光赤外専門委員会資料2003.6.13
JASMINE計画について
(近赤外線高精度位置天文観測衛星計画)
ーJapan Astrometry Satellite Mission for INfrared Exploration-
郷田直輝(国立天文台)
+JASMINEチーム
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§1.JASMINEが狙うサイエンス:銀河系とは何か?
銀河系を知る
力学構造
自己重力多体系
の物理
長距離力系の
統計力学
星形成史
系内構成天体
銀河系形成史
恒星進化、惑星、
変光星、超新星、
連星系、褐色矮星、
暗黒物質
距離指標
宇宙初期での
銀河形成・進化
(近傍宇宙論)
宇宙の
構成天体
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★位置天文精度:1ミリ秒角(1mas)
10マイクロ秒角(10μmas)の時代へ(天文学の大革命)
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§2.JASMINE計画について
(I)概要
★位置天文精度:約10万分の1秒角
天文学の大革命!
(K≦12等級 or z≦15.5等級で達成)
★ターゲット:バルジ、ディスク
銀河形成史の“化石”の宝庫
近赤外線(1μm or 2μm)
可視光より遙かに多くのバルジ、ディスクの星を観測可能
(可視光に比べてダストによる吸収の影響が少ない)
★打ち上げは、約10年先を目標
★世界で唯一。日本独自の計画。
欧米は可視光の計画: GAIA(ESA), SIM(NASA)
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(III)JASMINE での観測方法と仕様概要
位置天文観測の精度
N:星の光子数
 ~/D N
大きな Nが必要
大きな視野
大口径の鏡
多くの検出器を並べる
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(IV)望遠境の仕様(K-bandとz-bandの両方を平行して検討)
○ 光学系:Korsh系が有力候補
○主鏡のサイズ:D=2mの円形(中心に直径0.7mの穴)
○焦点距離:65.4m(K-band) or 67m(z-band)
○Astrometry用の有効な視野面積
(k-band)、   2.3 101 (z-band)
  1.7 101
○検出器:~40個(k-band)、~ 160個(z-band)
TDIモードを稼働
○ビーム混合鏡の設置:
同時に大角度(約90度)離れた領域の星を測定
○絶対的な年周視差を得るため
○衛星回転則のずれを観測データを用いて自己完結
的に測定可能
*2枚の鏡に対して、焦点面は共有する
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JASMINEの光学系(矢野氏設計)
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JASMINE光学系のspot diagram(矢野氏作成)
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JASMINE光学系のimage diagram(矢野氏作成)
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(VII)軌道とサーベイ方法
○軌道:Sun-EarthのL2point
○連続的にスキャン
*衛星のスピン回転の周期:
約3.7時間
*歳差運動の周期:
約28.6日
○銀河面付近を主に観測
サーベイ面積: 360   7
*太陽方向を見ないようにする
(春と秋は、銀河面方向。
夏と冬は、銀河面にほぼ
直交す る面方向を観測)
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開発状況と今後の検討
○サイエンスの検討:
*サイエンスワークショップの開催:
広い分野の研究と結びついている
*我々のチーム:銀河系の力学構造の構築方法等の検討
Torus Construction法による力学構造の構築と
星形成史の解明
*サイエンス班との協力
○衛星の仕様・精度評価、データ解析法
数値シミュレーター(UML、オブジェクト指向)
例:JASMINE仕様計算プログラム
○検出器の開発
(i)TDIモード可能な新しいK-band用アレイ検出器
(ii)1μm付近に感度のピークをもつ高感度
完全空乏型CCD (Hyper Suprime-Camと協力)
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○大型超軽量鏡の開発:SPICA、JTPF計画等とも
協力
○星像中心決定のアルゴリズム開発と地上実験
(月面天測望遠鏡計画チームと共同)
現在、1画素の1/300の精度達成
*より高精度かつより現実的な設定での実験を続行中
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○衛星システム(バス部)の設計:
ISASとの検討会:軌道、姿勢、熱構造など
NASDA(技術研究本部)との検討会開始:
衛星システム全体の問題点整理
○技術開発、実証実験
検出器、超軽量鏡、衛星システム、地上での実
験・検証、さらに、
超小型衛星(Pico-satellite)での実証
(Mini-JASMINE計画)の検討を開始
(東大工学部航空宇宙工学中須賀研との共同)
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CubeSat フライトモデル:XI-IV
(東大工学部中須賀研究室)
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CubeSat フライトモデル:XI-IV
(東大工学部中須賀研究室)
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★超小型衛星による実証実験
目的:スペースで、はじめてCCDのTDIモードを
用いたアストロメトリ観測を行う。
*ヒッパルコス衛星以降、GAIAまでサーベイ型ス
ペースアストロメトリ計画はなし。新しい技術の実
際のスペースでの技術的実証は本番までなし。
*少しでもいいから、ヒッパルコスの記録を塗り替え
られれば、さらに良い。世界最高精度の達成。
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★どこまでが可能か?(Mini-JASMINE計画)
例えば…
○CubeSat2クラス
○口径5cmの主鏡:屈折望遠鏡
ビーム混合鏡も設置。焦点距離1.67m。
○1K×1K(1.5cm×1.5cm)の検出器1個
ーーー>*理想的には、z=7magで0.5masを達成。
*任意の360°×7°の幅を半年(有効観
測時間)観測。地球周回軌道。
Mission lifeは約1年。
*衛星のスピン周期:0.4時間
*スピン軸の歳差周期:2.7日
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★中須賀研究室との検討を開始
Mini-JASMINEの仕様要求
衛星システムの詳細検討を開始
約2年から3年後の打ち上げを目標
*衛星設計コンテストにも参加
(東大工学部4年生7名+α)
プロジェクトマネージャー:永山(東大)
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◎2003年6月頃にJASMINEに関する詳細な
レポート(first proposal)を提出予定
(中間報告は一部配布済み)
今後ともご支援、ご協力をよろしく
お願いします。
★JASMINEのホームページアドレス
http://www.jasmine-galaxy.org/index-j.html
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Jasmine
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ダウンロード

郷田(pptファイル、1.81MB)