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NASA、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡への小隕石の衝突を最小化する計画を策定

(Credit: NASA/JSC)

宇宙船を運用する上で、小隕石の衝突は避けられない。しかし、今年初めにジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)が予想以上に大きな宇宙塵に襲われたことを受けて、エンジニアたちは、宇宙塵による過剰または大きな衝撃を避けるために、望遠鏡の方向転換の方法を変更しようとしているのだ。

NASAゴダード宇宙飛行センターのウェッブ主任ミッション・システムエンジニアであるMike Menzel(マイク・メンゼル)氏は、JWSTのブログで次のように述べている。「主鏡への測定可能な小隕石の衝突を14回経験しており、予想通り、平均して月に1~2回のペースで起こっています。これらのうち1つを除くすべての結果としての光学誤差は、観測所の建設時に予算化され、予想された範囲内でした。これらのうち1つは、私たちの期待や打ち上げ前のモデルよりも高かったのですが、この事象の後でも、私たちの現在の光学性能は、私たちの要求の2倍の性能を持っています。」

NASAゴダードのJWST光学望遠鏡要素マネージャーであるLee Feinberg(リー・ファインバーグ)氏は、今年初め、主鏡セグメントはダストサイズの粒子からの砲撃に耐えられるように設計されていると述べた。JWSTの鏡は宇宙空間にさらされているため、時折起こる小隕石の衝突によって、「時間とともに望遠鏡の性能が優雅に劣化する」と予想されていた。しかし、5月23日から25日の間に起こった衝撃によるダメージは、チームのどの予測よりも大きなものだった。

そこで、この問題を分析するためのワーキンググループが召集された。このグループは、NASAゴダードのチーム、望遠鏡の鏡メーカー、宇宙望遠鏡科学研究所、NASAマーシャル宇宙飛行センターのNASA隕石環境室の光学と小隕石の専門家で構成されている。その目的は、天文台のすべての部分が最高の性能を発揮し続けるようにすることだ。

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2006年のミッションの後、スペースシャトルの1つにマイクロメテロイドによる穴が開いている。(Credit: NASA)

NASAによると、5月に観測された高エネルギーの衝突は、エネルギーの点でも、JWSTの主鏡の特に敏感な場所を直撃した点でも、統計的にまれな事象であるとチームは結論づけたそうだ。今後、このような衝撃を最小限に抑えるために、研究チームは今後の観測を「マイクロメテオロイド回避帯」と呼ばれる場所から遠ざかるように計画することを決定した。

このマイクロメテオロイドの大きさは小さく、せいぜい塵のかけらで、岩石ではない。しかし、速度が大きく影響するのだ。

「鏡の真正面に衝突する微小流星は、相対速度が2倍、運動エネルギーが4倍となるため、可能な限りこの方向を避けることで、精巧な光学性能を何十年も維持することができます」と、Feinberg氏は説明する。。

この新しい望遠鏡の運用方法は、これらの天体を観測できないということではなく、JWSTが軌道上の別の場所にいるときに、より安全に観測を行うことができるということだとNASAは述べている。太陽系ターゲットなど時間的制約のある観測は、必要であればこれまで通り微小隕石回避帯で行う予定だ。このように観測のスケジュールを調整することで、長期的な統計的効果が期待できる。

JWSTの25平方メートルの主鏡とテニスコート大の日除けは、小隕石の巨大なターゲットとなる。ハッブル宇宙望遠鏡の鏡は小さく、保護カバーがあるため、JWSTは状況が異なる。JWSTの鏡は常に宇宙空間に直接さらされているのだ。

「これを知っていたからこそ、ウェッブは大きな余裕を持って作られたのです」と、Feinberg氏は今年初めにツイッターで語っている

鏡セグメントは、微小隕石(他の宇宙船は第二ラグランジュポイントL2の軌道を周回している)からの砲撃に耐えられるように設計され、極端な速度で飛んでくる塵の粒子がある。望遠鏡の建設中、エンジニアはシミュレーションと鏡のサンプルへの実際の衝突試験を組み合わせて、宇宙での運用に耐えるためのデータを取得した。

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JWSTの主鏡の主な構成要素。(Credit: NASA/STScI)

さらに、JWSTには他の宇宙望遠鏡にはない、鏡のセグメントをミクロン単位で調整する能力がある。鏡の位置を感知して調整する機能があれば、衝突の結果を部分的に補正することができると研究チームは述べている。

「影響を受けたセグメントの位置を調整することで、エンジニアは歪みの一部を相殺することができます。この方法ですべての劣化を打ち消すことはできませんが、これにより衝撃の影響を最小限に抑えることができます。」と、JWSTメディアチームメンバーのThaddeus Cesar(タデウス・チェザリ)氏は今年初めに書いている。

エンジニアはすでに、宇宙塵の最大のかけらでC3に衝突したC3セグメントに対して調整を実施した。この修正は、ミッション期間中の望遠鏡の監視とメンテナンスの一環として、将来の事象に対応して必要なときに繰り返される予定だ。

しかし、JWSTの性能は依然として期待を大きく上回っており、観測所は設計通りの科学性能を十分に発揮していると、チームは引き続き安心感を示している。

この記事は、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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この記事を書いた人

TEXAL管理人。学校の授業でMS-DOSを使っていたくらいの年代。Windows95の登場で衝撃を受け、テクノロジー業界に興味を持つ。以来ガジェット・ゲーム情報を追い続けてうん十年。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題も大好き。

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