[P-CG21] 宇宙・惑星探査の将来計画と関連する機器開発の展望

[PCG21-P11] 火星におけるhot oxygen密度測定に向けた探査機搭載用質量分析装置のイオン化源の開発

*沖津 由尚¹、笠原 慧¹、杉田 精司¹、斎藤 義文²、平原 聖文³、横田 勝一郎⁴ (1.東京大学、2.宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所、3.名古屋大学、4.大阪大学)

キーワード：イオン化源、質量分析装置、火星、hot oxygen

火星表層にはかつて液体の水が存在していたと言われているが，現在水は氷の状態のみでしか存在が確認されていない．水の消失メカニズムとして，宇宙空間への散逸が考えられているが，その寄与は定量的にはっきりしているわけではない．そのため，酸素の宇宙空間への散逸メカニズム・散逸量を理解することは，液体の水の消失の手掛かりとなり非常に重要である．酸素原子は熱的散逸をするには質量が大きいため，非熱的散逸過程が考えられている．モデル計算や観測結果によると，非熱的散逸の中でも，解離性再結合反応による散逸が大きな寄与を果たすと考えられているが，予想される散逸量はモデルによって大きく異なっている．これは，散逸量を決めるhot oxygen密度の高度プロファイルの観測が困難であったためである．これまでhot oxygenの高度プロファイルは，MAVENの分光器IUVSで観測されているが，リモート観測であるため，あいまいさ無く密度プロファイルを求める事は難しい．また，Vikingの質量分析装置GCMSやMAVENの質量分析装置NGIMSでは，火星大気密度の低高度での高度プロファイルは測定されているが， 外圏におけるhot oxygenを測定するには感度が不足していた．Hot oxygenを測定するには，NGIMSの10倍程度以上の感度が必要である．

そこで本研究では，hot oxygen密度の高度プロファイルを測定するための質量分析装置のイオン化源の開発を進めている．イオン源において，中性粒子はフィラメントにより放出された電子と衝突することによってイオン化される．感度を向上させるための一つの方法として，フィラメントを増やして放出電流を増加させることが考えらえる．ここでは仮に従来のフィラメントを10個程度設置する事を考え，比較的広範囲で生成された電子を収束させる設計を数値計算で実施している．この場合，消費電力が10W程度増加するため，常時運用ではなく，時間を絞った観測を想定している．