2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26220703
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
大橋 隆哉 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (70183027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田原 譲 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10135296)
山崎 典子 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所 宇宙物理学系, 准教授 (20254146)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ダークバリオン / 銀河間物質 / 宇宙の大規模構造 / Ｘ線分光 / Ｘ線天文学 / 科学衛星 / マイクロカロリメータ / Ｘ線望遠鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2014年度は研究の初年度であり、DIOS衛星の検討、TESカロリメータおよび冷却系の開発、4回反射望遠鏡の開発の3つの課題に取り組んだ。DIOS衛星としては、従来のJAXA小型衛星バスとは独立に観測装置と共通系を合わせて、三菱電機に依頼して設計を行った。これにより衛星全体を小型化し、電子回路部の発熱も共通系と合わせて考えることで、熱設計もよい見通しが得られた。以前は片側4枚の太陽電池パドルが必要であったが、本検討により3枚でよくなるなど、設計が楽になるという結果が得られている。
TESカロリメータの開発は、積層配線を用いた多素子のカロリメータの開発 (首都大)と、周波数分割によるTES駆動の開発 (宇宙研)を進めた。積層配線技術を用いることでTESが超伝導転移することは確認できたが、多素子としていく上での再現性を確立する必要があり、引き続き産総研とも協力しながら開発を進めて行く。読み出し系では実際にTESカロリメータを用いた実験を行い読み出し多重度とノイズの関係を評価し、DIOSであれば16素子までのマルチプレクスが可能であるという結論が得られた。
4回反射望遠鏡は名古屋大で開発を進めている。反射フォイルを10層ハウジングに入れたテストモデルに対して、宇宙研の30 mＸ線ビームで性能評価を行い、8.8分角の分解能を得た。目標は5分角以下であり、まだ改良が必要ではあるが、シミュレーション計算と実験結果とを比較しながらフォイルの固定方法などの改良を進めて行く。なお、Ｘ線望遠鏡はベースラインの焦点距離が70 cmであるが、これを1ー1.2 mにまで拡張する案を検討している。ダークバリオンに対する高い感度を維持したまま，点源に対する面積を増加させるという利点があり、検討を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DIOS衛星は2021年ごろの打ち上げを目指して、2015年度に募集される予定のJAXAイプシロンロケット 4号機へ提案しようとしている。その観点から現在までの達成度を順調と判断する理由を述べる。
1. DIOS衛星の検討：衛星全体の構造と共通系の内容について、2014年度に三菱電気を中心に検討を進め、技術的には十分可能であり、イプシロンロケットの要求条件も満たすことがわかった。特に衛星バスと観測系を一体で考えることで、熱設計が従来の小型科学衛星バスよりも楽に行えるようになったことは大きな進展である。観測系を含めた構造設計と熱設計を2015年冬の提案時期までに一通り終える必要があるが、すでに小型衛星バスに基づいて成立性の検討を行った実績があるため、熱設計へ向けて大きな困難はないと考えている。
2. TESカロリメータと読み出し系の開発：DIOSへ搭載するためのTESの製作は日米共同で進めようと考えており、NASAゴダード宇宙飛行センターのR. Kelley氏とも何回か打ち合わせを行い、グループとしてDIOSへ協力してもらえることは確実となっている。首都大を中心に進めている積層配線技術や素子の評価方法などは、今後日米協力で素子製作を進める上でも大事な要素であり、本研究で着実に進展していると評価される。読み出し方式も、宇宙研グループが始めた周波数分割という方式が、2028年にヨーロッパが打ち上げるAthenaの基本読み出し方式として考えられており、開発が進んでいる。2014年度の開発で、S/Nの観点から16素子までマルチプレクスが可能とわかったことは大事な進展である。
3. 4回反射望遠鏡：名古屋大学独自の開発により、10枚ほどの反射鏡がＸ線ビームに対して10分角を切る分解能を実現しており、着実に5分角を期待できる状況まできている。これもよいペースで開発が進んだと評価される。
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| Strategy for Future Research Activity |
2015年度はDIOSをイプシロン4号機へ提案するという大事な年である。3つの項目について、推進方策を述べる。
1. DIOS衛星の検討：観測系を含めた熱設計と構造設計を提案の前に、メーカーに依頼して1度は行う。これまでの検討では最も厳しいと思われる項目は重量で、目標720 kgに対して余裕が20 kgしかないため、Ｘ線望遠鏡を大型にした場合に重量をどのように収めるかを検討する必要がある。関係メーカーはすでにDIOSの検討を行った経験があるため、2015年度の検討は問題なく進められると考えている。これに加えて、ガンマ線バーストのＸ線残光を見られるような高速姿勢制御の検討も進める予定である。
2. TESカロリメータと読み出し系の開発：TESについては積層配線を用いた素子製作の技術開発を引き続き進め、2015年度中には多素子のカロリメータでＸ線に対して性能を出すことが目標である。TESの性能試験を行うために、米NISTが開発している断熱消磁冷凍機を首都大へ購入する予定である。このシステムは米国でも高い実績があり、フライト用のTESの試験にも応用できるため、DIOSの開発に弾みがつくと期待される。読み出し系については、TESをつないだ状態で8素子のマルチプレクスを行いながら十分なエネルギー分解能を得ることが目的である。
3. 4回反射望遠鏡：10枚のフォイルで角分解能8分角という現状に対し、ミッション提案までにフォイル数を増やし分解能も上げるという目標を達成したい。名古屋大の開発は着実に進展しており、開発メンバーも充実してきているので、十分に進展は見込めると考えている。焦点距離を
1ー1.2 mに増加させるというのが大きな検討項目であるが、可能であれば、増強モデルに対してＸ線ビーム試験を行いたい。
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Research Products
(9 results)
