[P-CG21] 惑星大気圏・電磁圏

[PCG21-P09] テラヘルツヘテロダイン分光装置による火星高層水蒸気の観測周波数帯の検討

*藤巻 日菜子¹、山内 良斗¹、前澤 裕之¹、佐川 英夫² (1.大阪公立大学、2.京都産業大学)

キーワード：火星大気、テラヘルツ分光装置、水蒸気、リムサウンディング観測

現在、火星表面下の水や氷分布の観測を目的としているMars Ice Mapper(MIM)計画などが検討されており、我々はこうした次期火星探査機へのサブペイロード搭載などを見据えてテラヘルツヘテロダイン分光装置Terahertz Heterodyne Spectroscopy Senser(THSS)の設計検討を進めている。THSSは波長が長いためダストによる吸収や散乱を受けにくく、また太陽のような背景光源が不要なため昼夜問わず観測できるなどの特徴を持っている。このTHSSは３つのBandを検討しており、Band1の400 GHz帯ではCOスペクトルを観測し風速場や大気重力波などの大気ダイナミックスを捉えることで有人探査時の気象予測や探査機の着陸精度を向上に繋げていく狙いがある。Band2の800 GHz帯では低高度のH₂OやCO同位体やO_xやHO_xといった低高度の微量分子の日変化や季節変化を捉えることで大気の物質循環や化学反応ネットワークを解明に繋げていくことを目指している。Band3では、上空にどこまで水が運ばれるのか、高層の水分子を捉えることを目的としており、今回560GHz帯の光学的に厚いH₂Oのスペクトルをあえて割り当てることを検討し、放射輸送モデルにより周波数設定を検討した。

THSSはDouble Side Band観測方式を採用しており、Upper Side BandとLower Side Bandが折り重なることを利用して多くの分子種を観測にできるため、H₂OとH₂¹⁷Oを同時に検出する設定を検討した。観測する信号は、Band 1/Band 3とBand 2との間で、周波数分離フィルターによって分離することとした。分光計にはデジタルフリーエ変換分光計の使用を想定しているが、衛星では電力が限られているため、消費電力を抑えるため、今回Band3ではIF帯域を4GHz以下、周波数分解能は1MHとして、シミュレーションを行なった。観測方法はLimb Sounding観測で大気モデルはLs=270度の火星近日点のMars Climate Databaseを採用した。その結果、まず、H₂OとH₂¹⁷Oは感度がある領域が重なり、水分子の高度分布を低層から高層までシームレスに観測が可能な設定を選定することができた。また、局部発振器の信号の設定によっては¹⁸OCO、¹³COも同時に観測できることや、高度100km以上の水蒸気を捉えることができることも確認した。本講演ではこれら一連の検討結果を報告する。