RESEARCH TOPICS｜計算宇宙科学講座

研究トピックス

人類が利用できる「宇宙」で生起している様々な現象や宇宙環境の工学的利用について、大規模計算機シミュレーションによってバーチャルな宇宙空間を用いて詳しく解析し、実際の宇宙システム技術開発の基礎データ取得や宇宙機近傍環境の定量理解に役立てる。

以下に示すように、現在行っている研究は、それぞれ「シミュレーション解析による宇宙環境理解」という側面と「高精度な宇宙環境解析に向けた計算機シミュレータの高性能化」という側面をもつ。学生の研究テーマとしては、個々の興味を重視しどちらの側面から研究を進めるかを相談して決める。
本研究グループで行う研究テーマの中には、直接企業とタイアップしたものもあるが、欧米の宇宙科学研究者との共同研究も多く、宇宙分野に触れてみたい人にはうってつけである。

計算科学の観点からみると、スーパーコンピュータを用いた大規模計算機シミュレーションは今後様々な分野で有効利用されるが、そのノウハウと経験を学生時代に十分に培っておくことは非常に意義深い。

取り組んでいる卒論・修論研究一覧

有限フロー速度を有する宇宙プラズマ中におけるアンテナインピーダンス特性の研究開く: 宇宙空間では、人工衛星の移動により周囲にプラズマに対して相対的な流れが形成され、これが衛星搭載の電界センサー（アンテナ）のインピーダンス特性に影響を及ぼす。本研究では、プラズマ流速がアンテナの共振特性に与える影響を解析し、特に低周波域と高周波域での変化を比較することを目的とした。
シミュレーションには、電磁粒子シミュレーションコードEMSESを用い、プラズマのフロー速度を設定し、それぞれの速度がアンテナのインピーダンス特性に及ぼす影響を評価した。その結果、低周波域ではフロー速度の増加に伴い共振ピークの減衰が顕著になり、磁場と垂直な流れの場合に共振の減衰がより強く現れることが確認された。一方、高周波域では電子の熱運動が支配的であり、共振の減衰効果は低周波域よりも抑制される傾向が見られた。
本研究の成果は、宇宙プラズマ環境におけるアンテナ特性の理解を深め、プラズマ波動観測データの解析精度向上に貢献するものである。特に、フロー速度を考慮したインピーダンス特性の評価は、今後の宇宙探査ミッションにおけるアンテナ設計や測定データの補正に有用な知見を提供すると期待される。

図　プラズマ中の低周波域アンテナインピーダンス

上空－表層結合プラズマ計算手法に基づく月面帯電予測手法の開発開く: 月の表面にはクレーターや縦孔などの大小さまざまな地形が存在し、これらの形状によって特異な帯電分布が形成されることが先行研究で知られている。そのため、数値シミュレーションによる帯電現象の解明と予測研究が進められている。このシミュレーションでは、太陽風プラズマ流が月面に吹き付ける静電環境を忠実に再現するために、計算領域の高さを非常に大きく設定する必要がある。この計算コストの増大が、上空の荷電粒子プロセスを考慮した研究や、月を周回する衛星周辺の粒子環境の同時研究を難しくしている。
本研究では、月表層領域を三次元で解くシミュレーションと、上空領域に対応する長距離空間を高度方向に一次元で解くシミュレーションを連成する手法を開発した。具体的には、月表層領域シミュレーションの上端部分に、上空領域シミュレーションで得られた物理情報を結合することで、上空領域を疑似的に一次元とした計算を実現する。この手法により、計算精度を維持しつつ計算コストを削減し、より広範な月面帯電環境の解析を可能とすることを目的とした。
シミュレーションの実装後、従来の三次元シミュレーションとの計算精度の比較や、計算時間の削減効果を検証した。その結果、大幅な計算時間の短縮が確認され、さらに利用可能な計算資源の範囲内での解析領域拡張性を示すことに成功した。今後の展望として、粒子供給方法の改善による計算精度の向上や、上空の電磁気・荷電粒子プロセスを考慮したシミュレーションを実現する。

上空－表層結合プラズマ計算の枠組み

連成計算によって実現した計算時間短縮効果

火星上層大気DSMCシミュレーションへの動的負荷分散機能の実装開く: 約40億年前、火星は地球と同様に厚い大気で覆われていたと考えられている。しかし、その大部分が宇宙空間への流出により失われ、現在は非常に希薄な大気を残すのみとなった。このような火星環境の変貌の歴史を調査するため、Direct Simulation Monte Carlo（DSMC）法を用いた火星上層大気の動力学シミュレーションが行われている。DSMC法は流体として扱うことのできない希薄な気体の挙動を粒子間の衝突を考慮して計算する手法である。DSMC法を用いたシミュレーションでは衝突計算を実現するため、及び計算効率の向上のために領域分割法を用いたプロセス並列化を施すことが求められるが、火星上層大気シミュレーションにおいてはその動力学プロセスに依存した非一様粒子分布が生じることにより、特定の領域・特定のプロセスに粒子が集中して全体の計算速度を律速し、計算効率が低下するという問題があった。
そこで本研究では、火星大気DSMCシミュレーションにプロセス間動的負荷分散手法”OhHelp”を導入し、シミュレーションの計算効率の向上を目指す。OhHelp法とは、各計算プロセスが本来担当（1次担当）する領域以外に他のプロセスが担当している領域を分割して担当（2次担当）し、その領域内の粒子計算を一部手助けすることによりプロセス間の負荷均衡を実現するアルゴリズムである。火星大気DSMCシミュレーションコードにOhHelpの導入を行った結果、動的負荷分散機能の正常な動作と計算性能の向上を確認できた。現在は1次元版と2次元版のシミュレーションコードに対してOhHelp導入を完了しており、今後はOhHelp導入版3次元版コードへの拡張を目指す。これにより多次元性を包括した火星上層大気過程の解明に寄与する。

OhHelp負荷分散アルゴリズム

プロセスごとの所有粒子数の比較

宇宙機推進用イオンビーム電荷中和電子の温度特性評価開く: 人工衛星や宇宙探査機などの推進器の一種にイオンエンジンがある。イオンエンジンは、推進剤を電離させて生成したイオンビームと同時に、中和電子を放出し、ビームの電気的中和と宇宙機の帯電防止を行う。イオンエンジン周辺の静電・荷電粒子環境の数値的評価手法として、全粒子モデルと電子流体モデルが用いられるが、全粒子モデルは解析コストが高すぎて実系を解析対象とすることが難しく、電子流体モデルは電子に対して適用する流体特性に不確実性がある。本研究では、中性電子と中性粒子の衝突を考慮した全粒子モデルを用いて、中和流体特性の一つである温度特性を定量的に評価することで、不確実性を低減した流体近似モデル構築に必要となる基礎データを取得する。解析の結果、放出面及びビーム噴射軸から離れると電子温度は低下することが確認された。温度変化率から算出した比熱比γを用いて電位の推定を行った結果、無衝突条件では5%未満の誤差で推定可能であるが、衝突発生下では誤差が増加した。全計算領域で衝突が起こる場合、実際の衝突頻度を想定した条件では、電位の推定誤差は2.64%となった。一方、ビーム噴射軸から離れた領域では、どの条件でも20%以上の誤差が見られた。電子流体近似モデルのさらなる高度化の必要性を示す結果である。

イオンビーム周辺の荷電粒子分布・静電ポテンシャル構造のシミュレーション結果

(左図)電子密度の関数として得られる温度特性。
(右図)ポリトロープ流体近似式に基づく電位推定値と全粒子計算結果間の相対誤差

人工衛星帯電計算の時間方向並列化の検討開く: 我々の研究チームで開発を進めている地球磁気圏－人工衛星環境連成シミュレーションにおいて、並列化実装が未完了であった人工衛星帯電計算の時間方向並列化の検討を行った。プラズマ中の衛星帯電の支配方程式は衛星電位の時間発展を記述する常微分方程式であり、式内に空間微分項を持たないため空間方向の並列化ができない。そこで我々は先行研究で幅広く用いられているParareal法をベースとした時間方向並列化の帯電計算への適用を進め、計算速度と精度を検証した。Parareal法は時間領域を分割し、各領域を異なるプロセスで担当することで並列に計算を行う手法である。その際、分割された時間区間の整合性を確保するための反復による修正計算を実施する。具体的には粗い時間刻み幅での近似計算と、所望の細かい時間刻み幅での並列計算を交互に行い、解を収束させていく。本実装では細かい積分演算に4次のルンゲクッタ法を使用した。一方、高速化の効果をより高めるために粗い計算には求根アルゴリズムであるニュートン法を用いた。
本連成シミュレーションの結果、大部分のプラズマ条件下では収束に至るまでの反復回数は1回となった。一方、プロセス数と同程度の反復が必要なケースも確認された。32プロセス実行では並列化実装前との比較で、反復回数1回では29倍の高速化を実現したが、プロセス数と同程度の反復回数では0.94倍の計算速度であった。また、反復回数1回の場合、並列加速率はプロセス数に応じておおむね線形に増加することを確認した。
今後の展望として、太陽のリアルタイム観測データと本連成シミュレーションを組み合わせることで人工衛星帯電予報を目指す。

図1. 時間方向並列導入によって実現した実行時間削減

図2. 時間方向並列適用帯電計算のスケーラビリティ

プラズマシミュレーションに基づく仮想衛星軌道上粒子データ解析手法の開発開く: 宇宙プラズマに関わる物理プロセスや宇宙環境を調査するために、科学衛星による観測が活発に実施されている。科学衛星観測データは宇宙空間内の特定の軌道上に沿ったデータとして得られる。一方、数値手法に基づくプラズマシミュレーションでは、シミュレーション空間内の各座標のボリュームデータを取得できる。科学衛星観測と数値シミュレーションの緊密な連携を行う上で、双方のデータ形式の差異が障壁となることがある。
本研究ではシミュレーション空間内に仮想的な衛星軌道を設定し、衛星周囲のデータを取得する仕組みを設計することで、科学衛星観測との連携を促進することを大目標としている。その第一段階として、既存の数値シミュレーションプログラムとは独立した、データ可視化専用プログラムを開発した。当該プログラムは数値シミュレーションプログラムと同時並行的に動作し、シミュレーションの計算効率に与える影響を最小限に抑えて、効率よくデータの収集・可視化を行うことを可能としている。
衛星観測データのうち、荷電粒子のエネルギースペクトルに焦点を当て、太陽風と局所地場が存在する月面上空でのシミュレーションを行い、可視化及び解析を行った。可視化の結果、イオンと電子のエネルギースペクトルに異なる偏りが見られた。この結果を磁場中の太陽風プラズマ粒子運動原理から解釈し、妥当性を持った可視化がじつげんされていることを確認した。今後は衛星観測と数値シミュレーションの共創研究を目指し、大規模数値シミュレーションに対する仮想衛星軌道可視化を実施する。

図1. 動作検証に用いたシミュレーションモデル

図2. 開発プログラムから得られる仮想衛星周囲粒子エネルギー分布可視化結果

月の磁気異常における静電環境に関する粒子シミュレーション開く: 月は地球とは異なり大気や全球規模の固有磁場を持たないため、月面に太陽から放出される電子やプロトンなどの荷電粒子(プラズマ)が衝突・蓄積することで帯電し表面近傍に静電場を形成する。一方で、月は地球のような全球規模の固有磁場を持たないが、磁気異常と呼ばれる局所的に磁化された領域を複数有する。このような領域の内部では太陽から放出される電子やプロトンと磁気異常との相互作用によって通常の月面とは異なる静電環境が形成される。しかし、観測データの不足により高度30km未満での個々の磁気異常の静電構造は明らかとなっていない。このような領域での静電構造を明らかにすることによって月面上空を浮遊するダストの挙動の理解等、今後の月探査への寄与が期待される。
本研究では、研究室で開発されてきたプラズマシミュレータEMSESを用いた粒子シミュレーションによって、磁気異常領域内部の月面付近の低高度における静電構造および帯電過程の解明を目的としている。その結果、観測されているものより小規模な数百m規模の磁気異常においても強力な電場を形成することや、その電場形成に際して光電効果によって磁気異常領域内部の月面の帯電を緩和する可能性が示唆された。今後、異なる太陽風プラズマ条件や磁場構造での月面帯電の評価を行う。

月面人工構造物の帯電特性およびその緩和手法に関する粒子シミュレーション開く

多くの国で有人月探査を含む月探査計画の検討が加速している。これに伴い、月面基地や探査機を想定した人工構造物やその周囲の電気環境の帯電現象に関する定量的把握に対する要求が生じている。月探査計画においては、月に物資を運び、月面拠点を建設し、人類が持続的に活動を行うことが計画されている。この過程で、人類が持ち込んだ着陸機や月面車、建造物なども帯電する。したがって、現在認識されている月面の帯電よりも局所的に複雑な電気環境が形成される可能性を考慮し、その特性を事前に把握する必要がある。
本研究では、プラズマ粒子シミュレーション技術を用いて、月面や人工構造物、周囲の電気環境の帯電現象について調査することを目的とする。月面上に数十mスケールの複数の構造物を置き、太陽光を斜めから照射した際、シミュレーション結果としてその構造物間に1.電子温度に相当する電位差が生じることが確認された。そこで、意図的にプラズマ粒子を放出する電位差緩和用プラズマ放出装置を想定し、電位差緩和を模擬したところ、構造物間の電位差を最大30%程度緩和できることを示す結果を得た。このような装置は、今後月探査ミッションを行う上で、重要な役割を果たすと考えられる。

放出電子（左図）およびイオン（右図）の電流密度分布および電流ベクトル図

構造体周辺の電位分布図

彗星起源高密度プラズマの表面じょう乱に関する粒子シミュレーション開く: 彗星は、太陽系が形成された当時の特徴を今でも有している可能性が高く、太陽系形成について解明する大きな手かがりとなることが期待されている。彗星調査では、コマと呼ばれる彗星起源の高密度プラズマの構造や、そこで観測される波が注目されている。しかし、過去に実施された彗星への実探査においてはミッションの性質上、彗星プラズマ波動環境や構造を包括的に解明できるに足るデータは得られず、未解決の問題が数多く存在している。このような背景の下、彗星の多点観測調査ミッションも計画されている。本研究はミッションに先駆けて、電子とイオンどちらも粒子として扱ったプラズマ粒子シミュレーションを行い、コマの構造、特に磁場に垂直面で見られる乱れについて調査することを目的とした。
密度分布形状において確認されたじょう乱は「低域混成ドリフト不安定性（LHDI）」と呼ばれる不安定性によるものであり、背景プラズマ（太陽風）の対流に伴う電場や、電子とイオンが分離することによりそれを妨げる力として生まれる分極電場が重要である事が分かった。つまり、それらの電場に影響を与える彗星の速度、密度がじょう乱の発達に大きく影響を及ぼしている事が分かった。

月面の微小な凹凸に起因する特異な帯電過程に関する粒子シミュレーション開く

月は地球とは異なり大気や固有磁場をほとんど持たず、月面は太陽風の影響を直接受ける。このような状況では、太陽から放出される電子やプロトンなどの荷電粒子(プラズマ)が衝突・蓄積するため、月面は帯電し表面近傍に静電場を形成する。従来から月クレーターや縦孔周辺での地形形状に依存する特異な表面帯電の様子が報告されており、当研究グループでは月面の物質輸送に関わる「帯電ダスト」挙動との関連性において月面帯電の研究が進められてきた。しかしながら、帯電ダストの駆動機構は十分に解明されておらず、観測よりも小さなダスト挙動の解析に留まっている。本研究では、研究室で開発されてきたプラズマシミュレータEMSESを用いて、クレーターや縦孔のような地形スケールよりも微小なスケールの凹凸に起因する帯電過程の定量評価を行った。このようなスケールではプラズマが持つ電場を打ち消す効果が十分に発揮されず、シミュレーション解析によって深い空洞内部で太陽風プロトンを駆動源とする非常に強力な電場が形成されることが明らかとなった。この結果は、月面の岩石・砂礫等によって自然に形成される凹凸内に強力な静電場が発生しうることを示唆しており、帯電ダストの駆動機構への新たな視点を与えるものである。今後、帯電ダストの駆動への寄与の定量評価や太陽風プラズマ条件・表面形状への詳細な依存性の評価を行う。

粒子シミュレーションによる水星固有磁場と太陽風イオンとの電磁的相互作用に関する研究開く

宇宙空間に存在する天体の中には、その天体に固有の磁場を持つものが存在する。この磁場と太陽風プラズマの相互作用によって、プラズマが天体の固有磁場に支配されている領域が発生する。この領域は磁気圏と呼ばれている。地球は固有磁場を持つため、磁気圏を持つ天体の1つである。太陽系の地球型惑星の内、地球と同じように磁気圏を持つものは水星だけであり、地球と水星を比較することは、地球の磁場、磁気圏、さらには宇宙に存在する様々な磁気圏を理解するための手がかりになるだろう。現在日欧共同の国際水星探査計画「ベピコロンボ(Bepicolombo)」が進められており、2025年後半に水星に探査機が到達予定である。本研究ではそれに先駆けてシミュレーションによる解析を行っている。
本研究では、イオンを粒子、電子を流体として扱うハイブリッド粒子シミュレーションを用いる。現在主に着目しているのは、磁場及び電流の3次元構造において見られた層状の構造である。このような構造が見られる原因は、プラズマの密度と磁場の強度の相関関係や、磁場に垂直な方向と平行な方向で温度に異方性が存在することから、ミラー不安定性であると考えられる。

水星へ向かう探査機

電流に見られた層構造

磁気圏環境変動を考慮した人工衛星帯電解析手法の開発開く

宇宙は真空ではなく、イオンや電子といった荷電粒子により構成されるプラズマに満たされている。このプラズマは太陽から恒常的に放出される太陽フレアなどに由来しており、地球の磁場と作用してその磁気圏に特異なプラズマ環境を生み出す。近年では、このようなプラズマ環境を含む宇宙空間の環境を宇宙天気と解釈し、人工衛星などの社会インフラとの相互関係を解き明かす研究に注目が集まっている。　本研究のテーマは宇宙天気変動と人工衛星帯電現象の関連性を解き明かすことである。人工衛星の故障の主要因は大規模太陽風に伴う宇宙天気擾乱により、人工衛星が多大に負に帯電する為とされており、本研究では宇宙天気変動の数値計算を行う磁気流体MHDシミュレーションとOML理論による人工衛星帯電数値解析シミュレーションの連成計算を実施することにより、如何なる状況下で人工衛星が大きく負に帯電しやすくなるかを調査する。また、実際の人工衛星故障事例と本連成シミュレーションによる解析結果との定性的な比較を行うことにより、連成シミュレーションの設計指針の妥当性を確認する。　本シミュレーションによる解析の結果、太陽から見て地球の裏側に存在する弧状の「高エネルギープラズマ帯」と「地球による影」が人工衛星の負帯電に大きな影響を及ぼすことが判明した。また、アメリカの通信衛星「Galaxy-15」の故障事例の報告書とシミュレーションによる解析結果に定性的な一致を確認できたことから、連成シミュレーションの設計指針の妥当性を確認できた。　本研究の今後の展望として、太陽のリアルタイム観測を本システムに組み込みこみ、地球周辺を周回する人工衛星帯電値の予報や故障可能性をアラートすることにより、人工衛星故障による社会への影響を最小限に抑えることが可能となると考える。

なお本研究は神戸大学・九州大学・京都大学・東北大学による共同研究である。

低温プラズマの電波散乱現象解析に適した数値シミュレータの開発開く

人類が宇宙空間で運用する実用衛星や科学探査、さらには将来に計画される月探査計画の全てにおいて、電波通信は欠かすことのできない基盤技術となっている。しかし宇宙空間上に存在する荷電粒子の集団であるプラズマによって、宇宙では地上とは異なる電波現象が発生する。
その例として電波の反射がある。宇宙空間上で高密度プラズマ層に電波が入射すると、見えない金属壁にぶつかったかのように電波は反射してしまう。つまり、宇宙空間上のある2点間で通信をする際、その間に高密度のプラズマが存在すると電波は遮断されてしまい通信ができない。さらに電波の減衰現象も発生することがある。この現象は上記の電波の反射とは逆に、金属物体の周辺に特定の条件のプラズマが存在すると、当物体に向けて電波をぶつけた際の反射波が大きく抑制される現象が起きる。この現象はプラズマによるステルス効果が付与されることがあることを意味し、レーダーを使っての物体検知に支障をきたす可能性を示唆する。
本研究では電離圏などを想定した低温プラズマの電波散乱現象解析に適した数値シミュレータを新規開発し、荷電粒子環境下での電波散乱シミュレーションを行っている。シミュレーションではプラズマで覆われた金属物体に対して電波を照射してその物体から反射する電波を計算することで、プラズマによる電波散乱への影響を定量的に評価している。

プラズマ層を持つ金属物体への電波照射

プラズマ層をもつ金属物体から散乱する電波

メニーコアクラスタ向け動的負荷分散プラズマ粒子シミュレーターの開発開く

本研究では1チップに数10以上のCPUコアを持つメニーコアプロセッサを搭載したコンピューター・クラスタ環境に向けたプラズマ粒子シミュレーター開発を行う。メニーコアクラスタで効率的なプラズマ粒子シミュレーションを行うために、
1. SIMD演算機構の利用(コア内並列化)
2. 多数の演算コアを用いた数100並列度におよぶ共有メモリ並列（スレッド並列化）
3. 独立なメモリ空間を持つメニーコアプロセッサ搭載の計算ノードを複数ノード用いた分散メモリ並列（プロセス並列化）
の異なるアーキテクチャ階層からなる三階層並列化を施す。

1のコア内並列では、粒子データをSoA(Structure of Array)構造で定義し粒子計算の内部ループ間での依存性をなくすことにより、1命令で複数のデータを同時に処理するSIMD (Single Instruction Multiple Data)演算を利用した高速化を図る。メニーコアプロセッサが持つ多数の演算コアを利用するため、2では色付け法と呼ばれるスレッド間のアクセス競合を防ぐためのアルゴリズムを用いたスレッド並列化を行った。３のプロセス並列化では、計算領域をプロセス毎に分割した領域分割法による並列計算が実装されている。

この領域分割法は、プロセス間で計算粒子を均等に分割する粒子分割法と比較して、プロセス間で電流密度の加算処理が必要ないという点で優位性を持つ一方、プロセス担当領域内の粒子数に偏りがある場合に並列化効率が得にくいという欠点が存在する。この問題に対処するため、本研究ではOhHelpアルゴリズムを用いた動的負荷分散機能を実装した。これにより、粒子分布に依らず粒子計算コストをプロセス間で均等に分散することに成功した。

3階層並列計算による高速化

負荷分散による性能向上率

電子流体モデルに基づく宇宙機推進ビームシミュレータの開発開く: 人工衛星の推進法の一種であるイオンエンジンでは、イオンビームと同時に、放出したイオンビームを中和させるための中和電子を放出する。この際、放出した中和電子が上手くイオンビームと中和せずに衛星に流入することにより、衛星の電位低下による故障の原因を引き起こす場合がある。
　当研究室ではこの問題を解消するため、これまでの三菱電機株式会社様との共同研究において、「宇宙機推進用イオンビームシミュレーション解析」の研究を行ってきた。しかしこの研究においては、放出されるイオン及び中和電子に対して粒子運動方程式を解くことでそれぞれの粒子運動を求める必要があるため、中和電子の運動変化に合わせた非常に細かい時間ステップを設定する必要があり、現実的なシミュレーションモデルを用いた解析が困難であるという問題点があった。
　本研究ではこの問題を解消するため、電子の流体近似モデルを使用することにより、シミュレーションにかかる計算時間を削減することを試みた。電子を流体近似することにより、粒子運動方程式を解くことなく中和電子の運動変化を求めることができるため、イオンの運動変化に合わせた時間ステップの設定が可能となった。これにより、イオンと中和電子の質量比分時間ステップ幅の増加が可能となり、従来のシミュレータと同等の出力を得ながら、計算時間を約1/180に抑えることに成功した。

イオンエンジン

電位分布のテストシミュレーション

磁化プラズマ中のダスト粒子ウェイク構造に関する粒子シミュレーション開く

宇宙空間にはダスト粒子と呼ばれる小な粒子が大量に存在している。また宇宙空間はプラズマと呼ばれる原子や分子が電離した電子、イオンに満たされている。よってダスト粒子は電子またはイオンと衝突することによって正または負に帯電し、電気的な性質を帯びる。大量に存在するダスト粒子が電気的な性質を持つことで起こりうる現象を解明するためには個々の粒子に注目し挙動を理解することが不可欠である。よって本研究では磁化プラズマで満たされた宇宙空間においてダスト粒子の背景に構成されるウェイク構造についてスーパーコンピュータを用いた粒子シミュレーションにより解明することを目的とする。　プラズマ中を移動するダスト粒子の後方には電子、イオンの密度の多寡により電気的な振動が発生することがわかっており、この振動はダストの持つ電位が大きければ大きいほど強いものとなるが磁化プラズマ中においては磁場に垂直な方向の振動は抑制される。また、プラズマフローの方向と磁場の方向が同一である場合、ウェイク構造は軸に沿って対象なものとなる。本研究ではPIC法を用いた3次元空間シミュレーションに加えて、テスト粒子シミュレーションを行うことでより定性的な理解を目指し、イオン粒子のダスト後方への回り込みや電気的振動に対するプラズマ荷電粒子の応答を理解できる結果が得られている。

ダスト周囲の流れ

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