Research activity information

• Mar. 2026 神戸大学, 博士学生優秀研究論文賞, Electrostatic Charging of Lunar Cavities Governed by the Flow‐to‐Thermal Speed Ratio: 3D PIC Simulations and a Free‐Fall Model

  中園 仁

  共同研究・競争的資金等の業績IDIRI


• Mar. 2023 神戸大学大学院システム情報学研究科, 研究科長表彰

  中園 仁

• Electrostatic Charging of Lunar Cavities Governed by the Flow‐to‐Thermal Speed Ratio: 3D PIC Simulations and a Free‐Fall Model

  J. Nakazono, Y. Miyake, W. J. Miloch

  AbstractWe use Particle‐In‐Cell (PIC) simulations to investigate the charging characteristics inside deep cavities on the lunar surface under the solar wind plasma conditions. Specifically, we systematically study the dependence of the cavity bottom potential on plasma flow velocity and cavity aspect ratio. In light of prior results indicating that the charging characteristics are predominantly determined by the cavity aspect ratio, the present analysis employs a rectangular shape for the cavity with a width smaller than the local Debye length. Three flow regimes are then defined according to the ordering among the bulk flow velocity () and the ion thermal velocity () and the electron thermal velocity (); low (), medium (), and high (). Accordingly, the charging characteristics differ across the regimes. In the low‐flow velocity regime, the influx of electrons dominates over the influx of ions, resulting in the development of a negative potential at the bottom. In the medium‐flow velocity regime, most electrons are lost to the side walls, while ions tend to reach the bottom. This results in the development of a positive potential at the cavity bottom. In the high‐flow velocity regime, the influx of ions saturates while the influx of electrons becomes comparable to that of ions, resulting in the bottom potential converging to zero. These results provide significant insight into the electrostatic environment related to the complex morphology of the lunar surface, formed as a result of interactions with the space plasma.

  Oct. 2025, Journal of Geophysical Research: Space Physics, English, International magazine

  Scientific journal

  Link to Kobe Univ. Repository (Kernel)


• Size‐Dependent Surface Charging of Lunar Cavities Exposed to the Solar Wind

  J. Nakazono, Y. Miyake

  Feb. 2025, Journal of Geophysical Research: Space Physics

  Scientific journal


• Micro-scale Electrostatic Structures formed on the Rough Surfaces of the Moon

  Y. Miyake, J. Nakazono, Y. Miyoshi, Y. Harada, M. N. Nishino, S. Kurita, S. Kasahara, H. Usui, A. Nagamatsu, S. Nakamura

  Oct. 2024, arXiv:physics, 2410.05913, English

  Research society


• Unconventional Surface Charging within Deep Cavities on Airless Planetary Bodies: Particle-in-Cell Plasma Simulations

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  Nov. 2022, Journal of Geophysical Research: Planets

  Scientific journal

• Particle Simulations on Space Plasma Interactions with Solar System Small Bodies

  三宅洋平, 臼井英之, 原田裕己, 西野真木, DESAI Ravindra, ZHANG Zeqi, 中園仁, 釜江祥史, 寺田大樹, 宮城紀花, 早稲田卓, 川村峻介, 酒谷龍生, 田中唯逸

  2024, 京都大学電波科学計算機実験共同利用研究成果報告書(Web), 2023


• Lunar plasma and electrostatic environment: numerical approach and its future prospects

  Yohei Miyake, Jin Nakazono

  15 May 2023


• Current Status and Prospects of Lunar Surface Charging Environment Research for Future Exploration

  三宅洋平, 中園仁, 早稲田卓, 宮城紀花

  2023, 宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM), 67th


• Particle Simulations on Space Plasma Interactions with Solar System Small Bodies

  三宅洋平, 臼井英之, 西野真木, 寺田直樹, 田邊正樹, DESAI Ravindra, ZHANG Zeqi, 高木淳也, 中園仁, 早稲田卓, 釜江祥史, 寺田大樹

  2023, 京都大学電波科学計算機実験共同利用研究成果報告書(Web), 2022


• Particle Simulations on Space Plasma Interactions with Solar System Small Bodies

  三宅洋平, 臼井英之, 小嶋浩嗣, 西野真木, 寺田直樹, 岡村美穂, 中澤和也, 室賀健太, 高木淳也, 中園仁, 田邊正樹

  2022, 京都大学電波科学計算機実験共同利用研究成果報告書(Web), 2021


• Numerical Simulations on Surface Charging Properties of Lunar Surface Cavities

  中園仁, 三宅洋平, 臼井英之

  2021, 日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2021

• Ion-Driven Positive Charging in Sub-Debye-Scale Confined Gaps Between Densely Packed Spheres

  Jin Nakazono, Wojciech J. Miloch

  XXXVIth URSI General Assembly and Scientific Symposium (URSI GASS 2026), Aug. 2026, English, Poland, International conference, Co-authored internationally

  Oral presentation


• Geometric Control of Surface Charging on Airless Bodies: Cavities, Particle Layers, and Lunar Pits

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  AOGS 23rd Annual Meeting (AOGS2026), Aug. 2026, English, Japan, International conference

  Oral presentation


• 将来の月有人探査・活動に向けた月面静電気環境研究

  三宅 洋平, 中園 仁

  LUNAR FRONTIER 2026（神戸×鳥取宇宙研究交流シンポジウム）, Jul. 2026, Japanese, 鳥取大学、神戸大学, 鳥取大学鳥取キャンパス（鳥取県鳥取市）, Japan, Domestic conference

  [Invited]

  Invited oral presentation


• Topography-driven Positive Charging in Lunar Cavities and Pits and Its Implications for Exploration

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  JpGU-AGU Joint Meeting 2026, May 2026, English, Japan, International conference

  [Invited]

  Invited oral presentation


• 月面微小隕石衝突に起因する局所電場と電子エネルギースペクトル変調

  清水 玲都, 中園 仁, Wojciech Miloch, 岩本 昌倫, 臼井 英之, 三宅 洋平

  第27回惑星圏シンポジウム(SPS2026), Mar. 2026, Japanese

  Poster presentation


• 電子・イオン侵入非対称性による月面空洞底部の正帯電形成

  中園 仁, 三宅洋平, Wojciech Miloch

  第27回惑星圏シンポジウム(SPS2026), Mar. 2026, Japanese

  Poster presentation


• KAGUYA電子エネルギースペクトルのk-means分類と地殻磁場との相関

  中園 仁, 原田 裕己, 加藤 正久, 三宅 洋平

  研究集会「宇宙地球環境の理解に向けての統計数理的アプローチ」, Feb. 2026, Japanese

  Oral presentation


• Ion-driven Charging on Lunar Surface Cavities Dependent on Solar Wind Conditions: Parametric Study via the PIC Approach.

  Jin Nakazono, Yohei Miyake, Wojciech J. Miloch

  AGU Annual Meeting 2025, Dec. 2025, English, International conference

  Oral presentation


• Mechanisms of Ion-Driven Positive Charging in Lunar Cavities under Variable Flow-to-Thermal Speed Conditions

  中園 仁, 三宅洋平, Wojciech J. Miloch

  SGEPSS 2025年秋季年会（第158回総会・講演会・一般公開イベント）, Nov. 2025, Japanese

  Oral presentation


• Ion-driven Charging in Lunar Cavities Under Diverse Solar Wind Conditions: a Particle Simulation Study

  Jin Nakazono, Yohei Miyake, Wojciech J. Miloch

  Asia Oceania Geosciences Society 2025, Jul. 2025, English, Singapore, International conference, Co-authored internationally

  Oral presentation


• かぐや（SELENE）が観測した月周辺電子エネルギースペクトルの自動分類と地理的相関

  中園 仁, 三宅 洋平

  日本地球惑星科学連合2025年大会, May 2025, Japanese

  Oral presentation


• 月面近傍におけるラングミュアプローブ特性の数値実験

  谷口泰斗, 三宅洋平, 中園仁, 深澤伊吹, 臼井英之, 栗田怜, 小嶋浩嗣

  2024年度RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム, Mar. 2025, Japanese

  Oral presentation


• Surface charging characteristics of cavities formed on an irregular lunar surface: Dependence on cavity size

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  AGU Annual Meeting 2024, Dec. 2024, English, United States, International conference

  Poster presentation


• Anticipated Micro-scale Electrostatic Structures formed on the Rough Lunar Surface exposed to Space Plasma

  Yohei Miyake, Jin Nakazono, Jan Deca

  AGU Annual Meeting 2024, Dec. 2024, English, United States, International conference, Co-authored internationally

  Oral presentation


• 帯電・分極した固体天体レゴリスの動力学シミュレーションに向けた数値技術開発

  三宅 洋平, 高橋 昇大, 榊原 大和, 中園 仁

  地球電磁気・地球惑星圏学会2024年秋季年会, Nov. 2024, Japanese

  Poster presentation


• Multi-scale Electrostatic Structures on the Lunar Surface

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  2nd Lunar Plasma Interdisciplinary Network (LuPIN-2), Sep. 2024, English, Sweden, International conference

  Oral presentation


• 太陽風プラズマ条件下での月面空隙部帯電特性に関する数値シミュレーション

  中園仁, 三宅洋平

  第18回宇宙環境シンポジウム, Jul. 2024, Japanese

  Oral presentation


• Micro-scale Electrostatic Structures formed on the Rough Surfaces of the Moon

  Yohei Miyake, Jin Nakazono, Yoshizumi Miyoshi, Yuki Harada, Masaki N Nishino, Satoshi Kurita, Satoshi Kasahara, Satoko Nakamura, Aiko Nagamatsu, Hideyuki Usui

  17th Spacecraft Charging Technology Conference (SCTC), Jun. 2024, English, France, International conference

  Oral presentation


• Photoelectron dynamics and associated charging characteristics evolved on the rough surfaces of the Moon

  中園仁, 三宅洋平

  日本地球惑星科学連合2024年大会, May 2024, Japanese

  Oral presentation


• 太陽風に曝された月面凹凸部に生じる局所帯電の空間スケール・形状依存性

  中園仁, 三宅洋平

  第25回惑星圏研究会(SPS2024), Feb. 2024, Japanese

  Oral presentation


• 月表面構造がもたらす太陽風プラズマ駆動の帯電特性に関する粒子シミュレーション

  中園 仁, 三宅 洋平

  STEシミュレーション研究会：計算科学とデータ科学の融合に向けて, Dec. 2023, Japanese

  Oral presentation


• Solar Wind Driven Localized and Strong Electric Charging of Irregular Surfaces on the Moon

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  AGU Annual Meeting 2023, Dec. 2023, English, International conference

  Poster presentation


• 月面に設置された人工構造物の帯電特性に関するプラズマ粒子シミュレーショ ン評価

  宮城 紀花, 中園 仁, 早稲田 卓, 三宅 洋平

  第67回宇宙科学技術連合講演会, Oct. 2023, Japanese

  Poster presentation


• 月探査を見据えた月面帯電環境研究の現状と今後の展望

  三宅 洋平, 中園 仁, 早稲田 卓, 宮城 紀花

  第67回宇宙科学技術連合講演会, Oct. 2023, Japanese

  Oral presentation


• 太陽風プラズマ駆動の月微小空洞の局所的な表面帯電による静電的イオン散乱

  中園仁, 三宅洋平

  地球電磁気・地球惑星圏学会2023年秋季年会, Sep. 2023, Japanese

  Oral presentation


• 月局所磁化領域周辺の静電プラズマ環境に関する粒子シミュレーション

  早稲田卓, 三宅洋平, 中園仁

  地球電磁気・地球惑星圏学会2023年秋季年会, Sep. 2023, Japanese

  Oral presentation


• Numerical Analysis of Intense Surface Charging inside Deep Cavities on the Moon

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  35th URSI General Assembly and Scientific Symposium (URSI GASS 2023), Aug. 2023, English, International conference

  Oral presentation


• 太陽風による月面空洞表面帯電の上流プラズマ条件と空洞形状への依存性

  中園 仁, 三宅 洋平

  日本地球惑星科学連合2023年大会, May 2023, Japanese

  Oral presentation


• Lunar plasma and electrostatic environment: numerical approach and its future prospects

  Miyake, Y., Nakazono, J.

  EGU General Assembly 2023, Apr. 2023, English, International conference

  Poster presentation


• 月空洞表面における太陽風駆動の正帯電過程に関する粒子シミュレーション

  中園仁, 三宅洋平

  第24回惑星圏研究会(SPS2023), Feb. 2023, Japanese

  Poster presentation


• Numerical Simulations on Solar-Wind-Driven Surface Charging within Deep Cavities on the Moon

  Jin Nakazono, Yohei Miyake

  AGU Fall Meeting 2022, Dec. 2022, English

  Poster presentation


• 月面の凹凸に起因する非従来型帯電現象に関するプラズマ粒子シミュレーション

  中園仁, 三宅洋平

  地球電磁気・地球惑星圏学会第152回総会・講演会, Nov. 2022, Japanese

  Oral presentation


• 月面近傍プラズマ・静電気環境研究の最近の動向と今後の展望

  三宅洋平, 中園仁

  地球電磁気・地球惑星圏学会第152回総会・講演会, Nov. 2022, Japanese

  Oral presentation


• 表面形状に依存した非一様月面帯電に関する粒子シミュレーション

  中園 仁, 三宅 洋平

  日本地球惑星科学連合2022年大会, May 2022, Japanese

  Oral presentation


• 表面形状に依存した月面帯電非一様性の数値シミュレーション研究

  中園仁, 三宅洋平

  第23回惑星圏研究会(SPS2022), 2022, Japanese

  Oral presentation


• 太陽風プラズマによる月面帯電現象の表面形状への依存性

  中園仁, 三宅洋平, 臼井英之

  地球電磁気・地球惑星圏学会第150回総会及び講演会, Nov. 2021, Japanese

  Oral presentation

• Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences

  - Present

  IRI


• Japan Geoscience Union

  - Present

  IRI


• American Geophysical Union: AGU

  - Present

  IRI

• 将来探査に向けた月面帯電ホットスポット予測モデルの開発

  中園 仁

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 研究活動スタート支援, 神戸大学, 31 Jul. 2025 - 31 Mar. 2027


• 機械学習を用いた観測データ統合解析による変動宇宙プラズマ環境下の月面帯電構造の解明

  中園 仁

  名古屋大学宇宙地球環境研究所, 2026年度共同利用・共同研究（一般共同研究）, 神戸大学, Apr. 2026 - Mar. 2027, Principal investigator


• Analysis of the microstructural charging properties of the lunar surface using a multi-scale numerical model

  中園 仁

  Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Kobe University, 23 Apr. 2024 - 31 Mar. 2026


• 地形的特徴を考慮した変動宇宙放射線環境下での月面帯電解析

  中園 仁

  名古屋大学宇宙地球環境研究所, 名古屋大学宇宙地球環境研究所令和７年度奨励共同研究課題, 名古屋大学宇宙地球環境研究所, Apr. 2025 - Mar. 2026, Principal investigator


• 人類活動拠点としての月面環境の新描像を紐解くマルチスケール数理モデル研究

  中園 仁

  科学技術振興機構, 次世代研究者挑戦的研究プログラム（SPRING）, 神戸大学, Apr. 2023 - Mar. 2024, Others