宇宙望遠鏡とプラットフォーム

宇宙望遠鏡とプラットフォームは、天体観測機器を大気圏外に配置し、大気による吸収、放出、ぼやけから逃れる一方で、打ち上げ、電力、熱制御、遠隔操作といった制約を課します。

Definition

宇宙望遠鏡とは、地球の大気圏外で機器を運用するために必要な姿勢制御、電力、熱制御、通信を提供する宇宙船プラットフォームに搭載された天体観測所です。

Scope

このトピックでは、低地球軌道や太陽-地球ラグランジュ点などの軌道と場所の選択、電力、姿勢制御、熱制御のための宇宙船システム、展開可能で軽量な設計を推進する打ち上げ質量と体積の制約、保守と運用、そして特定の科学分野において地上よりも宇宙が有利となるトレードオフについて扱います。

Core questions

• 望遠鏡を宇宙に配置することにはどのような利点がありますか？
• 宇宙観測所の軌道と場所はどのように選ばれますか？
• 軌道上の望遠鏡を支えるためにどのような宇宙船システムが必要ですか？
• 打ち上げの制約は望遠鏡の設計にどのように影響しますか？

Key theories

宇宙からの観測の利点

大気圏外では、望遠鏡は遮断された波長に到達し、シーイングの影響を受けない回折限界の撮像を実現し、暗く安定した空を観測できるため、その費用にもかかわらず宇宙ミッションが推進されています。

軌道とステーションの選択

低地球軌道は打ち上げと保守を容易にする一方、太陽-地球ラグランジュ点は安定した熱環境と途切れない観測を提供し、赤外線およびサーベイミッションに適しています。

宇宙船工学の制約

限られた打ち上げ質量と体積は、軽量光学系と展開可能な構造を推進し、精密な姿勢制御、熱安定性、電力、信頼性の高い自律運用がすべて不可欠です。

Clinical relevance

ハッブル、スピッツァー、ケプラー、ガイア、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの宇宙望遠鏡は、深宇宙撮像や系外惑星の調査から、10億個の恒星の精密な位置測定に至るまで、宇宙物理学全体にわたる革新的な成果をもたらしました。これらは宇宙からの観測によってのみ可能となりました。

History

スピッツァーは、技術がそれを可能にする何十年も前の1946年に、軌道上の観測所の必要性を主張しました。初期の紫外線およびX線衛星は、大規模な観測所へと発展し、ラグランジュ点へのミッションや専用のサーベイ宇宙船によって、宇宙望遠鏡は天文学の中心的な存在となりました。

Key figures

• Lyman Spitzer
• Nancy Grace Roman

Seminal works

• spitzer1990
• bely2003

Frequently asked questions

なぜジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡はハッブルのように地球を周回するのではなく、ラグランジュ点にあるのですか？

太陽-地球系の第2ラグランジュ点では、望遠鏡は太陽、地球、月をすべて日よけの背後の一方に保つことができ、赤外線観測に必要な安定した非常に低温の環境と、遮るもののない空の視界を提供します。そのトレードオフとして、宇宙飛行士による修理には遠すぎます。

宇宙望遠鏡がそれほど高性能であるなら、なぜ地上望遠鏡を建設する必要があるのですか？

宇宙望遠鏡は非常に高価であり、ロケットで打ち上げられるものによってサイズが制限され、修理が困難または不可能です。地上望遠鏡ははるかに大きく安価であり、容易にアップグレードでき、現在では補償光学によって多くの波長で宇宙望遠鏡に匹敵する解像度を達成できるため、両者は補完的な関係にあります。