NASAのREAL CubeSat機器が地球の放射線帯における高エネルギー粒子の高忠実度測定を実現

NASAの相対論的電子大気損失（REAL）CubeSatミッションのために開発された新しい機器が、地球の放射線帯における高エネルギー粒子の前例のない測定を提供している。このコンパクトな機器（REALとも呼ばれる）は、電子が大気に降り注ぐ際の量、エネルギー、角度を同時に測定できる初のCubeSat搭載機器である。これにより、科学者はわずか100ミリ秒しか持続しない急速な電子損失のマイクロバーストを捉えることができる。従来のCubeSatの単一方向センサーでは分解能が低すぎて捉えられなかった現象である。

この機器は、GPSや通信衛星を含む地球軌道上の衛星に危険をもたらすヴァン・アレン放射線帯の理解に影響を与える。外側の放射線帯には「キラー電子」が存在し、衛星のシールドを貫通して損傷を与える可能性がある。これらの電子がどのように放射線帯から失われるかをよりよく理解することで、科学者は宇宙天気の影響予測を改善できる。

2025年7月23日に打ち上げられたREAL機器は、低エネルギー、中エネルギー、高エネルギーの3つのセンサーヘッドを備え、複数の視線方向が3U CubeSatに統合されている。低エネルギーヘッドは36の開口部と2つの視線方向を持つ静電分析器を使用し、1 keVから40 keVの電子を測定する。中エネルギーヘッドは5つの開口部、高エネルギーヘッドは4つの開口部を持ち、それぞれ20度のピッチ角をカバーし、固体検出器を使用する。これらを組み合わせて、40 keVから2 MeVの電子を20ミリ秒という短い時間分解能で測定する。

REALミッションは、ダートマス大学の主任研究者ロビン・ミランが率い、機器科学者トーマス・ソティレリスがジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所（機器開発機関）に所属する。この機器のピッチ角分解測定により、降下電子、準捕捉電子、捕捉電子の集団を区別でき、電子散乱がプラズマ波による緩やかな拡散か急速な非線形相互作用かを判断するのに役立つ。

次のステップは、REALからのデータを分析して、さまざまな損失メカニズムの相対的重要性を調査し、どの波が電子の降下を引き起こしているかを特定することである。この知識は放射線帯ダイナミクスのモデルを改善し、低地球軌道の衛星や宇宙飛行士の保護を強化する。