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宇宙飛行士を放射線のリスクから守る一方で、衛星データの活用や将来の月面産業の創出を促進する
富士通株式会社（富士通）、名古屋大学、東海国立高等教育・研究システム（名古屋大学）、海洋研究開発機構（JAMSTEC）、および情報通信研究機構 （NICT）は、日本およびポルトガルの研究パートナーと共同で、5機の宇宙機からの観測データを用いて、太陽高エネルギー粒子（SEP）の到達を計算するために使用される物理シミュレーションのパラメータを、客観的かつ再現性があり、自動的に決定する世界初の技術を開発し、シミュレーションの精度を向上させたことを発表した。 SEPは、宇宙飛行士を放射線にさらしたり、衛星の故障を引き起こしたりする可能性がある。この研究成果は学術誌『Scientific Reports』に掲載された。.
この技術をSEPの到着予測に応用することで、衛星の故障を減らし、衛星データの活用を促進することが期待される。また、放射線被ばくのリスクを低減することで、宇宙飛行士の安全確保にも寄与し、将来的には月面基地活動に関連する新産業の創出にも貢献するだろう。.
SEPは電荷を帯びており、太陽から伸びる磁力線に沿って移動する際に散乱するため、その到達を予測することは極めて困難だ。 これまで専門家たちは、過去の事象の観測結果をシミュレーションで再現できるよう、経験と試行錯誤を通じてパラメータ値を決定してきた。しかし、このアプローチでは、パラメータ値を客観的に正当化したり、同じ手順で結果を再現したりすることが困難であった。そこで研究グループは、ブラックボックス最適化を用いてパラメータ設定を自動化した。 具体的には、SEPの強度や到達時間を計算する物理シミュレーションにおいて、19個のパラメータを自動的に設定することに成功し、欧州と日本の共同プロジェクトとして実施された水星探査ミッション「ベピコロンボ」を含む5機の宇宙機による観測データとシミュレーション結果との誤差を最小限に抑えた。 この技術の中核をなすのは、富士通が開発した「富士通太陽高エネルギー粒子インテリジェントチューニング・評価ネットワーク（SEITEN）」である。 SEITENは、名古屋大学宇宙・地球環境研究センターが開発し、NICTが運用する磁気流体力学（MHD）シミュレーション「SUSANOO」と、JAMSTECが開発した粒子加速・輸送モデル「SEPIF[14]」を連携させるものである。 SEITENは、ブラックボックス最適化を用いて、粒子の加速および輸送に関連するパラメータを自動的に決定する。また、名古屋大学宇宙・地球環境研究センターからの惑星間シンチレーション（IPS）観測データも、MHDシミュレーションの設定選定に利用された。.
研究グループは、複数の宇宙機からの観測データを用いて、粒子の散乱強度などの要因を表すパラメータの設定という複雑な作業を自動化したほか、それらの空間分布の推定も可能にした[。これは、SEPの強度や到達時刻を正確に予測する技術の実用化に向けた重要な一歩である。.
背景
人類の活動範囲は、地球軌道から月面へと拡大している。2023年6月に閣議決定された日本の「宇宙政策基本計画」では、月面における持続可能な人類活動を支えるため、電力、通信、測位などのシステムを段階的に整備することを掲げ、新産業の創出を目指している。 日本が参加しているアルテミス計画をはじめとする、月面での有人活動をめぐる国際的な取り組みも進展している。一方で、太陽から飛来する放射線（SEPを含む）は、こうした宇宙活動の安全を脅かす要因の一つである。 太陽フレアやコロナ質量放出（CME）は、陽子や電子などの粒子を光速の数十パーセントに達する速度まで加速させ、惑星間空間に放出する。その結果生じるSEPは、衛星の機器故障や誤動作を引き起こすほか、宇宙飛行士に放射線被ばくのリスクをもたらす。 したがって、月面活動が拡大するにつれ、SEPがいつ、どこで、どの程度の強度で到達するかを事前に把握することが重要となる。その到達を予測する有望な方法の一つは、物理法則に基づいて粒子の加速と輸送を計算するシミュレーションである。しかし、これらのシミュレーションには、観測から直接測定できない多くの値、すなわち自由パラメータが含まれている。 代表的な例としては、注入効率（衝撃波の前方に位置する粒子のうち、加速過程に入る割合）や、平均自由行程（粒子が散乱されるまでに磁力線に沿って移動する距離の尺度）などが挙げられる。これらの値がわずかに変化しただけでも、予測される粒子強度は桁違いに変化する可能性がある。.
したがって、パラメータは過去の観測データと一致するように調整しなければならない。しかし、従来の調整方法は専門家の経験や試行錯誤に依存しているため、その値を客観的に正当化したり、同じ手順で再現したりすることが難しい。さらに、手動での調整が可能となるよう、パラメータの数は最小限に抑えられてきたことが多い。 その結果、磁力線ごとに異なると考えられる値を、観測データから各磁力線ごとに決定することはできなかった。各磁力線ごとに個別の値を決定しようとすると、パラメータの数が増えてしまう。 本研究で対象とした19個のパラメータについて、それぞれ10個の値を単純に試すだけでも、10^19通りの組み合わせが生じる。遠方の複数の地点からの観測結果に同時に一致する組み合わせを手作業で探し出すことは現実的ではないため、観測データに基づいて客観的かつ再現性のある検索を行う仕組みが必要とされていた。.
今後の予定
富士通、名古屋大学、JAMSTEC、NICTは、この技術をさらに発展させ、より信頼性の高い予測機能を実現する。放射線被ばくや衛星故障のリスクをより早期に評価できるようにすることで、各機関は、建設や輸送といった月面産業の安全性向上や、月面における持続可能な人類活動に貢献することを目指している。.
商標情報
本文中に記載されているすべての製品名およびその他の固有名詞は、それぞれの所有者の商標または登録商標である。.
[1] 富士通株式会社：
本社：神奈川県川崎市。代表取締役兼CEO：時田隆人。.
[2] 名古屋大学、東海国立高等教育・研究システム：
所在地：愛知県名古屋市。代表：杉山直志。この研究は、同大学の宇宙・地球環境研究センター（ISEE）と共同で実施された。.
[3] 海洋研究開発機構：
所在地：神奈川県横須賀市。社長：川村智彦。.
[4] 情報通信研究機構：
所在地：東京都小金井市。社長：大野英夫。.
[5] 研究参加者：
富士通、名古屋大学のISEE、JAMSTEC、NICTに加え、この研究には宇宙航空研究開発機構（JAXA）、計測・実験素粒子物理学研究所（LIP）、およびリスボン大学（いずれもポルトガル）が参加した。.
[6] 「世界初」という主張の根拠（富士通の調査による、2026年10月現在）：
この技術の斬新さは、以下の3つの条件を同時に満たしている点にある：(1) 複数の宇宙機からの同時観測データを制約条件として用いることで、方向ごとに異なるパラメータの特定を可能にする。(2) MHDシミュレーションと粒子加速・輸送モデルを結合しており、コロナ質量放出（CME）によって生成される衝撃波の強さや形状を、粒子加速の計算に反映させることができる。(3) ブラックボックス最適化を通じて、粒子加速および輸送に関連するパラメータを自動的に決定し、探索中に手動による介入を必要としない。.
[7] 太陽高エネルギー粒子（SEP）：
太陽フレアやCMEによって加速され、惑星間空間に放出される高エネルギーの陽子や電子。本研究では、陽子に焦点を当てた。.
[8] 論文情報：
石川多古弘之ら、「2021年10月9日の事象に関する5機の宇宙機による観測データに基づく、太陽高エネルギー粒子の加速および輸送パラメータの自動最適化」、Scientific Reports (2026)。 DOI: 10.1038/s41598-026-70869-9。2026年10月20日公開。.
[9] ブラックボックス最適化：
目的関数の内部構造を仮定することなく、反復的な試行と評価を通じて良好な解を探索する手法である。この技術は、準モンテカルロ法（ソボル列）を用いた広範囲な探索と、ベイズ最適化の一種であるTPE（ツリー構造パーゼン推定量）を用いた的を絞った探索を組み合わせたものである。 実装には、オープンソースの最適化フレームワーク「Optuna」が使用された。.
[10] 19個のパラメータの自動設定：
19のパラメータは、散乱強度を表す7つの平均自由行程値（磁力線ごとに1つずつ）と、衝撃波で加速過程に入る粒子の割合を表す12の注入効率値（各方向ごとに1つずつ）で構成されている。各試行には完全なシミュレーションが必要であり、時間がかかるため、試行回数は限られている。 注9で説明した2段階の探索により、有望な領域において1,000回の広範囲な試行と480回の重点的な試行を通じて候補を絞り込み、合計1,480回の試行を行った。 2021年10月9日に発生し、5機の宇宙機によって同時に観測されたSEP事象にこの手法を適用したところ、5機の宇宙機すべてにおいて、粒子強度の発生、上昇、ピークが概ね再現された。手順と評価基準は事前に定義されており、独立した再現実験でも同様の全体的な傾向が確認された。.
[11] 富士通ソーラー高エネルギー粒子インテリジェント調整・評価ネットワーク（SEITEN）：
「SEITEN」という名称は、日本語の「晴天」に由来する。これには、SEPの挙動を解明すること、そしてSEPが脅威とならない状態、すなわち「安全宣言」の確立に寄与することという、2つの願いが込められている。.
[12] スサノオ：
「数値計算と観測に基づく宇宙天気予報利用システム（Space-weather-forecast-Usable System Anchored by Numerical Operations and Observations）」の頭文字をとった略称である。 名古屋大学ISEEによって開発されたSUSANOOは、惑星間空間における太陽風やCMEの伝播を計算するMHDシミュレーションである。NICTはこのシステムを運用し、宇宙天気予報における太陽風擾乱の毎日の到達予測に活用している。 惑星間シンチレーション（IPS）とは、遠方の電波源からの電波が、電波を散乱させる太陽風の密度の不均一性によって引き起こされるちらつき現象である。CMEが電波の経路を横切ると、このちらつきは強くなる。 本研究では、CMEの磁束を変化させて、複数のSUSANOO-CMEシミュレーションを実施した。シミュレーション結果から合成したIPS観測量を、名古屋大学のISEEによる実際のIPS観測データと比較した。IPS観測データと最も一致したケースと、地球へのCME到達時刻と最も一致した別のケースを用いて、SEPの加速および輸送の計算を行った。.
[13] MHDシミュレーション：
プラズマを流体として扱い、磁場との相互作用を含むその挙動を計算する計算手法。.
[14] SEPIF：
「Solar Energetic Particle Injection and Focused transport model（太陽高エネルギー粒子注入・集束輸送モデル）」の略称である。JAMSTECによって開発されたSEPIFは、衝撃波における粒子の加速および磁力線に沿った輸送を計算する。.
[15] パラメータおよび5機の宇宙機の空間分布の推定：
太陽から見た場合、衝撃波の形状や強度は方向によって異なるため、粒子の散乱強度も方向によって異なることが予想される。 単一の観測点ではこれらの違いを区別できないため、従来はパラメータを空間的に一様であると仮定せざるを得なかった。この新技術では、太陽から0.33～1.0天文単位の位置にある5機の宇宙機からの観測データを同時に満たす解を探索し （1天文単位は地球と太陽の平均距離で、約1億5000万km）に位置し、太陽から見て約50度にわたって分散している5機の宇宙機からの観測データを同時に満たす解を探索し、方向ごとのパラメータ分布を推定することを可能にした。 また研究者らは、方向に関係なく平均自由行程を一様であると仮定すると、誤差が増大し、5機の宇宙船すべてからの観測結果を同時に再現できなくなることも確認した。高エネルギー粒子観測機器を搭載した5機の宇宙船は、ベピコロンボ（ESAとJAXAの共同水星探査ミッション）、 ソーラー・オービター（ESAとNASAの共同ミッション）、パーカー・ソーラー・プローブ（NASAのミッション）、ステレオA（NASAのミッション）、SOHO（ESAとNASAの共同ミッション）である。.
[16] コロナ質量放出（CME）：
太陽大気からの大規模なプラズマ噴出。高速のCMEは、その先端で衝撃波を発生させ、粒子を加速させることがある。.
富士通について
Fujitsu’s その目的は、イノベーションを通じて社会における信頼を築き、世界をより持続可能なものにすることだ。世界中の顧客から選ばれるデジタルトランスフォーメーションのパートナーとして、当社の10万人の従業員は、人類が直面する最大の課題の解決に取り組んでいる。 当社の幅広いサービスとソリューションは、AI、コンピューティング、ネットワーク、データ・セキュリティ、コンバージング・テクノロジーの5つの主要技術に基づいており、これらを統合することでサステナビリティ・トランスフォーメーションを実現している。 富士通株式会社は、2026年3月31日に終了した会計年度において、連結売上高3.5兆円（1兆5,230億米ドル）を計上し、市場シェアにおいて引き続き日本最大のデジタルサービス企業である。詳細はこちら：global.fujitsu
名古屋大学・東海国立高等教育・研究システムについて
自由で活気あふれる学術文化を誇る名古屋大学は、世界的に著名な研究と成果を通じて、日本の産業界を牽引する著名なリーダーを数多く輩出しており、その功績により、同大学の科学者6名がノーベル賞を受賞している。.
海洋・地球科学技術機構について
JAMSTECは、海洋国家である日本において、海洋研究を通じて、科学技術の向上、学術研究の発展、および地球と生命への理解に広く寄与する活動に取り組んでいる。.
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JAMSTECは、地球環境の理解、海洋資源の活用、地震・火山活動に関する研究・調査を推進している。さらに、研究活動を通じて得られたデータから新たな価値を創出し、社会や経済のニーズに応えることに貢献している。.
情報通信研究機構について
情報通信研究機構（NICT）は、情報通信技術分野を専門とする日本唯一の国立研究開発法人であり、経済成長を促進し、豊かで安全・安心な社会を築くためのICT分野の振興およびICTの研究開発を担っている。詳細については、,
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