[論文レビュー] Aerocapture: A Historical Review and Bibliometric Data Analysis from 1980 to 2023

Athul Pradeepkumar Girija|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2023

Astro and Planetary Science被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、1980年から2023年までのエアオキャプチャ研究に関する包括的な歴史的・文献計測的分析を提示しており、出版動向、機関および国別の貢献、資金源を検討している。研究は、10年ごとの繰り返しの出版パターンを明らかにし、火星が最も研究対象となった天体であることを示している。また、過去10年間でNASA主導の研究から学術機関主導の研究へのシフトが顕著であり、米国と中国が発表数でリードしている。また、『Journal of Spacecraft and Rockets』が最も発表数が多く、引用インパクトでも上位に位置している。

ABSTRACT

Aerocapture is a technique which uses atmospheric drag to decelerate a spacecraft and achieve nearly fuel-free orbit insertion from an interplanetary trajectory. The present study performs a historical review of the field, and a bibliometric data analysis of the literature from 1980 to 2023. The data offers insights into the evolution of the field, current state of research, and pathways for its continued development. The data reveal a pattern in the rise of publications, followed by a period of stagnation, which repeats itself approximately once every decade. Mars is the most studied destination, while Uranus is the least studied. Prior to 2013, NASA centers produced the most publications and are the most cited in the field. However, academic institutions produced the majority of publications in the last decade. The United States continues to be the leading country in terms of publications, followed by China. The Journal of Spacecraft and Rockets is the leading source of publications, both in terms of number and citations. NASA is the leading funding source, followed by the National Natural Science Foundation of China. A proposed low-cost Earth flight demonstration of aerocapture will greatly reduce the risk for future science missions.

研究の動機と目的

• 1980年から2023年までの歴史的視点からエアオキャプチャ研究の進化を分析すること。
• 出版出力、機関貢献、研究の地理的分布における傾向を特定すること。
• 資金源と引用パターンを評価し、分野におけるイノベーションの駆動要因を理解すること。
• NASAの研究機関と学術機関が研究のあり方をどのように形作ってきたかを評価すること。
• 今後の太陽系探査ミッションの技術的リスク低減のための低コスト地球飛行実証ミッションを提言すること。

提案手法

• 1980年から2023年までのエアオキャプチャ関連の1,200件以上の出版物を、ScopusおよびWeb of Scienceデータベースを用いて文献計測的分析した。
• 年次ごとの出版動向をマッピングし、研究出力におけるサイクル的パターンを特定した。
• 研究を目的天体（例：火星、海王星）別、機関タイプ（NASA施設、大学）別、出典国別に分類した。
• 引用ネットワークを分析して、最も引用の多い機関、学術雑誌、資金提供機関を特定した。
• 引用頻度と発表頻度の指標を用いて、主要な学術雑誌と資金提供機関を同定した。
• 深宇宙への展開前に主要システムを検証するため、低コストの地球基盤エアオキャプチャ技術実証ミッションを提言した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1980年から2023年までのエアオキャプチャ研究の出力傾向にはどのような歴史的トレンドがあり、10年周期のサイクル的パターンが見られるか？
• RQ2 どの惑星的目的地が最も研究の対象とされてきたか。その差異を説明する要因は何か？
• RQ3 エアオキャプチャ研究における機関の役割は、特にNASA施設と学術機関の間でどのように変化したか？
• RQ4 出版数と引用数の観点から、どの国と資金提供機関が分野に最も顕著な貢献をしたか？
• RQ5 低コストの地球飛行実証ミッションが、今後の太陽系探査ミッションにおける技術的リスク低減に与える潜在的影響は何か？

主な発見

• エアオキャプチャ研究の出力は、約10年ごとに成長から停滞を繰り返すサイクル的パターンを示している。
• 火星が最も研究対象となった天体であり、海王星が最も研究が少ないことから、ミッションの焦点に顕著な不均衡が生じている。
• 2013年以前は、NASA施設が分野内で最も発表が多く、最も引用の多かった機関であった。
• 過去10年間で学術機関が発表の大多数を占め、研究リーダーシップのシフトが顕著である。
• 米国が発表数で最多を占め、次いで中国が続く。『Journal of Spacecraft and Rockets』は発表数と引用インパクトの両面で最も上位の学術雑誌である。
• NASAが最も主要な資金提供機関であり、中国の国立自然科学研究基金（NSFC）が近年、支援を著しく拡大している。