SPICA（宇宙船）

SPICA
ミッションの種類赤外線天文学
運用者ESA / JAXA
ウェブサイトjaxa.jp/SPICA
ミッション期間3年間（科学ミッション）5年間（設計目標）[ 1 ] [ 2 ]
宇宙船の特性
打ち上げ質量3650kg [ 3 ]
ペイロード質量600kg
寸法5.9 x 4.5m [ 3 ]
電力14平方メートルの太陽光発電パネルから3kW [ 3 ]
ミッション開始
打ち上げ日2032年[ 4 ]
ロケットH3 [ 3 ]
発射場種子島、LA-Y
請負業者三菱重工業
軌道パラメータ
基準システム太陽-地球 L 2
体制ハロー軌道
時代計画
主望遠鏡
タイプリッチー・クレティアン
直径2.5メートル
集水域4.6 m 2 [ 5 ]
波長12μm（中赤外線）から230μm（遠赤外線）まで[ 1 ] [ 2 ]
計測機器
サファリ スピカ遠赤外線計測機器
SMI SPICA中間赤外線装置
B-BOP ボロメータと偏光子を備えた磁場探査機

宇宙赤外線望遠鏡（SPICA）は、成功を収めたあかり宇宙望遠鏡の後継機として提案された赤外線宇宙望遠鏡です。ヨーロッパと日本の科学者の共同研究で、2018年5月に欧州宇宙機関（ESA）によって、2032年に打ち上げられるコズミック・ビジョン計画の次期中型ミッション5（M5）の最終候補に選ばれました。 [ 6 ]当時、最終候補に挙がっていた他の2つの望遠鏡はTHESEUSとEnVisionで、後者は最終的にさらなる開発のために選ばれました。[ 7 ] SPICAは、以前のミッションであるスピッツァー宇宙望遠鏡とハーシェル宇宙望遠鏡の30～230μmのスペクトル線感度を50～100倍向上させる予定でした。 [ 8 ]

最終決定は2021年に下される予定だったが[ 4 ]、2020年10月にSPICAはM5ミッションの候補から外れたことが発表された。[ 9 ] [ 10 ]

歴史

日本では、SPICAは2007年に初めて提案され、当初は打ち上げロケットと軌道にちなんでHII-L2と呼ばれ、大型戦略Lクラスのミッションとして提案されました。 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]ヨーロッパでは、ESAのCosmic Visionプログラム（M1およびM2）に提案されましたが、[ 11 ] 2009年末のESAの内部レビューでは、ミッションの技術的準備が不十分であることが示唆されました。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

2018年5月、SPICAは2032年の打ち上げが提案されているコズミックビジョン中型クラスミッション5（M5）の最終候補3社のうちの1社に選ばれた。[ 4 ] ESA内では、SPICAは中型クラス5（M5）ミッションの競争に参加しており、費用上限は5億5000万ユーロであった。[ 17 ]

2020年10月に財政的制約によりM5の候補から外れた。[ 9 ]

概要

この構想は、欧州宇宙機関（ESA）と宇宙航空研究開発機構（JAXA）の共同事業でした。資金が調達されていれば、この望遠鏡はJAXAのH3ロケットで打ち上げられる予定でした

リッチー・クレティエン望遠鏡の2.5メートル鏡（ハーシェル宇宙望遠鏡の鏡よりも小さい）は、おそらくハーシェル望遠鏡での経験を持つESAによって炭化ケイ素で作られる予定だった。この宇宙船の主な任務は、星と惑星の形成の研究だった。銀河内の恒星の育成場、若い星の周りの原始惑星円盤、そして太陽系外惑星を検出することができ、後者2種類の天体については 独自のコロナグラフが役立つはずだった。

説明

この観測所は遠赤外線分光計を搭載し、 L2点のハロー軌道に配置することが提案されました。設計では、鏡を8 K（-265.15 °C）[ 2 ]以下に冷却するために、液体ヘリウムではなくV溝ラジエーターと機械式クライオクーラーが採用されました（従来のこの望遠鏡は、10～ 100μmの赤外線帯域（IRバンド）において大幅に高い感度を持つ、放射のみで冷却するハーシェルの鏡（約80K ）を搭載していた。この望遠鏡は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡よりも長波長の赤外線を観測することを目的としていた。その感度は、スピッツァー宇宙望遠鏡とハーシェル宇宙望遠鏡の両方を2桁以上上回っていたであろう。[ 2 ]

大口径低温望遠鏡

SPICAは、30分角の視野を持つ口径2.5mのリッチー・クレティアン望遠鏡を採用する予定でした。 [ 18 ]

焦点面観測装置
  • SMI（SPICA中間赤外線観測装置）：12～36μm
    • SMI-LRS（低分解能分光装置）：17～36μm。その目的は、遠方銀河の手がかりとなるPAHダストの放射と、恒星の周りの惑星形成領域からの鉱物の放射を検出することでした
    • SMI-MRS（中分解能分光法）：18～36μm。比較的高い波長分解能（R=2000）で線状放射に高い感度を持つことから、SMI-LRSで検出された遠方の銀河や惑星形成領域の特徴を明らかにすることが可能であった。
    • SMI-HRS（高分解能分光法）：12～18μm。極めて高い波長分解能（R=28000）を持つSMI-HRSは、恒星の周りの惑星形成領域における分子ガスのダイナミクスを研究することができる。
  • SAFARI（SPICA遠赤外線観測装置）: 35～230 μm
  • B-BOP（B-BOPは「B-fields with BOlometers and Polarizers」の略称）: [ 8 ] 100μm、200μm、350μmの3つの帯域で動作する撮像偏光計。B-Bopは銀河系のフィラメント構造の偏光マッピングを可能にし、フィラメントと星形成における磁場の役割を研究する。

目的

名称の通り、主な目的は宇宙論と天体物理学の研究を進歩させることでした。具体的な研究分野は以下のとおりです

  • 銀河の誕生と進化
  • 恒星と惑星系の誕生と進化
  • 物質の進化

発見科学

  • 第一世代（種族III）の恒星からの基底状態H2放射の放出に対する制約の設定
  • 太陽系外惑星および/または原始惑星系円盤中の原始物質の中間赤外線スペクトルにおけるバイオマーカーの検出
  • 近傍宇宙における銀河周囲のH2ハローの検出
  • コロナグラフ技術の十分な技術的発展により、最も近いいくつかの恒星のハビタブルゾーンにある惑星の画像化が可能になる。
  • 星間物質中の多環芳香族炭化水素（PAH）の遠赤外線遷移の検出。PAHを構成すると考えられ、近赤外線に特徴的な特性をもたらす非常に大きな分子は、遠赤外線において広範囲かつ極めて弱い振動遷移を示す。
  • 外部銀河の超新星における塵形成の直接検出と高赤方偏移銀河における大量の塵の起源の特定

参照

参考文献

  1. ^ a b「SPICA搭載機器」 JAXA . 2016年5月11日閲覧
  2. ^ a b c d SPICAミッション。SPICAホームページ。
  3. ^ a b c d SPICA – 大型極低温赤外線宇宙望遠鏡 隠された宇宙の姿を明らかに(PDF). PR Roelfsema, and al. arXive; 2018年3月28日. doi : 10.1017/pas.2018.xxx
  4. ^ a b c「ESA、3つの新たなミッションコンセプトを検討対象に選定」 2018年5月7日。 2018年5月10日閲覧。
  5. ^ SPICA/SAFARIファクトシート(PDF)
  6. ^ 「SPICA：初期宇宙を振り返る赤外線望遠鏡」 thespacereview.com 2020年5月4日. 2020年5月6日閲覧。
  7. ^ 「ESA、革新的な金星探査ミッションEnVisionを選択」 2021年6月10日。 2022年1月22日閲覧。
  8. ^ a bアンドレ博士;ヒューズ、A.ギエ、V.ブーランジェ、F.ブラッコ、A.ノートルムーシ、E.アルズーマニアン、D.モーリー、AJ。バーナード博士。ボンタン、S.リストチェッリ、I.ジラート、JM。モット、F.タシス、Ｋ．パンタン、E.モンメルル、T.ジョンストン、D.ガビシ、S.エフスタティウ、A.バス、S.ベテルミン、M.ビューター、H.ブレイン、J.フランチェスコ、J. ディ。ファルガローネ、E.フェリエール、Ｋ．フレッチャー、A.ガラメッツ、M.ガード、M.他。 （2019年5月9日）。 「SPICA-POL（B-BOP）による冷磁化宇宙の探査」オーストラリア天文学会出版物. 36 e029. arXiv : 1905.03520 . Bibcode : 2019PASA...36...29A . doi : 10.1017/pasa.2019.20 . S2CID 148571681 . 
  9. ^ a b「SPICAはESAのM5ミッション選定候補から外れた」 ESA、2020年10月15日。
  10. ^ 「SPICAはESAのM5ミッション選定候補ではなくなった」 ISAS 2020年10月15日閲覧。
  11. ^ a b SPICA – 現在の状況。JAXA。
  12. ^ 「宇宙論と天体物理学のための宇宙赤外線望遠鏡：惑星と銀河の起源を解明」。2011年7月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年5月17日閲覧。
  13. ^ Goicoechea, JR; Isaak, K.; Swinyard, B. (2009). 「SAFARIによる太陽系外惑星探査：SPICA用遠赤外線イメージング分光計」. arXiv : 0901.3240 [ astro-ph.EP ].
  14. ^ SPICA技術レビュー報告書。ESA。2009年12月8日。
  15. ^ 「SPICAのミッション」 SPICAウェブサイトJAXA。2011年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年1月11日閲覧。
  16. ^ 「SPICAミッションの新たなスタート」（PDF） JAXA、2014年2月。 2014年7月4日閲覧。
  17. ^ 「2029～2030年打ち上げ予定の中型ミッション（M5）の公募計画の発表」 2015年7月20日。 2022年1月22日閲覧。
  18. ^ 「SPICA搭載機器」www.ir.isas.jaxa.jp . 2016年5月2日閲覧。
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