FOCAL（宇宙船）

FOCAL （ Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lensの頭文字）は、太陽を重力レンズとして利用する宇宙望遠鏡の提案です。重力レンズ効果はアルバート・アインシュタインによって初めて導き出され、^[¹^]、太陽重力レンズ探査ミッションの概念はフォン・R・エシュレマン教授によって初めて提案され、^[²^] 、イタリアの天文学者クラウディオ・マッコーネ^[³^]らによってさらに分析されました。^[⁴^]

太陽を重力レンズとして利用するには、望遠鏡を太陽から最低550天文単位の距離まで送る必要があり、 ^{[ 3 ]}^:4–7非常に高い信号増幅が可能になる。例えば、203GHzの波長では、1.3·10 ¹⁵の増幅が可能になる。^{[ 5 ]}マッコーネは、これで太陽系外惑星の表面の詳細な画像を得るのに十分であると示唆している。^{[ 6 ]}

ミッションのその他の用途

太陽をレンズとして使わなくても、FOCALは他の方法では不可能な様々な測定を行うことができます。別の望遠鏡を使用して視差によって恒星の距離を測定すると、550 AUの基線を使用して天の川のすべての恒星の正確な位置を測定し、^{[ 3 ]}^：18さまざまなさらなる科学的発見が可能になります。^{[ 3 ]}^{: 18–22}また、星間物質の研究、^{[ 3 ]}^{: 22}太陽圏の調査、^{[ 3 ]}^{: 27}重力波の観測、^{[ 3 ]}^{: 25}重力定数の変化の確認、^{[ 3 ]}^{: 25}宇宙赤外線背景放射の観測、^{[ 3 ]}^{: 26}太陽系内の惑星間塵の特性評価、^[³^]^{: 27–28}太陽系の質量のより正確な測定^[³^]^{: 26}などを行うこともできます。

制限事項

FOCALは既存の技術を必要としませんが、様々な制限があります。この期間と距離の宇宙ミッションはこれまで試みられたことがありません。比較のために言うと、ボイジャー1号とボイジャー2号の探査機は、 2019年時点でそれぞれ147 AUと122 AUの距離にいます。^{[ 7 ]}重力レンズは後ろにある物体を曲げてしまうため、望遠鏡からの画像の解釈は困難です。^{[ 5 ]} FOCALは、その視点から太陽の真後ろにある物体しか観測できないため、観測する物体ごとに新しい望遠鏡を作る必要があります。^{[ 3 ]}^{: 33}^{[ 5 ]}

重力レンズ望遠鏡の技術に対する批判はランディスによってなされた。^{[ 8 ]}ランディスが指摘する問題点としては、太陽コロナの干渉によって望遠鏡の信号対雑音比が悪くなること、ターゲットの高倍率によってミッションの焦点面の設計が難しくなること、そしてレンズ固有の球面収差の分析によって解像度が制限されることなどが挙げられる。

参考文献

^アインシュタイン、アルバート (1936). 「重力場における光の偏向による恒星のレンズ作用」. Science . 84 (2188): 506– 507. Bibcode : 1936Sci....84..506E . doi : 10.1126/science.84.2188.506 . PMID 17769014 .
^ Eshleman, VR (1979). 「太陽の重力レンズ：星間距離における観測と通信の可能性」. Science . 205 ( 4411): 1133– 1135. Bibcode : 1979Sci...205.1133E . doi : 10.1126/science.205.4411.1133 . ISSN 0036-8075 . PMID 17735051. S2CID 27692082 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^lクラウディオ・マコーネ（2009年6月9日）『深宇宙飛行と通信：太陽を重力レンズとして利用する』ベルリン：シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア。ISBN 9783540729426. 2015年1月18日閲覧。
^ Turyshev, SGとAndersson, BG.、「550AUミッション：批判的議論」、Mon. Not. R. Astron. Soc. 341、pp. 577–582 (2003)。
^ ^a ^b ^c Chorost, Michael (2013年6月26日). 「70億マイルの望遠鏡」 . The New Yorker .
^ Villard, Ray (2011年1月10日). 「太陽を拡大鏡として使う」 . 2014年5月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^最も遠い宇宙探査機。
^ランディス、ジェフリー・A.、「太陽の重力焦点へのミッション：批判的分析」論文AIAA-2017-1679、AIAA科学技術フォーラムおよび博覧会2017、テキサス州グレイプバイン、2017年1月9～13日。arXiv.orgのプレプリント（2016年12月24日アクセス）。

9. Maccone Claudio、「重力レンズとしての太陽：提案された宇宙ミッション」、IPI Press、Aurora、1997 年。

外部リンク

ポール・ギルスター（2006年8月18日）「FOCALミッション：太陽の重力レンズへ」ケンタウリ・ドリームス
「太陽の重力焦点への宇宙ミッション」 MITテクノロジーレビュー、2016年4月26日。

[1] アインシュタイン、アルバート (1936). 「重力場における光の偏向による恒星のレンズ作用」. Science . 84 (2188): 506– 507. Bibcode : 1936Sci....84..506E . doi : 10.1126/science.84.2188.506 . PMID 17769014 .

[Eshleman1979-2] Eshleman, VR (1979). 「太陽の重力レンズ：星間距離における観測と通信の可能性」. Science . 205 ( 4411): 1133– 1135. Bibcode : 1979Sci...205.1133E . doi : 10.1126/science.205.4411.1133 . ISSN 0036-8075 . PMID 17735051. S2CID 27692082 .

[ESGL-3] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^lクラウディオ・マコーネ（2009年6月9日）『深宇宙飛行と通信：太陽を重力レンズとして利用する』ベルリン：シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア。ISBN 9783540729426. 2015年1月18日閲覧。

[4] Turyshev, SGとAndersson, BG.、「550AUミッション：批判的議論」、Mon. Not. R. Astron. Soc. 341、pp. 577–582 (2003)。

[NY-5] Chorost, Michael (2013年6月26日). 「70億マイルの望遠鏡」 . The New Yorker .

[6] Villard, Ray (2011年1月10日). 「太陽を拡大鏡として使う」 . 2014年5月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[7] 最も遠い宇宙探査機。

[8] ランディス、ジェフリー・A.、「太陽の重力焦点へのミッション：批判的分析」論文AIAA-2017-1679、AIAA科学技術フォーラムおよび博覧会2017、テキサス州グレイプバイン、2017年1月9～13日。arXiv.orgのプレプリント（2016年12月24日アクセス）。

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