大型紫外線光学赤外線サーベイヤ

大型紫外線光学赤外線サーベイヤ
LUVOIR-A天文台コンセプトのレンダリング
ミッションタイプ宇宙望遠鏡
オペレーター米航空宇宙局（NASA）
Webサイトwww.luvoirtelescope.org​​
ミッション期間5年（主ミッション）（提案）消耗品10年非保守部品の寿命目標25年
ミッション開始
発売日2039年（提案）
ロケットSLSブロック2（提案）、SpaceXスターシップ（提案）
軌道パラメータ
参照システム太陽-地球L2
主望遠鏡
タイプ多波長宇宙望遠鏡
直径8メートルまたは15.1メートル（26フィートまたは50フィート）[ 1 ]
波長紫外線、可視光線、赤外線
楽器
ミッション提案記章

大型紫外線光学赤外線サーベイヤー（LUVOIR、/ l uː ˈ v w ɑːr / ）は、NASAの科学技術定義チームのリーダーシップの下、NASAが開発中の多波長宇宙望遠鏡のコンセプトである。これは、米国科学アカデミーによる2020年の天文学および天体物理学10年サーベイの準備として検討された4つの大型天体物理学宇宙ミッションコンセプトの1つである。[ 2 ] [ 3 ]

LUVOIRは汎用観測衛星の構想ですが、その主要な科学的目標は、居住可能な可能性のある惑星を含む、幅広い太陽系外惑星の特性を明らかにすることです。また、再電離期から銀河の形成と進化、そして恒星と惑星の形成に至るまで、幅広い天体物理学の研究を可能にすることも目標としています。太陽系天体の強力な撮像観測と分光観測も可能となります。

LUVOIRは大型戦略科学ミッションであり、2020年代に開発開始が検討されていました。研究科学者のAki Roberge氏率いるLUVOIR研究チームは、LUVOIRの2つの派生型の設計を作成しました。1つは直径15.1 mの望遠鏡ミラー（LUVOIR-A）で、もう1つは直径8 mのミラー（LUVOIR-B）です。[ 4 ] LUVOIRは紫外線、可視光線、近赤外線の波長の光を観測できます。5年間にわたるLUVOIRミッションの概念研究に関する最終報告書は、2019年8月26日に公表されました。[ 5 ]

2021年11月4日、2020年天体物理学10年計画（Astrophysics Decadal Survey）は、「大型（口径約6メートル）赤外線・光学・紫外線（IR/O/UV）宇宙望遠鏡」の開発を推奨しました。その科学的目標は、太陽系外惑星における生命の兆候の探索と、幅広い変革をもたらす天体物理学の実現です。このミッションは、LUVOIRとHabExミッションの両方のコンセプトに基づいています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

背景

2016年、NASAは将来の大型戦略科学ミッションに向けて、 4つの異なる宇宙望遠鏡のコンセプトの検討を開始しました。 [ 9 ]これらは、居住可能な太陽系外惑星撮像ミッション（HabEx）、大型紫外線可視赤外線サーベイヤー（LUVOIR）、リンクスX線観測衛星（Lynx）、そしてオリジンズ宇宙望遠鏡（OST）です。2019年、4つのチームは最終報告書を米国科学アカデミーに提出しました。同アカデミーの独立した10年調査委員会は、 NASAにどのミッションを最優先すべきかについて助言しています。資金が確保されれば、LUVOIRは大型打ち上げロケットを使用して2039年頃に打ち上げられ、太陽・地球ラグランジュ点2の周りの軌道に乗せられる予定です。[ 5 ]

ミッション

LUVOIRとNASAが提案する他の宇宙望遠鏡（ Lynx、HabEx、Origins）の比較

LUVOIRの主な目的は、太陽系外惑星、宇宙の起源、そして太陽系の探査です。[ 4 ] LUVOIRは、太陽系外惑星の大気と表面の構造と組成を分析することができます。また、遠方の太陽系外惑星の大気中の生命に由来するバイオシグネチャーを検出することもできます。 [ 10 ]注目されている大気中のバイオシグネチャーには、CO2、CO、分子状酸素（O2）、オゾン（O3）、水（H2O）、メタン（CH4LUVOIRの多波長観測能力は、主星の紫外線放射が居住可能な惑星の大気の光化学反応をどのように制御するかを理解する上で重要な情報も提供するだろう。LUVOIRはまた、太陽系をより広い惑星系の文脈に位置付けることを目標に、幅広い特性（質量、主星の種類、年齢など）にわたる多数の太陽系外惑星を観測する。5年間の主要ミッションにおいて、LUVOIR-Aは54個の居住可能な可能性のある太陽系外惑星を特定・研究する予定であり、LUVOIR-Bは28個の特定が見込まれている。[ 1 ]

天体物理学の研究範囲には、宇宙の遠い空間と時間の構造の探究、銀河の形成と進化、恒星と惑星系の誕生などが含まれます。

太陽系研究の分野では、LUVOIRは木星の可視光で最大約25kmの解像度で撮像でき、木星、土星、天王星、海王星の大気のダイナミクスを長期にわたって詳細に監視することができます。近い将来に宇宙船が訪れることのない太陽系の彗星、小惑星、衛星、カイパーベルト天体の高感度かつ高解像度の撮像と分光分析は、はるか昔に太陽系を形成したプロセスに関する重要な情報を提供します。さらに、LUVOIRは、特にエウロパとエンケラドゥスといった太陽系外縁部の海洋衛星からの噴煙を長期にわたって 研究するという重要な役割を担っています。

デザイン

ハッブル宇宙望遠鏡、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、LUVOIR-B、LUVOIR-Aの主鏡の比較
ハッブル宇宙望遠鏡、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、LUVOIR-B、LUVOIR-Aの主鏡の直接的な縮尺比較。

LUVOIRは、地球型太陽系外惑星の直接観測を可能にするため、 ECLIPS（Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems）と呼ばれるコロナグラフ装置を内蔵する予定です。小型のLUVOIR（LUVOIR-B）では、外部スターシェードの搭載もオプションとして用意されています。

研究対象となっているその他の候補科学機器としては、広視野近紫外線、可視光線、近赤外線カメラである高解像度イメージャー（HDI） 、LUVOIR紫外線多天体分光器であるLUMOS 、そして紫外線分光偏光計であるPOLLUXがあります。POLLUX（高解像度紫外線分光偏光計）は、フランスのCNESのリーダーシップと支援を受けて、欧州コンソーシアムによって研究されています。

この観測所は、遠紫外線から近赤外線までの波長の光を観測できる。地球のような太陽系外惑星のコロナグラフ観測に必要な極めて高い波面安定性を実現するために、[ 11 ] LUVOIRの設計には3つの原則が組み込まれている。第1に、観測所全体の振動と機械的擾乱が最小限に抑えられる。第2に、望遠鏡とコロナグラフの両方に、能動光学系による複数層の波面制御が組み込まれている。第3に、熱擾乱を制御するために、望遠鏡は正確に270 K（-3 °C、26 °F）に能動的に加熱される。LUVOIR技術開発計画は、NASAの天体物理学戦略ミッション概念研究プログラム、ゴダード宇宙飛行センター、マーシャル宇宙飛行センター、ジェット推進研究所、およびノー​​スロップ・グラマン・エアロスペース・システムズとボール・エアロスペースの関連プログラムからの資金提供によってサポートされている。

ルヴォワール-A

LUVOIR-Aは、以前は高解像度宇宙望遠鏡（HDST）として知られていましたが、2015年7月6日に天文学研究大学協会（AURA）によって提案されました。 [ 12 ]この望遠鏡は、直径15.1メートル（50フィート）の口径を持つ36の鏡セグメントで構成され、ハッブル宇宙望遠鏡よりも最大24倍鮮明な画像を提供します。[ 13 ] LUVOIR-Aは、私たちの近隣にある数十の地球型惑星を発見して研究するのに十分な大きさです。小さな銀河の核や、恒星と惑星に崩壊する途中のガス雲などの天体を分解することができます。[ 12 ]

HDSTの根拠は、NASAと国立科学財団に代わってハッブル宇宙望遠鏡などの天文台を運営するAURAが委託した、天文学の未来に関する報告書「宇宙の誕生から生命ある地球へ」の中で述べられている。[ 14 ]当初のHDST提案には、中心星からの光を遮り暗い惑星を見えやすくするディスクである内部コロナグラフと、同じ機能を果たすために数キロメートル前方に浮かぶスターシェードが含まれていた。 [ 15 ] LUVOIR-Aは折りたたむことができるため、幅8メートルのペイロードフェアリングのみが必要である。[ 5 ]初期費用は約100億ドルと見積もられており、[ 15 ]生涯費用は180億ドルから240億ドルと見積もられている。[ 1 ]

ルヴォワールB

LUVOIR-Bは、以前は先端技術大型口径宇宙望遠鏡（ATLAST）として知られており、[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] 、当初はハッブル宇宙望遠鏡（HST）とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の科学運用センターである宇宙望遠鏡科学研究所（Space Telescope Science Institute ）によって開発された8メートルのアーキテクチャです。 [ 20 ] LUVOIR-Aよりも小さいですが、JWSTよりも5～10倍優れた角度分解能と、HSTよりも最大2,000倍優れた感度限界を生み出すように設計されています。[ 16 ] [ 17 ] [ 20 ] LUVOIR研究チームは、この望遠鏡がHSTと同様に無人宇宙船またはオリオンまたはスターシップに乗った宇宙飛行士によって保守点検できると予想しています。カメラなどの機器は、部品の分析や将来のアップグレードのために交換され、地球に返却される可能性があります。[ 19 ]

当初のミッションコンセプトに使われた頭字語「ATLAST」は、HSTの後継機を決めるのにかかった時間を表す語呂合わせでした。ATLAST自体には、8メートル（26フィート）のモノリシックミラー望遠鏡、16.8メートル（55フィート）の分割ミラー望遠鏡、そして9.2メートル（30フィート）の分割ミラー望遠鏡という3つの異なるアーキテクチャが提案されていました。現在のLUVOIR-BアーキテクチャはJWSTの設計思想を受け継いでおり、基本的には6.5メートルの分割主鏡を持つJWSTの段階的に大型化された派生型です。太陽エネルギーで稼働し、内部コロナグラフまたは外部オカルターを使用することで、最大140光年（43パーセク）の距離にある長寿命恒星のハビタブルゾーンにある地球サイズの太陽系外惑星の大気と表面、自転速度、気候、居住可能性などを調査することができます。この望遠鏡により、研究者は地表の主要な特徴、雲量や気候の変化、そして潜在的には地表植生の季節変動に関する情報も得ることができる。[ 21 ] LUVOIR-Bは、業界標準の直径5メートル（16フィート）の打ち上げフェアリングを備えた大型ロケットで打ち上げられるように設計された。生涯コストは120億ドルから180億ドルと推定されている。[ 1 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c dカウフマン、マーク（2021年3月23日）「第二の地球を発見できる宇宙望遠鏡」エア＆スペースマガジン。 2021年5月24日閲覧。
  2. ^ Foust, Jeff (2019年1月21日). 「次なる偉大な宇宙観測所の選定」 . The Space Review . 2020年9月20日閲覧。
  3. ^ 「天文学と天体物理学に関する10年調査2020（Astro2020）」。米国科学・工学・医学アカデミー。2021年3月23日。 2021年5月24日閲覧。
  4. ^ a b Myers, JD 「NASA​​のLUVOIR公式ウェブサイト」NASA。パブリックドメインこの記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
  5. ^ a b c「LUVOIRミッションコンセプトスタディ最終報告書」luvoirtelescope.org.NASA . 2019年8月26日. 2021年5月24日閲覧。
  6. ^ Foust, Jeff (2021年11月4日). 「天体物理学の10年調査が主力宇宙望遠鏡計画を推奨」 . SpaceNews . 2022年4月12日閲覧。
  7. ^オーバーバイ、デニス(2021年11月4日). 「宇宙のための新たな10年計画 ― 天文学者の次の10年間の希望リスト：地球外生命と居住可能な惑星を探査するための2つの巨大望遠鏡と1つの宇宙望遠鏡」 .ニューヨーク・タイムズ. 2022年4月12日閲覧。
  8. ^スタッフ（2021年11月4日）「新たな報告書は天文学と天体物理学の次の10年の道筋を示し、将来の地上および宇宙望遠鏡、科学的優先事項、科学コミュニティへの投資を推奨」。米国科学・工学・医学アカデミー。 2022年4月12日閲覧。
  9. ^ Scoles, Sarah (2016年3月30日). 「NASA​​、次期主力宇宙望遠鏡を検討中」 . Scientific American . 2017年8月15日閲覧。
  10. ^ Trager, Rebecca (2018年3月7日). 「太陽系外惑星における生命の化学を探る」 . Chemistry World . 2021年5月24日閲覧。
  11. ^ 「NASA​​ 太陽系外惑星探査プログラム技術概要」。パブリックドメインこの記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
  12. ^ a b「AURA、将来の宇宙望遠鏡に関する調査を発表」AURA 、2015年7月6日。2017年2月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年7月24日閲覧。
  13. ^ディキンソン、デイビッド（2015年7月21日）「高解像度宇宙望遠鏡 ― ハッブルの後継機か？」スカイ＆テレスコープ誌。 2015年7月24日閲覧。
  14. ^ 「AURAレポート」。宇宙の誕生から生きている地球まで。2015年7月24日閲覧。
  15. ^ a bオーバーバイ、デニス（2015年7月13日）「2030年代の望遠鏡」ニューヨーク・タイムズ。ISSN 0362-4331。2015年7月24日閲覧。 
  16. ^ a b「NASA​​チームが新世界の観測計画を立てる」NASA 2014年7月23日。2021年5月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年12月5日閲覧。パブリックドメインこの記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
  17. ^ a bポストマン、マーク他 (2009年4月6日). 「先進技術大型口径宇宙望遠鏡（ATLAST）：今後10年間の技術ロードマップ」. Astro2010 10年委員会に提出されたRFI . arXiv : 0904.0941 . Bibcode : 2009arXiv0904.0941P .
  18. ^ Reddy, Francis (2008年8月). 「35年後、天文学はどこにいるだろうか?」.天文学.
  19. ^ a b「LUVOIR – デザイン」 NASA . 2020年4月1日閲覧。パブリックドメインこの記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
  20. ^ a b「ATLAST – 先進技術大型口径宇宙望遠鏡」宇宙望遠鏡科学研究所。2019年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年3月4日閲覧。
  21. ^ Postman, M.; Traub, WA; Krist, J.; et al. (2009年11月19日).先端技術大型口径宇宙望遠鏡（ATLAST）：居住可能惑星の特性評価. 居住可能惑星への道筋シンポジウム . 2009年9月14～18日. バルセロナ、スペイン. arXiv : 0911.3841 . Bibcode : 2010ASPC..430..361P .
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