2021 Fiscal Year Research-status Report
MEMSミラーを用いた超小型宇宙望遠鏡用1秒角指向制御装置の研究
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21K14342
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藤田 伸哉 東北大学, 工学研究科, 特任講師 (90847279)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 宇宙望遠鏡 / 超小型衛星 / MEMSミラー / 系外惑星 / 姿勢制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、10kg級の超小型衛星でも指向精度1秒角が達成可能な宇宙望遠鏡を、MEMSミラーを使用して実現することにある。
1年目の本年度は当初の計画に基づき、主にMEMSミラーのフィードバック制御を行うための光学系の設計と実験を主に実施した。研究提案時の概念的な光学系の設計状態から各部の検討を詳細化し、概念実証機に相応しく市場での調達が容易な光学素子（レンズ、ミラー、カメラ、それらを保持する機械部品など）の条件を考慮して光学実験台上に実験光学系を構築した。光学性能（幾何収差、迷光対策等）については改良の余地が残るものの、当初の光路設計のコンセプトを満足する装置が構築でき、研究の方針に大きな誤りがないことが確認された。本実験装置による成果は2年目前半を目途に学会等での発表を計画する。MEMSミラー制御システムとは別に、観測された星を高精度（±30ppmが目標）で測光するための観測センサ系の研究開発も求められる。こちらは申請者が協力関係にある千葉工業大学惑星探査研究センターの天文観測の専門家と協力しCCDセンサの選定や熱制御に関する検討を進めている。
光学系と平行して望遠鏡が搭載される10kg級超小型衛星の姿勢制御システム自身の高度化も宇宙望遠鏡の実現には求められる。こちらは申請者の所属研究室が所有する人工衛星を使用して、姿勢センサのキャリブレーション手法やアクチュエータの制御方式について実際に軌道上実験を実施し、成果を国際学会にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究申請時の計画と比べて全体的に遅れが生じている。これはコロナ禍や国際情勢の不安定化に起因する世界的な半導体不足に大きく影響されているためである。通常であれば1週間程度で納品されるはずの部品が、半導体不足の影響により1年以上の納期に変更される例も度々あり、必要な部品がタイムリーに入手できずに試作評価に遅れが生じた。
実験の結果予期せぬ事態が発生する等の本来の研究に関わる問題はこれまで発生していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の2年目の想定では、1年目において研究室内の光学実験台上に構築した試験装置を衛星搭載を想定したプロトタイプへと改良する計画であった。しかし前述の通り半導体不足の問題は深刻であり、解消の目途も立っていない。特に、MEMSミラーを駆動するための高精度電流制御モジュール、高精度な測光を実現する観測用CCDセンサの調達が障害となると予想されている。
そこで2年目では当初の方針からやや方針を変更し、光学実験台上に構築した大型の装置での実験を継続する。その場合、3年目で実施予定であった屋外天体観測実験までに可搬式プロタイプが完成しない恐れがあるため、研究室内に疑似的に星像を再現する装置（スターシミュレータ）を構築する方針へと転換することを検討している。これにより実際の星空での観測実験が困難となる可能性が生じるが、一方で管理された環境で繰り返し実験を行うことが可能になるため、より定量的な評価につながるメリットもあると考えている。
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| Causes of Carryover |
購入を計画していたが世界的な半導体不足に起因して調達をあきらめざるを得ない物品が複数あり、研究計画ならびに支出計画を見直す必要があったため。
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Research Products
(3 results)
