Dynamical response of transition-edge sensor microcalorimeters to a pulsed charged-particle beam

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08

https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3067793

超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。

The Possible interplanetary transfer of microbes; Assessing the viability of spp. under the ISS environmental conditions for performing exposure experiments of microbes in the Tanpopo mission

河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 高須 昌子*; 鳴海 一成*; 佐藤 勝也; 橋本 博文*; 中川 和道*; 谷川 能章*; et al.

Origins of Life and Evolution of Biospheres, 43(4-5), p.411 - 428, 2013/10

https://doi.org/10.1007/s11084-013-9346-1

In the Tanpopo mission, we have proposed to carry out experiments on capture and space exposure of microbes at the Exposure Facility of the Japanese Experimental Module of the International Space Station (ISS). Microbial candidates for the exposure experiments in space include spp. We have examined the survivability of spp. under the environmental conditions in ISS in orbit. A One-year dose of heavy-ion beam irradiation did not affect the viability of spp. within the detection limit. Exposure of various thicknesses of deinococcal cell aggregates to UV radiation revealed that a few hundred micrometer thick aggregate of deinococcal cells would be able to withstand the solar UV radiation on ISS for 1 year. We concluded that aggregated deinococcal cells will survive the yearlong exposure experiments. We propose that microbial cells can aggregate as an ark for the interplanetary transfer of microbes, and we named it "massapanspermia".

脱硝設備の解体・撤去(II); グローブボックスの解体

嘉代 甲子男; 三代 広昭; 浅野 孝; 村山 富彦*; 品田 雅則*; 橋本 敏美*; 大島 博文

PNC TN8410 90-054, 203 Pages, 1990/05

PNC-TN8410-90-054.pdf:9.43MB

プルトニウム燃料第二開発室湿式回収室(F-104室)に設置している、湿式回収工程脱硝設備の解体撤去を実施した。本設備はグローブボックス12基(グローブボックス総容積107m/SUP3)からなり、過去に実施した解体撤去のうちでも設備規模が最大のものである。また、グローブボックス内の残留プルトニウム汚染が5.4 Ci/cm/SUP2と極めて高く、作業の安全確保及び作業員の放射線被ばくの防止を確実に実施する必要があった。グローブボックスの解体は昭和63年1月の室内間仕切り工事の後、非汚染物の撤去からはじめ、平成元年1月にトラブルゼロで完了した。安全確保・向上のために実施した事前放射線モニタリング、簡易フードの設置等の各種対策や技術改良が有効であったことを確認した。

有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集実験(たんぽぽ); 微生物の宇宙での生存可能性の検討

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; 小林 憲正*; 橋本 博文*; 河合 秀幸*; 三田 肇*; 鳴海 一成; 奥平 恭子*; et al.

no journal, , 

地球上に存在する生命の起源に関して、これまで多くの研究が行われてきた。地球における生命の起原を想定し、初期地球上での有機物の合成の可能性が検討されている。しかし、有機物の合成は地球上で進行した可能性と同時に、宇宙空間で合成された有機物が宇宙塵とともに初期地球に到達した可能性がある。一方、古くより生命が宇宙空間を移動するという仮説「パンスペルミア仮説」が提唱されていた。この仮説では地球外で誕生した生命が地球にやって来る可能性が想定されている。近年、火星由来隕石中での微生物様化石の発見を引き金に、隕石に載った微生物移動の可能性が議論されるに至っている。われわれは、これまで飛行機、大気球を用いた微生物採集を行い、成層圏から微生物を採集してきた。そこから、さらに上空でも微生物が到達している可能性に思い至った。真空中での微生物採集はこれまで試みられたことがない。われわれは、宇宙空間でデブリや宇宙塵採集に用いられてきた超低密度エアロゲルを微生物の採集に用いる可能性の検討を行った。また、エアロゲルを受動的な微生物捕集装置とする場合、他の宇宙塵等も合わせて捕集される。これらの宇宙塵には微生物が付着していなくとも有機物を含有している可能性がある。そのような宇宙塵が地球に有機物をもたらしたと考えると、それらの宇宙塵の有機物の解析を行うことも重要である。

たんぽぽ(有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集実験); 微生物の宇宙生存可能性の検証に向けて

横堀 伸一*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 伏見 英彦*; 橋本 博文*; 山下 雅道*; 矢野 創*; 奥平 恭子*; 林 宣宏*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM「きぼう」曝露部での微生物の採集/宇宙空間への直接曝露実験を計画している(プロジェクト名「たんぽぽ」)。そこでは、微生物を直接採取することを目指すとともに、1から5年以上、微生物を宇宙空間に曝露し、その生存可能性を検証することを計画している。また、その際には、粘土鉱物による微生物の保護効果も検証する予定である。そのため、上記の宇宙曝露実験を行うにあたり、重粒子線の微生物生存に与える効果と、粘土鉱物の重粒子線に対する遮蔽効果を現在検討した。また、種々の紫外線/放射線耐性の高い微生物を実験対象とすることで、重粒子線耐性がそれらの耐性の高さと相関するのかなどについても検討した。微生物培養液を単独又は粘土鉱物と混合して乾燥したサンプルに、室温で、Ar線,He線,C線の照射を行った。これらの重粒子線を照射した微生物サンプルと非照射の対照サンプルについて、コロニー計数法等により、生存率を求めた。さらに、粘土鉱物(合成スクメタイトの一種ルーセンタイトを使用)の有無による生存率の違いについて検証を行った。その結果、粘土鉱物がAr線及びC線から微生物を遮蔽し、保護する働きをすることが示唆された。すなわち、微生物が宇宙空間に単独で存在せず、粘土鉱物内部の間隙などに存在するのなら、重粒子線の影響が軽減されることを示唆する。

Microbe space exposure experiment at International Space Station (ISS) proposed in "Tanpopo" mission

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 伏見 英彦*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; et al.

no journal, , 

To explain how organisms on the Earth were originated at the quite early stage of the history of Earth, Panspermia hypothesis was proposed. Recent findings of the Martian meteorite suggested possible existence of extraterrestrial life, and interplanetary migration of life as well. On the other hand, microbes have been collected from high altitude using balloons, aircraft and meteorological rockets since 1936, though it is not clear how could those microbes be ejected up to such high altitude. Spore forming fungi and Bacilli, and Deinococci have been isolated in these experiments. If microbes could be found present even at the higher altitude of low earth orbit (400 km), the fact would endorse the possible interplanetary migration of terrestrial life. We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). In our proposal, microorganisms will be exposed to the space environment with/without model-clay materials that might protect microorganisms from vacuum UV and cosmic rays. Spore of sp., and vegetative cells of and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In preliminary experiments, clay-materials tend to increase survivability of microorganisms under irradiation of heavy ion beam and other radiation. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission.

有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ); 微生物捕集/曝露実験

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 高橋 裕一*; 林 宣宏*; 吉村 義隆*; 田端 誠*; et al.

no journal, , 

生物にはさまざまな極限環境に存在するものがあり、生命の起原、Astrobiology研究の重要な研究対象として、それらの研究が進んでいる。高層大気圏も極限環境であり、そこでどのような生物が存在するのか研究が行われてきた。一方、生命の起源を考えるうえで、地球外に生命の起源を求める「パンスペルミア仮説」が古くから議論されてきた。これらのことを踏まえ、われわれのグループは、国際宇宙ステーション(ISS)上で、微生物や生命の材料になりうる有機化合物が天体間で移動可能かについての検証と、微小隕石の検出及び解析実験を行うことの提案と準備を行っている。そこでは、ISS外部に一定期間曝露した超低密度エアロゲルを用いて微小隕石やその他の微粒子を捕集し、エアロゲルの回収後にその表面と衝突トラックの顕微鏡観察等のさまざまな解析を行う。ISS軌道は強力な紫外線や放射線が降り注ぐ過酷な環境下であり、微生物は長期に生存するためには宇宙塵や粘土鉱物などの微粒子の内部に存在すると考えられる。そこで捕集した微粒子にDNA特異的な蛍光染色を行い、微生物の検出を行う。本発表では、上記のような微粒子を模した微生物と粘土鉱物の混合サンプルを用いた蛍光染色やPCRによる微生物の検出についての地上模擬実験の現状について報告する。また、宇宙曝露を予定している微生物の紫外線,放射線,真空,温度などに対する耐性について、地上対照実験を進めている。これについても併せて報告し、たんぽぽ計画の進行状況を報告する。

たんぽぽ計画における蛍光染色法によるエアロゲル内の微生物検出

杉野 朋弘*; 横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 田端 誠*; et al.

no journal, , 

In this report, we will report whether aerogel that have been used for the collection of space debris and cosmic dusts can be used for microbe sampling in space. We will discuss how captured particles by aerogel can be detected with DNA-specific fluorescence dye, and how to distinguish microbes from other materials (i.e. aerogel and particles such as clay). The surface of microparticles captured by aerogel is often vitrified. The non-specific fluorescent light is often observed from vitrified materials. Therefore, we need to distinguish fluorescent light of stained microbes from that of spectral characteristics of vitrified materials and bleaching rate are going to be need to distinguish stained microbes with DNA-specific fluorescence dye and other materials such as clay and aerogel. We simulated the high-speed collision of micro-particles to the aerogel with the two stage light gas gun (ca. 4 km/s). The micro-particles containing dried cells of mixed with clay material were used for the collision experiment, and the captured particles, which was stained after collision experiment, were observed with a fluorescence microscope. This experiment suggests that the captured microbes can be detected and be distinguished from clay materials.

Capture and space exposure experiments of microorganisms on the ISS orbit proposed in "TANPOPO" mission

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 中川 和道*; 田端 誠*; 小林 憲正*; 丸茂 克美*; et al.

no journal, , 

We propose a mission to examine possible interplanetary migration of microbes, organic compounds and meteoroids on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS) - Tanpopo mission. Ultra low-density aerogel (ca. 0.01 g/cm) will be used to capture micrometeoroid and space debris. Particles captured by aerogel will be analyzed after the initial inspection of the gel and tracks. The particles will be characterized in terms of mineralogical, organic and microbiological properties. In addition to particle-capture experiment on ISS, we also proposed to perform direct exposure experiments of microorganisms and organic compounds. Several deinococcal species (and strains) including our high-altitude isolates, and some other microbes are candidates for exposure.

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の開発・運用準備状況

山岸 明彦*; 横堀 伸一*; 橋本 博文*; 矢野 創*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 中川 和道*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。そこから、地球由来微生物の惑星間移動の可能性を検討する。さらに、宇宙塵に含まれて地球に飛来する有機物が宇宙空間で変成する可能性を検討する。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置(ExHAM)に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。本講演では、本計画の概要と打上げ一年前の準備状況等について報告する。