コロナと太陽圏を統合する偏光計

コロナと太陽圏を統合する偏光計（PUNCH）
PUNCH衛星は2025年1月にヴァンデンバーグ宇宙軍基地で打ち上げられる予定だ
名前エクスプローラー · SMEX-15
ミッションタイプ太陽物理学
オペレーター米航空宇宙局（NASA）
コスパーID
  • 2025-047A (NFI)
  • 2025-047B (WFI 1)
  • 2025-047D (WFI 2)
  • 2025-047C (WFI 3)
Webサイトパンチ.spaceops .swri .org
宇宙船の特性
宇宙船の種類オービター × 4
バスカスタム、CYGNSSの伝統
メーカーサウスウェスト研究所（SwRI）
打ち上げ質量各40 kg（88ポンド）、合計160 kg（350ポンド）
ミッション開始
発売日2025年3月12日 03:10:00  UTC (2025年3月11日 午後8時10分 PDT ) [ 1 ]
ロケットファルコン9ブロック5
発射場ヴァンデンバーグ、SLC-4E
請負業者スペースX
軌道パラメータ
参照システム地心軌道
政権太陽同期低軌道
高度570 km (350 マイル) [ 2 ]
楽器
狭視野イメージャー（NFI） – 衛星1基広視野イメージャー（WFI） – 衛星3基
ミッションの記章

コロナと太陽圏を統合する偏光計（PUNCH）は、SMEX-15としても知られ、太陽コロナの中央から太陽から1 AUまでの未踏領域を調査するためのNASAのミッションです。PUNCHの飛行資産は、継続的な3D深部撮影を通じて、コロナと太陽圏を単一の接続されたシステムの要素として観測する4つの超小型衛星の集合です。4つの超小型衛星は当初2023年10月に打ち上げられる予定でしたが、変更され、SPHEREx宇宙観測所と一緒に（相乗りで）ヴァンデンバーグ宇宙軍基地のファルコン9ブロック5ロケットで打ち上げられ、5つの衛星すべてが2025年3月11日に正常に展開されました。[ 3 ] [ 1 ] [ 4 ]

2019年6月20日、NASAはPUNCHとTRACERSが同機関の小型探査計画（SMEX）の次期ミッション候補に選ばれたと発表した。[ 5 ]

PUNCHは、コロラド州ボルダーにあるサウスウエスト研究所（SwRI）のクレイグ・デフォレスト氏が主導しています。打ち上げ費用を含め、PUNCHの資金は1億6500万ドル以下です。[ 5 ]

2025年4月14日、PUNCHは狭視野イメージャー（NFI）と3台の広視野イメージャー（WFI）のうち1台で最初の画像を撮影した。2日後、残りの2台のWFIが最初の画像を撮影した。[ 6 ]

ミッション

PUNCHミッションの主な目的は、「太陽コロナと太陽圏を統合する、マイクロスケールの乱流から地球規模の構造の進化に至るまで、スケールを越えた物理プロセスを完全に解明すること」である[ 7 ] 。言い換えれば、このミッションは太陽コロナがどのようにして太陽風になるのかを理解することを目的としている[ 8 ]。

2つの具体的な目的は、コロナ構造がどのようにして周囲の太陽風になるのかを理解することと、若い太陽風における過渡的構造の動的な進化を理解することです。[ 7 ]主任研究員のクレイグ・デフォレストは、このような詳細な研究によって、衛星に損害を与えたり、地球上の電力網や電力システムに混乱をきたす可能性のあるコロナ質量放出（CME）などの太陽気象現象の原因をより深く理解することにもつながると考えています。[ 2 ] [ 5 ]

PUNCHは太陽に向かって流れ落ちる小さな塊（「風に吹かれた葉」）の動きを測定することで、太陽のアルヴェン面を24時間365日観測します。 [ 9 ]

楽器

ミッションの構成は4つの観測所から構成され、各観測所は1つの主要な機器を搭載している。[ 10 ]

  • 狭視野イメージャー (NFI) は 1 機の宇宙船にのみ搭載されており、外部から掩蔽される可視光コロナグラフです。
  • 広視野イメージャー (WFI) は、残りの 3 機の宇宙船に搭載された平面囲いバッフルを備えた側面観測の太陽圏イメージャーです。
  • NFI宇宙船には、学生が製作した機器、学生用熱エネルギー活動モニター（STEAM）も搭載されています。これは固体X線分光計で、太陽全体を点光源として観測し、コロナ加熱と太陽フレアの物理を研究します。STEAMはPUNCH/NFI宇宙船に搭載されていますが、最終統合および試験中のハードウェアの異常により、電源がオフになっています。

3つのWFIの視野（FoV）は互いに、またNFIとわずかに重なり合っており、機器の動作は同期しています。機器は、コロナから太陽圏への移行を偏光トムソン散乱画像化することで動作します。 [ 11 ] PUNCHは、各軌道の後に小型衛星群からの画像をグローバル合成画像に統合し、約6桁のダイナミックレンジをカバーします。これらの画像をストリームすることで、PUNCHは3D特徴位置特定と正確な深場画像化を実現します。[ 12 ]このミッションは、小型衛星群におけるサイクロン全球航法衛星システム（CYGNSS）の経験に基づいています。[ 13 ]

データ収集

PUNCHは、その科学的目標を達成するために、太陽を中心とする90°の視野、すなわち太陽から数太陽半径から45°までの全方向にわたる複合視野において、偏光白色光画像を取得します。これはデータ処理において多くの課題を伴い、このミッションにおける最大の技術的課題は、4機の探査機によって取得された画像の地上処理となります。

PUNCHの科学目標は、コロナと太陽風に含まれる電子から反射された微弱な太陽光（拡張Kコロナ）を測定することです。太陽から10度離れたKコロナは背景の星よりも1000倍暗く、[ 14 ]背景の星野、銀河、および関連特徴（カメラに入射する光の99.9%を占める）を測定して除去するために、個々のカメラにわたって正確な測光較正が必要です。カメラ画像は0.03ピクセルRMS以内に共位置合わせされるため、各レンズシステムの光学歪みを正確に測定する必要があります。 光学コマなどの点広がり関数の影響は、PUNCHデータ削減パイプラインで識別および除去されます。[ 15 ]データ圧縮によってもたらされる小さな測光誤差も追跡および排除されます。[ 16 ] Kコロナの偏光測定は星野自体の偏光の影響を受けるため、 [ 17 ]線形偏光測定を維持しながら背景除去を可能にする新しい形式論の開発が必要となった。[ 18 ]

主要な PUNCH データ製品は、衛星群が 4 分間隔で生成する背景除去済みの偏光画像です。これらの画像は、NASA のSDAC施設および仮想太陽観測所を通じて誰でも利用できます。

コラボレーション

SwRI は、英国イングランドのオックスフォードシャーにある海軍研究所(NRL) およびラザフォード・アップルトン研究所と協力しています。

PUNCHは低軌道で運用され、NASAのパーカー・ソーラー・プローブおよびESAのソーラー・オービターと連携して動作する。[ 2 ] [ 11 ]

  • ワンパンチ衛星
    ワンパンチ衛星
  • SPHEREx-PUNCHカプセル化
    SPHEREx-PUNCHカプセル化
  • 狭視野イメージャー（NFI）カメラで撮影された大規模なコロナ質量放出
    狭視野イメージャー（NFI）カメラで撮影された大規模なコロナ質量放出
  • PUNCHの3台の広視野撮像装置で観測された、太陽から太陽系へ向かって移動するコロナ質量放出の画像

参考文献

  1. ^ a b Costa, Jason (2025年3月10日). 「NASA​​のSPHERExとPUNCHの打ち上げが天候とデータフローの問題で中止」 NASAブログ. 2025年3月11日閲覧。
  2. ^ a b c NASAが太陽を調査する新しいミッション「PUNCH」を選択Korey Haynes、Astronomy Now、2019年6月21日
  3. ^ Interrante, Abbey (2022年8月3日). 「PUNCHがSPHERExとの相乗りと新たな打ち上げ日を発表」 NASA . 2022年8月3日閲覧。
  4. ^ 「信号取得：NASAのSPHEREx、科学ミッションを開始 – NASAのSPHERExミッション」 blogs.nasa.gov 2025年3月12日. 2025年3月12日閲覧。
  5. ^ a b c NASA、太陽とその宇宙天気への影響を調査するミッションを選択NASA、2019年6月20日この記事にはパブリックドメイン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。
  6. ^ Interrante, Abbey (2025年4月17日). 「NASA​​のPUNCHミッション、太陽と宇宙の初画像を撮影」 NASA . 2025年4月17日閲覧。
  7. ^ a b PUNCH: Objectives Southwest Research Institute (SwRI)、2020年11月24日にアクセス
  8. ^ PUNCH: 太陽物理学とは何か？、サウスウェスト研究所（SwRI）、2020年11月24日にアクセス
  9. ^ 「太陽のアルヴェン面」サウスウェスト研究所。
  10. ^ PUNCH: ミッション・サウスウェスト研究所 (SwRI) 2020年11月24日にアクセス
  11. ^ a b「PUNCHミッション」（PowerPoint）、ジャッキー・デイヴィス（英国科学リーダー）、2018年ソーラーミッションフォーラム
  12. ^ PUNCH: 観察から科学へ、PUNCHホームページ、サウスウェスト研究所（SwRI）]、2020年11月24日にアクセス
  13. ^ PUNCH: Heritage PUNCH ホームサイト、Southwest Research Institute (SwRI)] 2019年6月21日にアクセス
  14. ^ Koutchmy, S., 1988,「宇宙搭載コロナグラフィー」、Sp. Sci. Rev. 47, 95。
  15. ^ Hughes, JM et al. 2023、「Coma Off It: 可変ポイントスプレッド関数の正規化」、天文学ジャーナル 165、204。
  16. ^ DeForest, CE et al. 2022、「デジタル変換された画像における平方根圧縮とノイズ効果」、Astrophysical Journal 934、179。
  17. ^ Heiles, C. 2000、「9286個の星：恒星偏光カタログの集合体」、天文学ジャーナル119、923。
  18. ^ DeForest, CE, Seaton, DB, West, MJ 2022、「コロナグラフと太陽圏イメージャーにおける直線偏光の3偏光子処理」、天体物理学ジャーナル927、98。
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