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

SCOPE

3000km300km

渦構造ジェット生成領域

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

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１０ km 〜５０００ km （可変）

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)

Power consumption ~1W

DC 磁場

Magnetometer configuration for SCOPE

Main satellite

Sub satellites

5m MAST2m BOOM

DC 磁場

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）

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

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 modeWFC-LE: 0Hz ～ 10Hz (100Hz): 　電界 2

軸WFC-LH: 　 < 20kHz(100kHz): 電界 2

軸

重量 : センサー 4kg, エレキ 4kg消費電力 : < 4W

重量 : センサー 2.4 ｋ g, エレキ 2kg消費電力 : < 2W

プラズマ波動

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。

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）1 台

　 HEP-ele （高エネルギー電子センサー） 1 台

　 HEP-ion （高エネルギーイオン質量分析センサー）1 台

子衛星

　 EISA （電子・イオン同時計測型センサー） 1 台

プラズマ／粒子

電子センサー エネルギーレンジ

10 102 103 104 105 106 107

FESA

MEEA

HEP-ele

(eV)

イオンセンサー エネルギーレンジ

10 102 103 104 105 106 107

FISAIMSA

HEP-ionMEIM

EISA

EISA

プラズマ／粒子

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） 1 spin

　 MIMS （中間エネルギーイオン質量分析器） 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

FESA (Fast Electron Spectrum Analyzer)

φ200

300電子 電子

衛星パネル高圧電源プリアンプ

MCP or SSD

重量： 4kg / センサー消費電力： 4W / センサー

時間分解能（ 8 台搭載）： 8msec(fine)　　　　　　　　　　　 2msec(coarse)

プラズマ／粒子

FISA (Fast Ion Spectrum Analyzer)重量：２ kg / センサー消費電力： 2.5W/ センサー

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

çÇä¥ìxí· ä¥ìxMCP

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

ÇXÇOÉ”HV(sweep)0VMgO-1kVMCP 42É”MgOÉvÉäÉAÉìÉväÓî¬çÇà≥ìd åπäÓî¬âqêØÉpÉlÉãIONSELECTRONSe-ÇQéüìd éq

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） 検討中

　 HEP-ele （高エネルギー電子センサー） 検討中

　 HEP-ion （高エネルギーイオン質量分析センサー） 開発中

子衛星

　 EISA （電子・イオン同時計測型センサー） 検討中

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） 中間エネルギーで高感度の検出器

　 MIMS （中間エネルギーイオン質量分析器） 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

プラズマ／粒子