[論文レビュー] A Nano-satellite Mission to Study Charged Particle Precipitation from the Van Allen Radiation Belts caused due to Seismo-Electromagnetic Emissions

Deepti Kannapan, Akshay Gulati+8 more|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2014

Earthquake Detection and Analysis参考文献 17被引用数 5

ひとこと要約

IITMSATナノサティライトミッションは、地震予知の可能性を示す地震誘発電磁放射を引き起こすヴァン・アレン帯の荷電粒子の降着を研究することを目的としている。スペースベースのプロトン・エレクトロン・エナジー・デバイスを搭載し、低地球軌道で統計的に有意なデータを収集することで、これらの放射と粒子フラックスの変動の相関関係を調査する。

ABSTRACT

In the past decade, several attempts have been made to study the effects of seismo-electromagnetic emissions - an earthquake precursor, on the ionosphere and the radiation belts. The IIT Madras nano-satellite (IITMSAT) mission is designed to make sensitive measurements of charged particle fluxes in a Low Earth Orbit to study the nature of charged particle precipitation from the Van Allen radiation belts caused due to such emissions. With the Space-based Proton Electron Energy Detector on-board a single nano-satellite, the mission will attempt to gather statistically significant data to verify possible correlations with seismo-electromagnetic emissions before major earthquakes.

研究の動機と目的

• 地震誘発電磁放射とヴァン・アレン帯からの荷電粒子の増加した降着との間に潜在的な関連があるかどうかを調査すること。
• 地震前の電磁信号が近地球空間の宇宙天気にどのように影響するかを理解するための科学的ギャップを埋めること。
• 統計的に信頼性のある粒子フラックス変動のデータを低地球軌道で収集し、地震活動とその相関関係を評価すること。
• 断層活動地域からの電磁放射が放射帯内の粒子降着を引き起こすという仮説を検証すること。
• 宇宙天気の兆候を用いて、主要な地震のための宇宙ベースの早期警報システムの開発に貢献すること。

提案手法

• 高分解能の荷電粒子フラックス測定を可能にするために、低地球軌道に単一のナノサティライトを打ち上げること。
• 放射帯環境におけるエネルギーの高いプロトンおよび電子を検出するため、スペースベースのプロトン・エレクトロン・エナジー・デバイスを活用すること。
• 延長されたミッション期間にわたり、粒子エネルギースペクトルおよびフラックスの継続的なイン・サイトデータを収集すること。
• 地震帯からの地上ベースの地震誘発電磁放射データと、粒子フラックスの時間的変動を照合すること。
• 統計解析を用いて、地震イベントと一致する顕著なパターンや異常を特定すること。
• 放射帯粒子降着帯域への露出を最大化するために、低高度で極軌道を想定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 断層活動地域からの地震誘発電磁放射が、ヴァン・アレン帯からの荷電粒子降着に測定可能な変化を引き起こす可能性があるか？
• RQ2 観測された粒子フラックスの増加と主要な地震の発生との間には、統計的相関関係があるか？
• RQ3 降着する電子およびプロトンの特定のエネルギー範囲に、顕著な地震前兆としての一貫性のあるパターンが見られるか？
• RQ4 粒子降着の空間的および時間的特性は、地震活動の発生位置および発生時刻とどのように一致するか？
• RQ5 観測された粒子フラックスの変動は、geomagnetic stormsなどの他の宇宙天気現象と区別できるか？

主な発見

• ミッションは、低地球軌道における荷電粒子フラックスの統計的に有意なイン・サイトデータ収集を目的として設計されている。
• スペースベースのプロトン・エレクトロン・エナジー・デバイスにより、ヴァン・アレン帯からのエネルギーの高いプロトンおよび電子の感受性測定が可能である。
• ミッションは、地震誘発電磁放射と粒子降着イベントとの間の潜在的相関関係を検出することを目的としている。
• データ収集は、降着シグネチャの検出を最大化するため、低高度極軌道に焦点を当てる。
• 繰り返し可能なパターンが地震予兆に関連していることを特定するため、長期的なモニタリングを支援するミッションフレームワークが整っている。
• 本研究は、放射帯ダイナミクスを用いた宇宙ベースの地震予兆検出の探求に貢献している。