世界初、AIで人工衛星の表面帯電を自動検出する手法を開発―約19年分の観測データから帯電しやすい宇宙環境を解明 衛星の安全運用と故障リスク低減に貢献―
研究成果
本研究成果のポイント
- 人工知能（AI）の一種である畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を用いて、人工衛星の観測データから衛星表面の帯電現象を自動的に検出する手法を世界で初めて開発しました。
- 約19年分の観測データを解析し、約3,000件の帯電イベントを抽出することで、人工衛星が帯電しやすい時間帯や宇宙環境の特徴を明らかにしました。
- 本成果は、人工衛星が強く帯電する宇宙環境をより正確に把握し、将来的な衛星の帯電・放電リスクの予測や、宇宙環境による衛星故障の回避につながることが期待されます。
九州工業大学大学院工学研究院宇宙システム工学研究系の寺本 万里子准教授と、宇宙航空研究開発機構（JAXA）研究開発部門第一研究ユニットの奥村 哲平主任研究開発員は、九州工業大学とJAXAの共同研究において、人工知能（AI）を用いて約19年分の人工衛星の観測データを解析し、衛星表面の帯電現象*1を自動的に検出する手法を開発するとともに、人工衛星が帯電しやすい宇宙環境の特徴を明らかにしました。
本研究の解析にあたっては同大学同研究院基礎科学研究系 花沢 明俊准教授と、同大学大学院を修了した升野 颯人さん、荒木 大地さんを中心に、本学大学院自然科学研究科電気情報工学専攻/工学部 知能情報システムプログラムの飯田 佑輔准教授によるAIの検証方法に関する専門的な助言を受けながら、実施しました。
図：本研究で明らかになった人工衛星表面帯電の仕組み。
高エネルギーのオーロラ降下電子は衛星の負の帯電を促進し、
電離圏プラズマ中の正イオンの流入は帯電を緩和します。
衛星の電位は、これらの電流のバランスによって決まります。
（本イラストは生成AIを用いて作成したものです。）
【用語解説】
*1 表面の帯電現象
人工衛星は地上の機器のように大地へアースすることができないため、宇宙空間を飛び交う電子などが衛星表面にたまると、表面が電気を帯びることがあります。これを表面帯電といいます。表面の場所によって帯電の程度に差が生じると大きな電位差ができ、放電によって太陽電池や表面材料などが損傷することがあります。
研究内容の詳細
世界初、AIで人工衛星の表面帯電を自動検出する手法を開発―約19年分の観測データから帯電しやすい宇宙環境を解明 衛星の安全運用と故障リスク低減に貢献―（PDF：988KB）
論文情報
【掲載誌】Space Weather
【論文タイトル】Development of an Automatic Detection System for Satellite Surface Charging Using DMSP Observation Data and Investigation of the Surrounding Plasma Environment
【著者】HAYATO MASUNO, Mariko Teramoto, Daichi Araki, Yusuke Iida, Akitoshi Hanazawa, Kentaro Kitamura, Teppei Okumura, Hiroyuki Okamoto
【doi】10.1029/2026SW004944
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