人工衛星搭載型植物・バイオ資源育成環境評価システム

人工進化研究所（AERI https://www.aeri-japan.com/）と弊所が国土強靭化ソリューション、温暖化防止ソリューション、持続可能な社会インフラ実現ソリューションとしてとして提供する人工衛星搭載型植物・バイオ資源育成環境評価システムは、人工衛星搭載型植物・バイオ資源育成環境評価システム蛍光計測モジュールを搭載することで、弊所開発の超高出力フェムト秒レーザー（ＡＥＲＩ・ＨＥＬ）を人工衛星から照射して植物クロロフィル蛍光を衛星から観測して植生の光合成活動（植物・森林活性）を評価することが可能となる。

これにより、従来のような受動的な定常クロロフィル蛍光を用いた手法の限界と不確実性を解決し、①蛍光スペクトル形状変化及び②パルス誘起時の蛍光波形の時間変化（寿命）に基づいて直接的（能動的）に植物色素や光合成活動等の植物生理生態情報を抽出して、植物・バイオ資源育成環境（具体的には農作物の育成具合、収穫時期・収穫量）を推定・評価することが可能となる。この結果、植物・バイオ資源を活用した持続的で環境配慮型の経済社会（SustainableBioeconomy）構築が可能となるといった革新的技術進化が達成できる。

上記衛星光電子工学技術応用レーザー誘起植物蛍光計測モジュールでは、超高出力フェムト秒レーザー（ＡＥＲＩ・ＨＥＬ）と、マルチチャネル分光器や光オシロスコープ、光スペクトルアナライザー（OSA）、ストリークカメラ等からなるレーザー誘起蛍光寿命 (LIFL: Laser-induced Fluorescence Lifetime) 計測モジュールを用いて、①蛍光スペクトル形状変化及び②パルス誘起時の蛍光波形の時間変化（寿命）等を計測している。

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上記①蛍光スペクトル形状変化からは、植物生体内成分の種類と量の情報を得ることができる。かつ、②パルス誘起時の蛍光波形の時間変化（寿命）からは、フェムト秒レーザー（ＡＥＲＩ・ＨＥＬ）ではナノ秒（ｎｓ）乃至フェムト秒（ｆｓ）程度の時間領域におけるエネルギー移動、電荷移動速度や反応中心の酸化還元状態、更には成分分子のおかれた現境に依存した光合成反応過程に関する植物生理生態情報が得られる。これにより、植物・バイオ資源育成環境（具体的には農作物の育成具合、収穫時期・収穫量）を推定・評価することが可能となる。

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人工進化研究所と弊所が国土強靭化ソリューションのオプション装備として提供する上記衛星光電子工学技術応用レーザー誘起植物蛍光計測モジュールを実装することで、上記実験結果から、大規模農園、人間の立ち入り調査が難しいアマゾン等の広大な森林・ジャングルにおける植物生育中の水ストレスや葉内成分量などの推定指標を人工衛星上からリモートセンシングで得ることができるようになる。

　かつ、地上植生（vegetation）の光合成能力（photosynthetic capacity 光合成活性の潜在的能力：環境要因が光合成を律速しない理想的な条件のもとで測定された光合成速度）の指標となる太陽光誘起植物蛍光の推定も可能となる。これにより、植物・バイオ資源育成環境（具体的には農作物の育成具合、収穫時期・収穫量）を推定・評価することが可能となる。

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　さらに、上記衛星光電子工学技術応用レーザー誘起植物蛍光計測モジュールを用いることで、二酸化炭素やメタンの都市大気、森林火災など、また、相関規模の輸送による変動などの様々な現象検出や大気輸送モデルのインバージョン解析による地域フラックスの推定なども併せて可能となる効果もある。

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　上記衛星光電子工学技術応用レーザー誘起植物蛍光計測モジュールでは、二酸化炭素、メタン、水蒸気、太陽光誘起植物蛍光に加えて一酸化炭素の推定と検証を行うことも併せて可能となる。衛星光電子工学応用赤外（IR）分光・FT-IR分光レーザーリモートセンシングモジュールと併せて実装することで、地球温暖化の原因とされている温室効果ガスの推定と検証を行うことが可能となる。

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人工進化研究所と弊所が提供する人工衛星搭載型植物・バイオ資源育成環境評価システムは、植物生理生態情報を２４時間常時・リアルタイム・in situ数値化・可視化して植物・バイオ資源育成環境を２４時間常時、②リアルタイム、かつ③in situで把握することが可能となる。

本研究は、植物・バイオ資源育成環境（具体的には農作物の育成具合、収穫時期・収穫量）の監視の体制の革新的進歩を実現するものである