サイエンティスト&プロジェクトメンバーが語るERGへの期待 #2 坂口歌織

「宇宙天気」という言葉は、あまり聞き覚えがない方が多いかもしれません。宇宙天気とは、その名の通り、「宇宙」の「天気」のことです。実は、宇宙にも地上の天気のような、時々刻々と変化する環境があるのです。私たちが毎朝、天気予報を見るように、宇宙飛行士は宇宙天気予報を見ています。宇宙の天気が悪いときは、船外活動を中止することもあります。例えば、宇宙放射線が大量に発生しているときに宇宙ステーションの外に出ると、被曝してしまうおそれがあるためです。しかし、残念ながら、現在の科学では宇宙の天気予報はまだ外れることが多く、観測データも少ないため、現況を把握することすらままならないというのが現状です。

情報通信研究機構の宇宙天気予報センターでは、宇宙の天気が現在どうなっているのか、また、今後どのように変化するかを予報するための研究を行っています。私は、主にヴァン・アレン放射線帯の監視と予報するための研究を進めています。ヴァン・アレン帯の高エネルギー電子は、別名キラー（殺人）電子とも呼ばれており、宇宙の天気を悪くする原因の一つです。過去にはヴァン・アレン帯の高エネルギー電子が異常増加した際、人工衛星が故障してしまうという事故もありました。しかしながら、高エネルギー電子が「いつ・どのくらい増えるか」、また、「いつ元の状態に戻るのか」を正確に予測することは未だ出来ていません。その予測が難しい原因の一つは、増加また減少するメカニズムが完全には解明されていないためです。現状の予報の多くは、過去の観測データからの予測、つまり経験モデルに基づく予報にとどまっています。しかしながら、３次元空間内の時間発展を知るための数値シミュレーションによる予測は今後必須です。まさに私たちは、宇宙天気予報の現場から、ERG衛星によるヴァン・アレン帯高エネルギー電子数変動メカニズムの解明を切望しています。今ちょうど、この記事を書いている2016年10月、ヴァン・アレン帯の高エネルギー電子の数が、急激に通常の1000倍にまで増え、人工衛星の機体にとって危険なレベルに達しています。ここ数ヶ月立て続けにこのような異常増加が発生しているため、人工衛星へのダメージが蓄積されていると考えられます。なぜ、立て続けに異常増加が発生しているのでしょう？それは、地球に吹き付けている太陽からの高速風が関係しているということは分かっています。しかし、その高速太陽風が高エネルギー電子を生成するメカニズムの詳細が未解明なのです。また、減少プロセスの詳細もわからないため、いつまで増加状態が続くのか長期予報をだすことも難しいです。高エネルギー電子の増加・減少のメカニズムが完全に解明されれば、数値シミュレーションによってヴァン・アレン帯のあらゆる場所の電子の状態を、定量的かつ長期的に予測可能になるはずです。ERG衛星のヴァン・アレン帯探査に期待しています。その科学成果と観測データを利用し、私たちはヴァン・アレン帯高エネルギー電子の宇宙天気予測システムをより高精度なものへ改良したいと考えています。

最後に。
ここ数十年、人類の宇宙への進出は著しく発展しています。もしかすると、私の孫（？）くらいの世代には、海外旅行気分で宇宙旅行へでかけているのかもしれません。

「明日の旅行、宇宙天気が荒れてるから中止になっちゃったよ、残念。ヴァン・アレン帯はいつになったら穏やかになるの？」

こんな質問を子供に聞かれたとき、ちゃんと答えられる宇宙天気予報がだせるようにしなければと思っています。