Updated on 2022/03/23

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HIRAHARA Masafumi
 
Organization
Institute for Space-Earth Environmental Research Division for Ionospheric and Magnetospheric Research Professor
Graduate School
Graduate School of Science
Title
Professor
Contact information
メールアドレス

Degree 3

  1. 博士(理学) ( 1995.7   京都大学 ) 

  2. 修士(理学) ( 1989.3   京都大学 ) 

  3. 学士(理学) ( 1987.3   京都大学 ) 

Research Interests 7

  1. Solar Wind

  2. Magnetosphere/Ionosphere

  3. In-situ Observation

  4. Exploration Mission

  5. Aurora

  6. Space Storm

  7. Space Plasma

Research Areas 1

  1. Others / Others  / Space Physics

Current Research Project and SDGs 4

  1. 水星・火星周辺の宇宙空間探査

  2. ジオスペース磁気圏の直接探査

  3. れいめい衛星による地球極域オーロラ現象の観測的研究

  4. Space Physics

Research History 7

  1. Nagoya University   Solar-Terrestrial Environment Laboratory Geospace Research Center   Director in General

    2013.4 - 2015.9

  2. Professor, Graduate School of Science, The University of Tokyo

    2007.9 - 2011.3

      More details

    Country:Japan

  3. Associate Professor, College of Science, Rikkyo University

    2007.4 - 2007.8

      More details

    Country:Japan

  4. Associate Professor, College of Science, Rikkyo University

    2000.4 - 2007.3

      More details

    Country:Japan

  5. Lecturer, College of Science, Rikkyo University

    1997.5 - 2000.3

      More details

    Country:Japan

  6. Assistant Professor, Graduate School of Science, The University of Tokyo

    1993.4 - 1997.4

      More details

    Country:Japan

  7. Assistant Professor, Shool of Science, The University of Tokyo

    1992.6 - 1993.3

      More details

    Country:Japan

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Education 3

  1. Kyoto University   Graduate School, Division of Natural Science   Geophysics

    1989.4 - 1992.5

      More details

    Country: Japan

  2. Kyoto University   Graduate School, Division of Natural Science   Geophysics

    1987.4 - 1989.3

      More details

    Country: Japan

  3. Kyoto University   Faculty of Science   Department of Geophysics

    1983.4 - 1987.3

      More details

    Country: Japan

Professional Memberships 5

  1. Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences

  2. 日本地球惑星科学連合

  3. Asia Oceania Geosciences Society

  4. American Geophysical Union

  5. The Japanese Society for Planetary Sciences

Awards 4

  1. 第19回日本航空宇宙学会技術賞受賞

    2010.1   日本航空宇宙学会  

     More details

    Country:Japan

  2. The Zeldovich Medal

    1998.7   The Committee on Space Research and The Russian Academy of Sciences  

  3. Group Achievement Award (Polar TIDE team and Global Geospace Science investigations team)

    1998.6   The National Aeronautics and Space Administration  

     More details

    Country:United States

  4. Group Achievement Award (Geotail LEP team and Global Geospace Science investigations team)

    1998.6   The National Aeronautics and Space Administration  

     More details

    Country:United States

 

Papers 20

  1. Pre-flight Calibration and Near-Earth Commissioning Results of the Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE) Onboard MMO (Mio) Reviewed International coauthorship

    Space Science Reviews   Vol. 70 ( 217 )   2021.7

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1007/s11214-021-00839-2

  2. Energy Transfer Between Hot Protons and Electromagnetic Ion Cyclotron Waves in Compressional Pc5 Ultra-low Frequency Waves Invited Reviewed

    N. Kitamura, M. Shoji, S. Nakamura, M. Kitahara, T. Amano, Y. Omura, H. Hasegawa, S. A. Boardsen, Y. Miyoshi, Y. Katoh, M. Teramoto, Y. Saito, S. Yokota, M. Hirahara, D. J. Gershman, B. L. Giles, C. T. Russell, R. J. Strangeway, N. Ahmadi, P.-A. Lindqvist, R. E. Ergun, S. A. Fuselier, and J. L. Burch

    Journal of Geophysical Research: Space Physics,   Vol. 126 ( 5 )   2021.4

     More details

  3. Field-Aligned Low-Energy O+ Flux Enhancements in the Inner Magnetosphere Observed by Arase Reviewed

    M. Nosé, A. Matsuoka, Y. Miyoshi, K. Asamura, T. Hori, M. Teramoto, I. Shinohara, and M. Hirahara

    Journal of Geophysical Research: Space Physics     2021.7

     More details

    Language:Japanese   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2021JA029168

  4. On the relationship between energy input to the ionosphere and the ion outflow flux under different solar zenith angles Invited Reviewed International coauthorship

    Naritoshi Kitamura, Kanako Seki, Kunihiro Keika, Yukitoshi Nishimura, Tomoaki Hori, Masafumi Hirahara, Eric J Lund, Lynn M Kistler, Robert J Strangeway

    Earth, Planets and Space   Vol. 73 ( 202 )   2021.11

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1186/s40623-021-01532-y

  5. Flux enhancements of field-aligned low-energy O+ ion (FALEO) in the inner magnetosphere: A possible source of warm plasma cloak and oxygen torus Reviewed International coauthorship

    M. Nosé, A. Matsuoka, Y. Miyoshi, K. Asamura, T. Hori, M. Teramoto, I. Shinohara, M. Hirahara, C. A. Kletzing, C. W. Smith, R. J. MacDowall, H. E. Spence, G. D. Reeves, and J. W. Gjerloev

    Journal of Geophysical Research: Space Physics     2022.3

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  6. High-energy electron experiments (HEP) aboard the ERG (Arase) satellite Reviewed

    Mitani Takefumi, Takashima Takeshi, Kasahara Satoshi, Miyake Wataru, Hirahara Masafumi

    EARTH PLANETS AND SPACE   Vol. 70   2018.5

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1186/s40623-018-0853-1

    Web of Science

  7. Medium-energy particle experiment-selectron analyzer (MEP-e) for the exploration of energization and radiation in geospace (ERG) mission Reviewed

    Kasahara Satoshi, Yokota Shoichiro, Mitani Takefumi, Asamura Kazushi, Hirahara Masafumi, Shibano Yasuko, Takashima Takeshi

    EARTH PLANETS AND SPACE   Vol. 70   2018.5

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1186/s40623-018-0847-z

    Web of Science

  8. Medium-energy particle experiments-ion mass analyzer (MEP-i) onboard ERG (Arase) Reviewed

    Yokota Shoichiro, Kasahara Satoshi, Mitani Takefumi, Asamura Kazushi, Hirahara Masafumi, Takashima Takeshi, Yamamoto Kazuhiro, Shibano Yasuko

    EARTH PLANETS AND SPACE   Vol. 69   2017.12

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1186/s40623-017-0754-8

    Web of Science

  9. High-resolution auroral acceleration signatures within a highly dynamic onset arc

    Motoba T. and M. Hirahara

    Geophysical Research Letter     2016.3

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1002/2015GL067580

  10. Electron properties in inverted-V structures and their vicinities based on Reimei observations Reviewed

    Y. Fukuda, M. Hirahara, K. Asamura, T. Sakanoi, Y.Miyoshi, T. Takada, A. Yamazaki, K. Seki, and Y. Ebihara

    JournalofGeophysicalResearch: SpacePhysics   Vol. 119   page: 3650–3663   2014.5

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1002/2013JA018938

  11. The source region and its characteristic of pulsating aurora based on the Reimei observations Reviewed

    Nishiyama, N., T. Sakanoi, Y. Miyoshi, Y. Katoh, K. Asamura, S. Okano, and M. Hirahara

    J. Geophys. Res.   Vol. 116   page: A03226   2011

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2010JA015507

  12. Fine-scale dynamics of black auroras obtained from simultaneous imaging and particle observations with the Reimei satellite Reviewed

    Obuchi, Y., T. Sakanoi, K. Asamura, A. Yamazaki, Y. Kasaba, M. Hirahara, Y. Ebihara, S. Okano

    J. Geophys. Res.   Vol. 116   page: A00K07   2011

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2010JA016321, 2011

  13. Ground-based observations of diffuse auroral structures in conjunction with Reimei measurements Reviewed

    Samara, M., R. G. Michell, K. Asamura, M. Hirahara, D. L. Hampton, and H. C. Stenbaek-Nielsen

    Ann. Geophys.   Vol. 28   page: 873-881   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  14. Scientific objectives and instrumentation of Mercury plasma particle experimental (MPPE) onboard MMO Reviewed

    Saito, Y., J. A. Sauvaud, M. Hirahara, S. Barabash, D. Delcourt, T. Takashima, K. Asamura, and BepiColombo MMO/MPPE Team

    Planet. Space Sci.   Vol. 58   page: 182-200   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  15. Motion of aurorae Reviewed

    Chaston, C. C., K. Seki, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara

    Geophys. Res. Lett.   Vol. 37   page: L08104   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2009GL042117

  16. Reimei observation of highly structured auroras caused by nonaccelerated electrons Reviewed

    Ebihara, Y., T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara, and M. F. Thomsen

    J. Geophys. Res.   Vol. 115   page: A08320   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2009JA015009

  17. Small and meso-scale properties of a substorm onset auroral arc Reviewed

    Frey, H.U., O. Amm, C.C. Chaston, S. Fu, G. Haerendel, L. Juusola, T. Karlsson, B. Lanchester, R. Nakamura, N. Ostgaard, T. Sakanoi, E. Seran, D. Whiter, J. Weygand, K. Asamura, M. Hirahara

    J. Geophys. Res.   Vol. 115   page: A10209   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  18. Time of flight analysis of pulsating aurora electrons, considering wave-particle interactions with propagating whistler mode waves Reviewed

    Miyoshi, Y., Y. Katoh, T. Nishiyama, T. Sakanoi, K. Asamura, and M. Hirahara

    J. Geophys. Res.   Vol. 115   page: A10312   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2009JA015127

  19. Identification of substorm onset location and pre-onset sequence using Reimei Reviewed

    Zou, S., M. Moldwin, L. Lyons, Y. Nishimura, M. Hirahara, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Nicolls, S. B. Mende, C. Heinselman

    J. Geophys. Res.   Vol. 115   page: A12309   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1029/2010JA015520

  20. Scientific objectives and instrumentation of Mercury plasma particle experimental (MPPE) onboard MMO Reviewed

    Saito, Y., J. A. Sauvaud, M. Hirahara, S. Barabash, D. Delcourt, T. Takashima, K. Asamura, and BepiColombo MMO/MPPE Team

    Planet. Space Sci.   Vol. 58   page: 182-200   2010

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

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Books 3

  1. Evidence for a Multi-Scale Aurora, in The Dynamic Magnetosphere

    Chaston, C. C., K. Seki, T. Sakanoi, K. Asamura, and M. Hirahara( Role: Joint author)

    Springer Book  2011.7  ( ISBN:978-94-007-0500-5

     More details

    Language:English

  2. Future Perspectives of Space Plasma and Particle Instrumentation and International Collaborations

    Hirahara, M., Y. Miyoshi, N. Terada, I. Shinohara, and T. Mukai( Role: Joint author)

    AIP conference proceedings  2009 

     More details

    Language:English

  3. Japan's Small Scientific Satellite, "INDEX" (Reimei), in "Small Satellites: Past, Present, and Future"

    Saito, H., and M. Hirahara( Role: Joint author)

    The Aerospace Press  2008 

     More details

    Language:English

Presentations 1

  1. A comparative study on the structures and dynamics of auroras and the fine properties of auroral particles using Reimei International conference

    M. Hirahara, Y. Fukuda, K. Seki, K. Asamura, T. Sakanoi, T. Takada, A. Yamazaki, and Y. Ebihara

    IUGG 2011 

     More details

    Event date: 2011.6 - 2011.7

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Country:Japan  

Works 1

  1. 風の事典

    2010.10
    -
    2011.8

KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 11

  1. 宇宙地球系結合機構の実証的研究と次世代電磁気圏探査計画の基盤となる戦略的技術開拓

    2016.4 - 2020.3

    科学研究費補助金  基盤研究(A)

    平原 聖文

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  2. 低・高エネルギー粒子、及びX線の同時分析機能実現に向けたハイブリッド検出系の試作

    2015.4 - 2017.3

    科学研究費補助金 

    平原 聖文

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  3. 波動-粒子相互作用・電磁場による放射線帯・衝撃波・極域磁気圏での宇宙プラズマ加速

    2009.4 - 2013.3

    科学研究費補助金  基盤研究(A)

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  4. 低高度極軌道衛星と地上観測網によるジオスペース電離圏現象の多次元・同時総合観測

    2007.4 - 2011.3

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  5. 広エネルギー帯多成分宇宙プラズマの計測手法確立と相互作用解明を目指す発展的研究

    2004.4 - 2008.3

    科学研究費補助金  基盤研究(A)

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  6. 惑星磁気圏に分布するイオン・中性粒子のエネルギー質量分析技術の新規開発―新設計・開発による高エネルギー粒子計測器の試作とその小型・軽量化―

    2001.4 - 2003.3

    科学研究費補助金  若手研究(B)

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  7. 地球電離圏から磁気圏へ供給されるイオンの加熱・加速・輸送過程,流出量の定量的研究

    1998.4 - 2002.3

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

      More details

    Authorship:Principal investigator 

  8. 地球惑星超高層大気の中性粒子分布・力学機構の実証解明を実現する直接観測の基盤構築

    2017.4 - 2021.3

    科学研究費補助金  基盤研究(A)

    齋藤義文

      More details

    Authorship:Coinvestigator(s) 

  9. 地球惑星超高層大気の中性粒子分布・力学機構の実証解明を実現する直接観測の基盤構築

    Grant number:17H01164  2017.4 - 2021.3

    齋藤 義文

      More details

    Authorship:Coinvestigator(s) 

    本研究の目的は将来の地球の電離圏・磁気圏観測や他天体の周回観測及び他天体への着陸探査を含めた惑星探査に向けた、4種類の人工飛翔体搭載用中性粒子質量分析器を開発することである。「マルチターンTOF型質量分析器」については平成29年度に引き続き宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発を行った。その結果、宇宙用TOF型質量分析計に必要な、昇圧レベル1kV・消費電力2W未満・立ち上がり時間50ナノ秒で昇圧後の平坦さ10%以内を実現したパルス高圧電源基板を試作することができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、平成29年度に行った設計・検討結果を基に詳細設計を行った上で試験モデルの試作を行うことができた他、平成29年度に完了できなかった1回反射型リフレクトロンの実験室モデルの改良と測定装置の改良を行った。所期の質量分解能200には到達しなかったものの「多反射リフレクトロン型質量分析器」の詳細設計に反映すべき設計指針を得ることができた。「四重極型質量分析器」については、平成29年度に開始した、4つの質量分析器に共通の開発項目である中性粒子の電離機構部の開発を進め、酸化バリウムを多孔質タングステンに含浸させたカソード,および酸化イットリウムをイリジウムにコーティングしたカソードの性能試験・耐久試験を実施することで、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、試作モデルに関して昨年度に行った雑音除去の為の電極構造を設置するための内部電極構造の再確認を行ったのに加えて速度分布関数を取得出来る様に、2次元位置検出器の較正実験を行った。また、粒子ビームの2次元空間プロファイル取得システムを完成させた他、粒子ビームラインのモニターシステムを開発し、中性粒子分析器開発に必要な粒子ビームラインの特性取得を可能にした。
    申請時の計画では平成30年度までに、複数の質量分析器に共通に必要となる「中性粒子の電離機構部」「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」を行い、「マルチターンTOF型質量分析器」については宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発、「多反射リフレクトロン型質量分析器」については試験モデルの試作とレーザーによる固体物質の気化を行う部分の設計・試作、「四重極型質量分析器」については、搭載用四重極質量分析器の設計、「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、二酸化炭素・アルゴンに対する質量弁別能力の確認と改良を行う予定であった。「中性粒子の電離機構部」については、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた他、「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」については、もう少し性能を上げる必要があるものの、宇宙機搭載可能な部品を用いた電源の試験モデルを製作することができた。各質量分析器の開発においても、「マルチターンTOF型質量分析器」については本研究とは別の予算を用いて宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発を進めることができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、予定通り試験モデルの試作を行うことができたが、レーザーによる固体物質の気化を行う部分については、平成31年度以降に実施を遅らせることにした。「四重極型質量分析器」については、必要とされる開発技術が近く、より高い性能が期待できる「オービトラップ型質量分析器」の開発を進めることに方針を転換したが、この質量分析器について検討を進めることができた。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、性能試験のために必要となるビームラインの性能を確認するためのビームモニターの開発を行うことで、最終的な目的である、窒素原子・酸素原子の質量分離と、それぞれでの密度・風速・温度計測のための測定を行う準備を進めることができた。
    4年間の研究計画のうちこれまでに約半分の2年間が過ぎた。複数の質量分析器に共通の開発項目である「宇宙機搭載用パルス高圧電源」の開発については、予定より時間がかかっているが確実に性能の向上を進めている。「マルチターンTOF型質量分析器」の開発で予定していた、「宇宙機搭載可能な分析器制御部」の開発を他の予算で進めることができることになったため、本研究では質量分析器の性能を左右するパルス高圧の開発を更に進めることにするが、他の予算で試作した分析器制御部の性能評価及び調整も行う。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、平成30年度には、実験室モデルの設計・製作を優先したために、レーザーによる固体物質の気化を行う部分の設計・試作が遅れているが、平成31年度に試作後の試験まで含めて実施する予定である。「四重極型質量分析器」に変えて開発を進めることになった、「オービトラップ型質量分析器」は、平成31年度には試験モデルの要素試作を行って開発を進める予定である。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、2次元位置検出機能を有するMCP検出器の較正実験を行った結果、検出器からのパルス信号の波高分析処理技術を改修する必要を認めたため、次年度では波高分析処理のプログラミング開発を進め、分析器による中性大気の速度分布関数の取得に向けた分析技術改善を行う予定である。複数の質量分析器に共通に開発を進めている中性粒子の電離機構部については、「多反射リフレクトロン型質量分析器」へのイオンビーム入射条件に適したオプティクスを設計し,含浸カソードおよび酸化イットリウムカソードを用いた電子銃を製作し,そのビーム特性を調べる予定である。この電離機構部と宇宙機搭載用パルス高圧電源については、それぞれの試作品を「多反射リフレクトロン型質量分析器」に接続して性能確認試験を実施することも計画している。

  10. Strategic and technical pioneering for foundation of the demonstrative research on the space-Earth coupling mechanisms and the next-generation magnetosphere and ionosphere exploration mission

    Grant number:16H02230  2016.4 - 2020.3

      More details

    Authorship:Principal investigator 

    Grant amount:\45760000 ( Direct Cost: \35200000 、 Indirect Cost:\10560000 )

  11. Fundamental development of hybrid detector system for simultaneous measurements of low/high-energy space plasma particles and X rays

    Grant number:15K13574  2015.4 - 2019.3

    Hirahara Masafumi

      More details

    Authorship:Principal investigator 

    Grant amount:\3770000 ( Direct Cost: \2900000 、 Indirect Cost:\870000 )

    We made an innovative design for combining a micro-channel assembly and a silicon strip detector system with ASIC for control and position-sensitive signal read-out, both of which have the space-qualified heritages based on the previous and on-going space exploration missions(INDEX and ERG missions by ISAS/JAXA), in order to fabricate a hybrid detector system to cover a wide energy ranges in the detection of low/high-energy space plasma particles and X/gamma rays over several eV to several MeV. Through the vacuum calibration experiments using our charged particle beamline facility and radio-active source, we have actually confirmed the world's first achievements of the particle detection with the hybrid detector system in vacuum.

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Teaching Experience (On-campus) 7

  1. Magnetospheric Physics

    2018

  2. 先端物理学基礎III

    2018

  3. 宇宙空間科学講究3

    2018

  4. 宇宙空間科学講究4

    2018

  5. 先端物理学特論

    2018

  6. 理系教養科目「宇宙科学」

    2018

  7. 太陽地球系科学

    2016

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Social Contribution 4

  1. コズミックカレッジ名古屋会場における講演・実演

    2016.3 - 2016.7

     More details

    2016年7月に名古屋大学豊田講堂にて開催されたコズミックカレッジにおいて、午後・午前合計で約1000人の小学生・保護者に対し、宇宙と地球の境界における自然現象の講演と真空実験装置による実演を行った。

  2. おおぶアカデミー「オーロラなどの宇宙現象について」公開講座

    Role(s):Appearance, Lecturer, Planner, Demonstrator

    おおぶアカデミー  2017.9

     More details

    Audience: General

    Type:Lecture

  3. 栄中日文化センター 「巨大太陽フレアと地球環境」

    Role(s):Lecturer

    2018.2

     More details

    Audience: General

    Type:Lecture

  4. 陸別町出前授業

    Role(s):Appearance, Lecturer, Planner, Demonstrator, Investigater

    名古屋大学・宇宙地球環境研究所  2022.11