紫外線における時間領域天文学の開拓

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04829
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 谷津 陽一 東京工業大学, 理学院, 助教 (40447545)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 紫外線 / 重力波 / 重力崩壊型超新星 / ショックブレイクアウト / 超小型衛星 / キューブサット

研究実績の概要

【サイエンス戦略の検討】カリフォルニア工科大Shri Kulcarniに主導してもらい、超小型衛星で可能な科学について議論を行った。メインターゲットである重力波についてはGW170817をベンチマークとしてLIGOの観測レンジをフルカバーする100平方度・20mag(AB)＠30分積分を目標感度と設定した。この性能は超新星の初期放射サーベイにも威力を発揮し、全く新しい知見を得られる。観測戦略として、1周回あたり4点を繰り返し撮影し、95分ケイデンスで19.5mag、1日ケイデンスで20.5等級の超新星サーベイを実施する。同一視野の観測は3週間継続し、その後地球の公転に合わせて20°東へ視野へ移行し、年間6800平方度をサーベイする。さらに、北天ではM31、南天ではLMCを重点観測領域とし、古典新星などの突発天体検知も行う。
【光学系初期検討】上記ミッション要求を達成する光学系の検討を行った。カセグレンタイプと屈折光学系を検討し、最終的に口径8cmの望遠鏡を採用し、その設計検討、レンズ保持機構の環境試験を実施した。
【衛星システム設計】 光学系の外形が確定しており、衛星バスも含めて6Uサイズキューブサットに収めるめどが付きつつある。通信については、観測成果の確実にするため、北極周辺の民間通信局を利用することで、生データを確実にダウンリンクできる。一方で、軌道上からの変動天体位置速報配信にはGlobalstar等の衛星電話通信網を利用することで、全球の90％近くをカバーできる。総務省との交渉に向け準備を進めている。これら衛星全体の概念設計を文書にまとめフライトモデル製造と運用、通信費を獲得すべく宇宙科学研究所の小規模プロジェクトとして本ミッションを提案した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究計画は時間領域天文学の空白を埋める目的で波長帯を選択したこともあり、理論系研究者からの期待が極めて大きく、観測戦略の議論に多大な協力が得られた。このため、超小型衛星という制約があるにもかかわらず、さまざまなサイエンスケースを検討することができた。結果として、センサ技術者の独りよがりでない「科学ミッション」として費用対効果の極めて高い衛星案が実現した。
一方の衛星バス設計については、衛星設計コンテストの設計解析書をベースに、6Uへのバスサイズを変更し、設計成立性を最優先とした概念設計を行うことが出来た。この設計の過程では、2017年度に参加したユタ州立大学でのSmallSatConferenceで得た技術動向などの諸情報、人脈を最大限活用出来たことも大きい。

今後の研究の推進方策

概念設計と光学系の仕様が固まったため、センサ系の開発に着手する。センサは紫外線様の特殊なセンサをJPLに提供してもらう必要がある。これは現時点で試作段階であり、電気的IFが確定し次第FrontEnd基板を設計する。
この間、開発を止めないために、同規模のCMOSセンサでDAQを開発しフライトソフトウェアの開発を進める。

プロジェクトとしては、衛星全体の概念設計がほぼ完了し、宇宙研小規模プロジェクトの審査がミッション定義審査相当の関門となる。これをパスすることで、通常は実機開発に移行するが、本計画は可能な限り早いフライト実証が求められるため、並行して衛星バスの設計を進める。

備考

革新的衛星技術実証1号機のプレスリリースを東工大から2回、JAXAから2回、東工大の研究特集ページ1回、協力企業の研究紹介ページで一回紹介されました。革新技術実証では紫外線衛星にもちいるフライトソフトウェアの実証を行っており、本プロジェクトへのつながりにも言及しています。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア工科大/NASAジェット推進研究所/NASAゴダードスペースフライトセンター(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア工科大/NASAジェット推進研究所/NASAゴダードスペースフライトセンター
• [雑誌論文] Conceptual design of a wide-field near UV transient survey in a 6U CubeSat (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu; Toshiki Ozawa; Kenichi Sasaki; Hideo Mamiya; Nobuyuki Kawai; Yuhei Kikuya; Masanori Matsushita; Saburo Matunaga; Shouleh Nikzad; Pavaman Bilgi; Shrinivas R. Kulkarni; Nozomu Tominaga; Masaomi Tanaka; Tomoki Morokuma; Norihide Takeyama; Akito Enokuchi
  • 雑誌名: Proceedings Volume 10699, Space Telescopes and Instrumentation 2018: Ultraviolet to Gamma Ray; 巻: 106990E ページ: 12
  • DOI: https://doi.org/10.1117/12.2313026
  • 国際共著
• [学会発表] 突発天体探査のための超広視野紫外線サーベイ計画 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、間宮英生、小澤俊樹、河合誠之、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、S.R.Kulkarni、P Bilgi、S.Nikzad、新谷勇介、菊谷侑平、松永三郎、武山芸英、江野口章人
  • 学会等名: 超小型衛星利用シンポジウム
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのためのキューブサットの開発 II (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一, 間宮英夫, 小澤俊貴, 河合誠之, 新谷勇介, 菊谷侑平, 松永三郎, 冨永 望, 田中雅臣, 諸隈智貴, Shouleh Nikzad, Pavaman Bilgi, Shrinivas Kulkarni, 武山芸英, 江野口章人
  • 学会等名: 日本天文学会2019春季年会
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのための超小型衛星開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、小澤俊貴、間宮英生、河合誠之 、 菊谷侑平、松下将典、松永三郎 、S. Nikzad, P. Bilgi, S.R. Kulkarni、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、坂本貴紀、N. Vasquez
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学連絡会研究会（2018）
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのためのキューブサット開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、間宮英生、小澤俊貴、河合誠之、 菊谷侑平、松下将典、松永三郎、 冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、S. Nikzad、P. Bilgi、S.R. Kulkarni、坂本貴紀、武山芸英、江野口章人
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] WIDE-FIELD UV SURVEY FOR THE EARLY PHASE EMISSION FROM GW SOURCES (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu, Nobuyuki Kawai, Saburo Matunaga, Shouleh Nikzad, Shrinivas Kulkarni, Nozomu Tominaga, Yuhei Kikuya, Pavaman Bilgi, Masanori Matsushita, Masaomi Tanaka, Tomoki Morokuma, Hideo Mamiya, Yusuke Shintani, Norihide Takeyama, Akito Enokuchi
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Status report of the Wide-Field UV Space Telescope (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Yatsu, T. Ozawa, H. Mamiya, N. Kawai, S. Matunaga, S. Nikzad, P. Bilgi, S. Kulkarni, N. Tominaga, M. Tanaka, T. Morokuma, T. Sakamoto, N. Vasquez, on behalf of Hibari team
  • 学会等名: GW Genesis Annual meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Micro-satellite for Ultraviolet Transient Exploration (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Yatsu, T. Ozawa, S. Harita, N. Kawai, K. Tawara, S. Matunaga, S. Nikzad P. Bilgi, S. Kulkarni, N. Tominaga, M. Tanaka, T. Morokuma, T. Sakamoto, N. Vasquez, on behalf of Hibari team
  • 学会等名: Astrorob2017
  • 国際学会
• [学会発表] 超小型衛星による広視野・紫外線サーベイ (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一、小澤俊貴、間宮英生、河合誠之、菊谷侑平、松永三郎、S.Nikzad、P.Bilgi、S.R.Kulkarni、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、坂本貴紀、N.Vasquesz
  • 学会等名: 2017GRB研究会
  • 招待講演
• [備考] 深層学習でリアルタイム軌道上画像識別を実現
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2018/043225.html
• [備考] 研究テーマを宇宙で実証 JAXAのイプシロンロケット4号機で打上げへ
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/043335.html
• [備考] 宇宙に行くOlive、重力波を生んだブラックホール衝突の謎に挑む
  • URL: https://special.nikkeibp.co.jp/atcl/TEC/16/090700042/120900006/?P=2
• [備考] 深層学習を用いた画像認識技術
  • URL: http://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/interview/01/interview07.html
• [備考] Microsatellites in Tokyo Tech
  • URL: https://www.titech.ac.jp/english/research/stories/space_and_satellite.html
• [産業財産権] 画像処理装置 (2018)
  • 発明者名: 谷津陽一、岩崎陽平、菊谷侑平、松永三郎
  • 権利者名: 谷津陽一、岩崎陽平、菊谷侑平、松永三郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2018-139611
• [産業財産権] 画像処理装置 (2018)
  • 発明者名: 谷津陽一
  • 権利者名: 谷津陽一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2018-134620