| 研究課題/領域番号 |
26220703
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
大橋 隆哉 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (70183027)
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| 研究分担者 |
田原 譲 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10135296)
山崎 典子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (20254146)
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| 研究期間 (年度) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| キーワード | 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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| 研究実績の概要 |
2015年度は研究の2年目であり、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、望遠鏡の拡張案も考慮した上でペイロード部の熱設計を行った。今回は焦点距離 90 cm (従来は70 cm)で検討したが、望遠鏡をz軸方向へ縦に配置することで、イプシロン打ち上げとして収容可能であり、重量増加も10 kg程度に収まることが分かった。今後、焦点距離1.2 mの場合の検討も進める。
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)を引き続き進めた。積層配線を用いたTES素子では超伝導転移がうまく実現できない問題があり、配線のつけ方などの問題をさらに追求する必要が亜ある。技術。読み出し系も、Athena衛星を視野に入れた周波数分割方式での開発を進めた。
4回反射望遠鏡は名古屋大で開発を進めている。焦点距離1.2 mの拡張モデルについて、反射フォイル3層ほどハウジングに入れ、宇宙研の30 mＸ線ビームで性能評価を行ったところ、5.7分角 (HPD)の分解能を得た。目標は5分角以下であるため、ほぼ要求値を達成できた。ただ、拡張案では従来型よりも、小角度の反射が多くなるため、よい角分解能を得られるはずである。3分角を目標に、引き続き改良を行っていく。
この他に、イェール大学と協力し、ダークバリオン観測のシミュレーション計算の準備も進めた。また、DIOSには日米協力が必須であるため、NASAゴダード宇宙飛行センターのR. Kelley博士と相談し、米国側でのDIOSへのサポートや提案の進め方についていろいろな相談を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
DIOS衛星は2022年ごろの打ち上げを目指して、2016年度に募集される予定のJAXAイプシロンロケット 5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年度に衛星バスの検討を行い、成立性を確認できた。2015年度は、さらにペイロード熱設計の検討を行い、望遠鏡を縦置きにしてもイプシロンロケットの要求条件は満足することがわかった。この場合でも、放熱板を適当に配置することにより、熱設計の面でも大きな困難がないことがわかったのは進展である。今後は観測系を含めた詳細な構造設計と熱設計を1年以内の間に行う必要がある。
2. TESカロリメータと読み出し系の開発：日本独自のTESカロリメータと読み出し系の開発を進めているが、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氏とも打ち合わせを行ってきた。すでに2015年夏からNASAゴダード宇宙飛行センターの中で、DIOSの検討に対するサポートが始められていて、技術的にも人的にも米国の体制が整ってきたことは大きな進展である。
3. 4回反射望遠鏡：名古屋大学独自の開発により、拡張型の反射鏡がＸ線ビームに対してほぼ5分角という分解能を実現しており、要求値を満たす状況になってきている。米国の素子は1000素子程度も可能であるため、望遠鏡の分解能は3分角程度を目指して、引き続き開発を進めていくことになる。イプシロンロケットの打ち上げ能力が増強される見通しもあるため、重量増を考えても、一定の見通しは得られたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2016年度はDIOSをイプシロン5号機へ提案する年である。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メーカーに依頼して実施する。Ｘ線望遠鏡の焦点距離を1.2 mにした場合に重量が収まるかどう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り、2016年度の検討は特に困難はなく進められると考えている。ガンマ線バーストのＸ線残光を見られるよう、10 kg程度の小型のバーストモニターと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、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。この冷却系を用いた地上実験を実施しTESを含めたシステムとして完成させる。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を目指す。
3. 4回反射望遠鏡：焦点距離1.2 m、角分解能3分角という目標に近づけるために、フォイル数を増やし分解能も上げるための実験を実施する。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、進展は見込めると考えている。
なお、「ひとみ」衛星の回復が困難あるいは長時間を要することになる場合、DIOSをベースとしつつ、サイエンスの強調点を一部変更できるかどうかといった検討も行う可能性がある。
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