JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2022年2月～2023年1月)

報告書番号: R22JG3105

利用分野: 研究開発

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• 責任者: 杉田寛之, 研究開発部門第二研究ユニット
• 問い合せ先: 原田隆佑(harada.ryuusuke@jaxa.jp)
• メンバ: 原田 隆佑, 岩崎 善行, 北川 康弘, 河本 聡美, 長岡 信明

事業概要

スペースデブリの増加は, 宇宙活動の安全確保のため問題となってきている. JAXAではスペースデブリの低減と軌道環境維持のためにスペースデブリに関わる技術の研究開発を継続している. 本事業ではJAXAと九州大学が共同開発した軌道上デブリ環境推移モデル(NEODEEM)による将来の軌道環境の予測に基づいてスペースデブリ対策の有効性等を評価している.

参照URL

「宇宙活動の安全確保｜JAXA｜研究開発部門」参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

NEODEEMでは, 20000個を超える要素の200年以上に及ぶ軌道伝搬と軌道上事象をモンテカルロ法(100回の実行の平均処理)を使って予測する. そのため解析にかかる時間の短縮と大量のデータ処理のため, JSS3を利用した. PC版(Linux, WINDOWS)との互換性からTOKI-RURIを用いている.

今年度の成果

将来の軌道上環境評価の一環として, 大規模コンステレーションの爆発事象に関し, デブリ環境推移モデル(NEODEEM)を用いて評価を行った. 爆発の機数, 高度及び爆発の度合いを表すスケールファクターに注目した解析を行いコンステレーション爆発が軌道環境に与える影響を確認した(図1). また宇宙機やミッションが与える環境への影響を評価する指標(Debris indices)についても評価を実施し, 短期的・長期的にも効果が高い指標を検討した(図2). これらの結果に基づきデブリ低減対策の有効性を評価し, 国際ルールを議論するための根拠として活用している.

図1: 爆発高度を550km, 950km, 1250kmと変化させた際の低軌道上物体数推移

図2: 検討したデブリ指標で選出した上位100物体を除去した際の200年間の低軌道上物体数推移

成果の公表

-査読付き論文

Satomi Kawamoto, Nobuaki Nagaoka, Yasuhiro Kitagawa, Ryusuke Harada, Toshiya Hanada, Considerations on the lists of the top 50 debris removal targets, Journal of Space Safety Engineering, https://doi.org/10.1016/j.jsse.2022.05.006

-査読なし論文

Ryusuke Harada, Satomi Kawamoto, Nobuaki Nagaoka, and Toshiya Hanada, The Imapct Assessment of Accidental Explosions of Large Constellations on Low Earth Orbit, IAC 2022 in Paris

-口頭発表

1. 長岡信明, 河本聡美, 原田隆佑, 北川康弘, 花田俊也, 軌道上デブリ推移モデルを用いた軌道上破砕片の推移解析, 第10回スペースデブリワークショップ, 調布

2. 原田隆佑, 河本聡美, 長岡信明, 花田俊也, スペースデブリインデックスの活用及び定式化に関する検討, 第10回スペースデブリワークショップ, 調布

JSS利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: 同一初期条件のモンテカルロ試行を複数コアに割り当て, 並列処理
• スレッド並列手法: 非該当
• プロセス並列数: 20 - 30
• 1ケースあたりの経過時間: 12 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.19

内訳

JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3のシステム構成をご覧下さい。

※1 総資源に占める利用割合：3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

ISV利用量

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2022年2月～2023年1月)