[P-PS01] Outer Solar System Exploration Today, and Tomorrow

[PPS01-P04] 木星氷衛星探査ミッション (JUICE) 搭載ガニメデレーザ高度計 (GALA): 性能モデルシミュレーション

*荒木 博志¹、石橋 高²、並木 則行¹、野田 寛大¹、小林 正規²、塩谷 圭吾³、尾崎 正伸¹、水野 貴秀³、齋藤 義文³、東原 和行³、押上 祥子³、鹿島 伸悟¹、木村 淳⁴、Steinbrugge Gregor⁵、Stark Alexander⁵、Althaus Christian⁵、Del Togno Simone⁵、Lingenauber Kay⁵、Hussmann Hauke⁵ (1.国立天文台、2.千葉工業大学 惑星探査研究センター、3.宇宙科学研究所、4.大阪大学、5.ドイツ航空宇宙センター)

キーワード：JUICE、GALA、レーザ高度計、APD、適合フィルター、放射線

木星衛星ガニメデ，エウロパ，カリストの探査を目指しヨーロッパ宇宙機構(ESA)が主導するJUICE計画(JUpiter ICy moons Explorer, 2022年打上げ予定)で搭載されるレーザ高度計(GALA)の開発が，ドイツ，日本，スイス，スペインの国際協力で進められている。我々はGALA性能モデルを用い，GALAの科学要求を満たす誤測距確率(PFD)と測距精度の条件を検討した[1]。
　GALAの科学要求は，[A] 高度1300km以下のエウロパフライバイでPFD＜0.2，[B]高度500㎞のガニメデ周回軌道上(GCO500)，最悪観測条件で測距精度＜10m，PFD＜0.2，[C]同じく平均的観測条件で測距精度＜2m，PFD＜0.1，[D]最良観測条件で測距精度＜1m，PFD＜0.1，となる。これらの要求を満たすGALA受信パルス波形のSNR(R_SNR)を決めるため，適合フィルターから出力される反射レーザ光の受信波形をシミュレーションによって再現し，[A]～[D]それぞれの要求を満たす最小のSNRをR_SNRとして求めた（表1）。ここで[A]の測距精度要求は10mとした。このR_SNRの実現可能性を調べるには，GALAの機器性能や観測条件から現実的なSNR(C_SNR)を計算し，R_SNR<C_SNRである事を確かめれば良い。
ただし木星周囲の過酷な放射線環境によってGALAの反射光検出器(APD)の性能劣化が予想されるため，その影響を考慮してC_SNRを予測しなければならない。我々は木星周囲の環境を模擬した2MeV電子線及び50MeVの陽子線をAPDに照射し，従来文献データからの推定に頼っていたAPD放射線劣化（量子効率，過剰ノイズ指数，表層暗電流，バルク暗電流など）を再評価した。この結果をGALA性能評価モデルに組込み，現実的な性能評価を行ったところ，アナログエレクトロニクスモジュール(AEM)のノイズの影響評価を除き，GALAの科学要求が満たされることを確かめることができた(R_SNR < C_SNR，Table１)。