電離圏〜イオトーラス〜磁気圏結合の解明につなげたい。2016年には米・木星探査機Junoの木星周回が開始される予定でもあり、これらの活動はJunoによる初の木星極域上空In-situサーベイ観測との連携準備ともなる。また、VarSITI/SPeCIMENでは、地球放射線帯電子の輸送・加速過程の解明が重要な課題としてあげられているが、より磁場が強い惑星である木星放射線帯電子の輸送・加速過程を明らかにすることにより、地球放射線帯の電子加速の解明に資することも期待される。 火星については、火星探査機MAVENが無事火星周回軌道に投入され、紫外線によるリモート観測と磁場・粒子によるIn-situ観測を組み合わせた超高層大気観測・大気散逸観測が本格化しつつある。寺田、関、中川を含む本メンバーは、この探査機の紫外線観測・In-situ観測にコミットしつつあるが、この探査機から得られるデータを、60cm望遠鏡による赤外線ヘテロダイン分光（2014年秋に初期観測に成功）で取得可能な高〜低高度の密度・温度・速度場データと結合させることで、下層の大気擾乱（最大級は、所謂「ダストストーム」）の超高層大気変動との相関を追跡し、火星大気の対流圏〜中間圏〜熱圏・電離圏結合に対する示唆を得たい。この研究は、東北大で進めてきたMars ExpressおよびMars Trace Gas Orbiterの赤外線分光観測チームから得られる軌道上からの赤外線観測データ、およびALMAやSubaru等による地上観測とも連携を模索して進める。金星についても火星と同様な観測を行うが、学外（千葉工大）から提供される可視カメラを含め、2015年度末に期待される金星

JUICE(Jupiter Icy Moon Explorer)は、欧州宇宙機関(ESA)が計画する木星探査計画で、木星およびガニメデ、カリスト、エウロパを対象とする。 2022年にアリアン5で打ち上げられ、2030年に木星に到着する。 Radio and Plasma Wave Investigation (RPWI)チームの日本側代表研究者として、LF電波レシーバー等の開発提供、木星電波や氷衛星の電離圏透過波・地下海反射波の観測で参加する。

太陽系最大の磁気圏を有する木星は、地球の約2万倍の磁気モーメントを持つ。10時間自転による共回転発電で生成される磁気圏-電離圏-熱圏(MIT)結合システムは、オーロラ発光エネルギーにして地球の約1000倍に達する[Clarke et al., 1998]]。磁気圏内には活発な活火山をもつ衛星・イオが存在し、火山起源ガスが磁気圏の主要プラズマ源となる[Bagenal, 2007]。これを通過する磁力線を通じ、木星MIT結合システムは更にエネルギーを投入される。この天体の解明を主目標の１つとする「極端紫外光望遠鏡衛星Hisaki/EXCEED」が、2013年9月に打ち上げに成功し、既にイオトーラスおよびUVオーロラ全発光量の初の長期データを提供しつつある。2014年1月にはハッブル宇宙望遠鏡を含めた国際合同観測キャンペーンも遂行中である。将来的には、米・木星探査機Juno・将来欧州木星探査機JUICEの木星直接探査へと発展する。 これらの「イベント」を支えるには長期継続データ獲得能力が重要課題で、専用望遠鏡が必要となる。本グループは、既に整備してきた電波観測手段に加え、光・赤外観測手段をハワイ・マウイ島・ハレアカラ山頂（標高約3000m）に整備してきた。2007年には口径40cmのシュミットカセグレン望遠鏡を設置し、光高分散分光観測によってイオ起源火山ガスからなる「イオトーラス」の量・速度場観測を世界で唯一連続・継続して行い、その長期変動の貴重なデータを提供している（図１左）。次いで、福島県飯舘村にある60cmカセグレン・クーデ反射望遠鏡設備（図１右）をより観測好適地である当地へ移設しつつある。2013年秋のファーストライトを迎える予定が工事の自然保護要請で遅延したものの、2014年夏期に稼働する。こちらの望遠鏡では、赤外線の撮像・高分散分光観測により、木星イオトーラスに加えて「赤外線オーロラ・大気光観測」（2-4μm帯のH2・H3+輝線）およびイオ火山活動熱輻射観測の長期継続観測も実施可能となる。 本計画では、以下の(1)(2)の実施と、連携する(3)(4)の観測遂行を主眼とする。 (1) 40cmシュミット望遠鏡による「イオトーラス発光」の連続観測による火山ガス散逸過程の解明。 (2) 60cmカセグレン望遠鏡での観測装置稼働作業、および木星の赤外線オーロラ・熱圏大気光、衛星イオのトーラス・火山活動観測の実施。 (3)地上大型望遠鏡(IRTF3m, SUBARU8m等)との木星磁気圏活動共同観測。 (4)インド・本学電波望遠鏡との連動による木星熱圏大気温度変動と木星放射線帯変動との相関追跡研究。