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[PPS03-15] 光化学反応モデルを用いたComet Interceptor搭載イオン分析器による検出イオンの予測
過去に彗星探査は行われてきたが、彗星の中でも長周期彗星を直接探査した例はない。長周期彗星の起源はオールトの雲にあると考えられており、太陽系形成初期の始原的な特徴を留めている可能性が高い。これを理解することは、太陽系の起源を知る上で重要な手がかりとなることが期待される。ESAとJAXAが共同で計画しているComet Interceptor Missionは、長周期彗星(Long period comet)あるいは恒星間天体(Interstellar object)を直接探査するミッションである。彗星探査機Comet Interceptorは、彗星の表面組成、形状、構成、コマの組成などの特性評価することを科学目標に掲げ、2029年に打ち上げられる予定である。探査機はラグランジュ点で一旦待機し、地上観測によりターゲットとなる彗星が決定された後にアプローチしてフライバイ探査を行う。このComet Interceptorに搭載するイオン分析器は、コマ中に含まれる彗星イオンの質量・エネルギー・飛来の方向を計測する。これらのデータは、彗星探査機がターゲットとなる彗星のコマをフライバイによって通過する際に得られる。一方で、コマ中にはダストも含まれている。そこで、探査機を保護するために進行方向の側面にダストシールドを設置し、機器の損傷を防ぐ。しかし、イオン分析器の開口部に対しても進行方向側を完全に塞いでしまうと、流入する彗星イオンも防がれ、得られるデータが減少してしまう。そこで、ダストシールドに適切なサイズの入射口を開けることで、ダストを防ぎつつ彗星イオンの流入を確保することを目指す。この入射口のサイズを決定する上で、長周期彗星のイオン数密度を推定してイオン分析器への流入量を見積もることが必要である。そのために、彗星ガスの光化学反応モデルを用いた数値計算によってコマのイオン数密度プロファイルを導出する。ただし、ターゲットとなる天体は打ち上げ後に決定されるので、ここではガス生成率が高い場合~1031s-1から低い場合~1025s-1まで考える。この不定性の範囲において、イオン分析器で検出されるイオン数密度の時間変遷をイオン種ごとに見積り、彗星イオンの流入量を求める。また、彗星ガスの光化学反応モデルによって推定されたイオン数密度プロファイルは、実際に彗星イオンの計測後のデータ解析にも有用である。Comet Interceptorミッションはフライバイ探査であるため、得られた軌道上のデータを境界条件に計算モデルを用いて彗星表面までのイオン数密度プロファイルを推定し、粒子種ごとの生成率を求めることができる。