NICTら、太陽高エネルギー粒子の予測技術を開発 設定値を自動で決定

富士通、名古屋大学、JAMSTEC、NICTらは、太陽粒子の予測に使う設定値を自動で決める技術を開発した。成果の論文は2026年10月20日、学術誌Scientific Reportsに掲載された。

何を予測する技術なのか

対象は、太陽の爆発現象で加速され、宇宙へ放出される太陽高エネルギー粒子(SEP)だ。陽子や電子からなり、人工衛星の故障や誤動作、宇宙飛行士の被ばくの原因となる。今回の研究は、このうち陽子を対象とした。

粒子は太陽から伸びる磁力線に沿って進みながら散乱する。このため、いつ到来するかを予測するのは難しい。

計算には、パラメータと呼ばれる設定値が必要だ。今回の対象には、観測から直接測れない値も含まれる。従来は専門家が経験と試行錯誤で調整しており、設定の根拠を示すことや、結果を再現することに課題があった。

かんたんに言うと、計算のつまみを自動調整

設定値は、計算結果を変える「つまみ」のようなものだ。今回の技術は、実際の観測に近づくように、複数のつまみの組み合わせを探す仕組みにたとえられる。

中核には、富士通が構築したSEITENを使った。粒子の加速・移動などを計算する仕組みだ。

設定を探す手法は、ブラックボックス数理最適化という。計算の内部構造を仮定せず、試行と評価を重ねて良い答えを探す。今回は広い範囲と有望な範囲を合わせ、計1,480回の試行を行った。

5機の観測で確かめたこと

検証には、2021年10月9日に発生したSEPの観測データを使った。研究グループによると、5機の探査機の観測に合うよう、19個の設定値を自動決定した。

その結果、5機すべてで粒子の到来からピークまでの時間変化をおおむね再現したとしている。独立に手順を繰り返しても、同じ傾向が得られたという。

粒子の散乱などに関わる設定値は、方向別に推定できた。一方、散乱に関わる値を全方向で同じにすると、5機の観測を同時には再現できなかったとしている。単に設定を自動化するだけでなく、方向による違いも検証した研究だ。

まとめ

今回示されたのは、過去の観測に合わせて設定値を自動で決め、粒子の動きを再現する技術だ。研究グループは今後、被ばくや人工衛星の故障リスクをより早く把握することを目指す。将来の月面建設・輸送や、持続的な有人活動の安全性向上への貢献も目標としている。