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Polar Earth Orbit (PEO) is a peculiar orbit where energetic auroral electrons and low-temperature ionospheric plasma coexist. There is a risk of charging and subsequent arcing in PEO, which was demonstrated unfortunately by the total loss of ADEOS-2 (ADvanced Earth Observing Satellite-2: Midori-2) satellite in 2003. Charging in PEO must be properly assessed in the early satellite design phase by a spacecraft charging analysis tool. The plasma environment, namely its density and energy, is the crucial parameter for the spacecraft charging analysis. The balance between the auroral electrons and the low temperature ionospheric ions determine the charging potential of a PEO satellite. We statistically analyzed the environmental condition in PEO using the data of auroral electrons and thermal ions measured by DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) satellites. Probability of a given combination of current densities of auroral electrons and thermal ions has been derived. The energy spectrum of the auroral electrons are also classified into several types and correlation with the thermal ions is analyzed. Combinations of the plasma parameters used by a spacecraft charging simulation software have been identified and database regarding the probability of occurrence of each combination has been formulated., 資料番号: AA0063997006, レポート番号: JAXA-SP-07-030

The free shear layer is suitable for understanding the basic mechanism of randomization. Sound from a loud-speaker was used for introducing ordered velocity fluctuation in the layer. Three kinds of shear layer were tested and compared. A quantitative expression of the degree of randomness was accomplished by the elementary-wave analysis. The concept of neighbor randomness was introduced for another way of describing randomization. The randomization process of three shear layers does not show any significant difference., 資料番号: AA0063908001, レポート番号: JAXA-SP-07-026E

Comprehensive researches on high-enthalpy flows and associated thermal protection technologies have been conducted in Aerodynamic Research Group, IAT, in cooperation with other research groups in JAXA. In this article, an over-view and the current status of two major research programs, improvement of assessment technologies of the planetary entry environments, and development of advanced prediction techniques of thermal protection system performance, are presented., 資料番号: AA0049500022, レポート番号: JAXA-SP-06-006

The interaction between a, columnar vortex and external turbulence is investigated numerically. As the columnar vortex, the Lamb-Oseen vortex is used. The columnar vortex is immersed in an initially isotropic homogeneous turbulence field, which itself is product by a direct numerical simulation of decaying turbulence. Statistical quantities, such as two-point-energy-spectra and two-point-enstrophy-spectra, are evaluated and compared with the theoretical prediction theory (RDT). The axial velocity correlation dominates near the vortex surface, whereas the radial velocity correlation becomes lager where the worms are wrapped. Where the columnar vortex is strong compared with the external turbulence, external velocity disturbances are blocked by the vortex and they cannot penetrate into the vortex core directly, whereas various types of vortex waves are excited., 資料番号: AA0049208013, レポート番号: JAXA-SP-05-012

本報告は、1995年から1999年にかけて行われた10機の長時間気球に搭載したエマルションチェンバーによって観測された宇宙線のエネルギースペクトルと化学組成を報告している。この気球観測実験での全露出量は575平方メートルhr、平均高度は32kmであった。我々は、10〜1,000 TeV/particleの高エネルギー領域での陽子、ヘリウム核およびCNO核グループ、NeMgSi核グループ、Fe核グループのエネルギースペクトルについての最終解析結果を示す。加えて、2次核/1次核比、全粒子スペクトル、1次宇宙線の平均質量数についても合わせて報告する。我々の陽子の結果は他の観測結果とよい一致を示しているが、ヘリウム核については、JACEEやSOKOLで得られた強度の約半分であった。これら2つの成分のスペクトルの傾きは、10〜500 TbV/nucleonの領域でほぼ平行で、そのべきは2.7〜2.8乗である。重粒子成分のスペクトルは、CRNグループによって得られた低エネルギー領域でのスペクトルの延長線上にあり、エネルギーとともに強度を単調に減少している。LiBeBやsub-Feグループによる、2次核/1次核比はTeV/nucleon領域のデータを報告している。全粒子スペクトルと平均質量数については、20〜1,000 TeV/particle領域をカバーしているRUNJOBの全粒子スペクトルはJACEEやSOKOLに比べ、40％〜50％程度低い強度を与え、平均質量数は1PeVまでほぼ一定のままである。, This is a full report on the cosmic-ray spectra and composition obtained by the emulsion chambers on board 10 long-duration balloons, launched from Kamchatka between 1995 and 1999. The total exposure of these campaigns amounts to 575 sq m hr, with an average flight altitude of 32 km. We present final results on the energy spectra of two light elements, protons and helium nuclei, and on those of three heavy-element groups, CNO, NeMgSi, and Fe, covering the very high energy region of 10 to 1,000 TeV/particle. We additionally present the secondary/primary ratio, the all-particle spectrum, and the average mass of the primary cosmic rays. We find that our proton spectrum is in good agreement with other results, but the intensity of the helium component is nearly half that obtained by JACEE and SOKOL. The slopes of the spectra of these two elements obtained from RUNJOB data are almost parallel, with values of 2.7 to 2.8 in the energy range of 10 to 500 TeV/nucleon. RUNJOB heavy-component spectra are in agreement with the extrapolation from those at lower energies obtained by CRN (Chicago group), monotonically decreasing with energy. We have also observed secondary components, such as the LiBeB group and the sub-Fe group, and present the secondary/primary ratio in the TeV/nucleon region. We determine the all-particle spectrum and the average mass of the primary cosmic rays in the energy region of 20 to 1,000 TeV/particle. The intensity of the RUNJOB all-particle spectrum is 40 percent to 50 percent less than those obtained by JACEE and SOKOL, and the RUNJOB average mass remains almost constant up to 1 PeV., 資料番号: AA0049046005, レポート番号: JAXA-RR-05-012

RUNJOBは、1次宇宙線の化学組成とエネルギーの測定を目的として、1995年より日本ロシアの共同研究として始まった。現在まで4回の気球キャンペーンを行い、11機の気球の放球を行い、10機で観測の成功を収めた。解析もほぼ終了の時期に近づいている。この段階で、これまでの共同研究を振り返り、特徴的なことや課題などを考えてみる。ここに示すことは、共同研究全体の意見をまとめたものではなく、個人的な意見や評価が含まれていることを前もって申し上げておく。, RUssia-Nippon JOint Balloon experiment (RUNJOB) started in 1995 to measure the chemical compositions and energy spectra of the primary cosmic rays. There were 4 balloon campaigns till 1999 and 11 balloons were launched, out of which 10 balloons were successfully recovered with more than 130 hour flight time. This collaboration is very close to the end and the experiment will be summarized and some problems will be pointed out. This report does not represent the opinions of the collaboration but includes the personal views of the author., 資料番号: AA0048133008, レポート番号: JAXA-RR-04-015

宇宙線の1次陽子のスペクトルは大気中の宇宙線現象を理解する上できわめて大切な量であり、これまで多くの観測が行われてきた。最近では、ニュートリノ振動の詳しい解析のために大気中で発生するニュートリノの絶対値の推定に必要であり、1次宇宙線のスペクトルの精密観測に対して多くの関心がもたれるようになってきた。宇宙線中の高エネルギー電子のエマルション・チェンバーによる観測は1968年から1998年にわたって13回の気球観測で行なわれてきた。このエマルション・チェンバーでは電子の観測と同時に大気中で発生するガンマ線についても詳しく観測を行って来ている。ガンマ線の観測に使用した全有効露出量は6.46m(sup 2)-sr-dayで、30GeVから10TeVの範囲で大気ガンマ線エネルギースペクトルを得ることに成功している。大気ガンマ線の観測は1次電子の大気効果補正に重要であると同時に、1次宇宙線の絶対強度や上空のミューオンスペクトルの推定を行うことが出来る。この論文では、観測されたガンマ線強度から核相互作用モデルとしてFritiof-ver7.02を仮定して、他の観測器では測定が難しい300GeVから30TeVにいたる1次陽子のスペクトルを導き出し、また100GeV領域におけるミューオン強度を推定した結果について報告する。, Primary cosmic-ray proton spectrum is one of the most important quantities to interpret cosmic-ray phenomena inside the atmosphere. Recently proton measurements are attracted more attentions to estimate the absolute flux of atmospheric neutrinos which is important to make more precise analysis of the neutrino oscillations being performed with Super-Kamiokande. Similar attention is also paid to the observations of the absolute flux of muons which are the partners of neutrinos. Atmospheric gamma-ray spectra from 30 GeV to 10 TeV have been observed with total exposure of 6.46 m(sup 2) sr day using emulsion chambers at balloon altitude. Atmospheric gamma rays at high altitude of several g/cm(sup 2) are almost produced by a single interaction of primary cosmic rays, and useful to estimate the primary proton flux and to interpret the various cosmic-ray phenomena inside the atmosphere. Using the atmospheric gamma-ray spectra, primary proton spectrum in the energy range of 300 GeV to 30 TeV was deduced, assuming an appropriate hadronic interaction model. This spectrum fills a gap in the currently observed proton spectra. Since charged pions are produced almost two times of neutral pions, the muon flux can also be deduced at high altitude from the gamma-ray spectra without referring to the primary cosmic-ray flux or hadronic interaction models. The muon spectrum deduced by taking into account of the effect of decay of muon and K meson is presented, and it is compared with the observed data., 資料番号: AA0046714003, レポート番号: JAXA-RR-03-001

本報告では、多層膜構造気球の開発に関する報告を皮切りに、微生物採集装置の開発、柔構造体の飛行性能試験、大気球を用いたソーラーセイル膜面の展開実験の報告がまとめられている。また、2003年12月から2004年1月にかけて、第45次夏期南極プロジェクトの一環として行われた南極周回気球実験の詳細な報告がなされている。この実験は、平均高度35kmにおいて、13日間にわたって行われたもので、これまでの三陸での観測総量を1桁以上超えるデータの取得に成功した。今後、こうした長期飛翔実験が、一般的なものになると、気球による宇宙観測に新しい展開が訪れるこどになろう。本報告では、こうした長時間観測の先駆けとなった日ロ共同気球実験によるエメルションチェンバーの解析によって得られた高エネルギー銀河宇宙線のエネルギースペクトルについての成果も報告されている。, 資料番号: AA0049046000, レポート番号: JAXA-RR-05-012

Extraction and traction of hierarchical vortical structures in a homogeneous isotropic turbulence are attempted. Fourier and Wavelet decompositions are applied to extract three scales, namely the large, intermediate and fine scaled structures from the flow field. Both filtering methods captured almost the same structures. An automatic tracking scheme that could handle vortex division is developed and presented., 資料番号: AA0063608004, レポート番号: JAXA-SP-07-009