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ESAの探査機「ユークリッド」は、太陽-地球間距離のL2点から、その高感度観測装置で銀河の赤方偏移を測定している。その最初の科学画像は、探査機から期待できるものを見せてくれた。しかし、ESAはある問題に気づいた。

時間が経つにつれて、探査機の観測機器に届く光が少なくなってきたのだ。

ユークリッドは2023年7月1日に打ち上げられ、JWSTと同じ太陽-地球ラグランジュ2点に到達した。ユークリッドは基本的に、600MBのカメラを搭載した広角望遠鏡である。ユークリッドは、600MBのカメラを搭載した広角望遠鏡で、加速する宇宙の膨張を理解するために、一連の科学機器を使って銀河の赤方偏移を測定する。その測定は、ミッションの主な科学目標である暗黒物質と暗黒エネルギーの理解をサポートする。

ユークリッドは2023年11月に最初の画像を公開した。その画像はまばゆいばかりに輝いていた。これらの画像は、私たちの好奇心を刺激し、来るべき科学成果への期待を膨らませた。

Euclid first images
ユークリッドからの最初のテスト画像。 (Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi. CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard Licence)

しかし時が経つにつれ、宇宙船によくある問題が浮上した。建設中に地球からの水蒸気が宇宙船に蓄積されたのだ。時間が経つにつれて、宇宙船のさまざまな部分から水が宇宙の真空によって放出された。水は最初に接触した物体に付着し、凍結した。その一部は、望遠鏡の可視波長カメラであるVIS上で水の氷の薄い層となって凍った。その層の厚さはDNAの鎖ほどもなかったが、それにもかかわらず、感度の高い装置は障害を受けた

ユークリッドの職員は氷を見ることができなかった。その代わり、VISに届く光の量がどんどん減っていくのが観測された。VISは非常に感度が高く、幅広い波長域で史上最高の低照度感度を実現するように設計されている。しかし、その光に対する感度は、薄い氷の膜によって引き起こされる星明かりのわずかな低下に対しても非常に敏感に反応する。

ESAの職員は数ヶ月かけて氷を取り除く方法を考案し、3月19日にその計画を実行に移した。

Euclid s anatomy article
この画像は、ユークリッドの内部、VISとNISP、そして探査機のミラーに反射する光の経路を示している。 (Credit: ESA)

ユークリッドには、光を集めてVISとNISP(近赤外分光光度計)に送る6種類のミラーがある。氷の問題を担当するチームは、観測機器の感度を損なうことなく探査機を加熱する方法を考案した。彼らは鏡を1枚ずつ加熱することを計画し、最初の鏡が華氏34度まで温められた後、氷は溶けてなくなった。

「ESOCのミッションコントロールで、最初の2枚のミラーの氷を取り除いたのは真夜中でした。私たちはタイミングに細心の注意を払い、宇宙船とアルゼンチンのマラルグエにある地上局との間で常に連絡が取れるようにしていました」と、ユークリッド宇宙船運用マネージャーのMicha Schmidtは述べている。

「ありがたいことに、すべて計画通りに進みました。科学の専門家から提供された最初の分析結果を見たとき、彼らは喜んでくれるだろうと思いました」。

「ユークリッドに搭載されたミラーの加熱を計画し、実行し、分析するために、この数ヶ月間、膨大なチームワークが必要でした」と、ユークリッドの機器科学者であり、異常審査委員会の責任者であるRalf Kohleyは説明した。

First results of Euclid de icing campaign
この図は、ユークリッドの鏡を温めて氷を取り除く努力の結果を示している。約90分の時点で、温度は氷が水蒸気に昇華するポイントに達した。その後、探査機が集める光の量は劇的に増加した。(Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium. ESA Standard Licence)

集光は最初の試みより改善されたので、この成功はミッション要員に、氷がどこにあり、将来また問題が発生した場合にどこに氷が集まる可能性があるかを正確に示すことにもなった。

「ミラーとVISを通して入ってくる光の量は引き続きモニターされ、この最初のテストの結果は、この実験をユークリッドの飛行と運用の中心的な部分にするために分析され続けるでしょう」とKohley氏は語った。

この問題が解決したことで、ユークリッドは仕事に戻ることができる。ユークリッドの目標は、赤方偏移2までの銀河を測定することである。これは100億年前にさかのぼることに相当する。探査機は、銀河の形とそれに対応する赤方偏移を測定しながら、少しずつそれを進めていく。探査機はまた、銀河の光が暗黒物質によってどのように歪んでいるかも測定する。最終的には、暗黒物質の量を測定し、その統計的性質を銀河のそれと比較する。重要なのは、長期間にわたって両者を測定することで、両者が時間とともにどのように変化するかを理解し、ダークマター、ダークエネルギー、そして宇宙膨張の加速についての理解を深めることである。

しかし、望遠鏡が正しく見えなければ、そのような作業は続けられない。薄い氷の膜でさえ、ユークリッドの観測を十分に損ない、進歩の重大な障害となった。

氷がなくなった今、ユークリッドは仕事に戻ることができる。そして、もし問題が再発しても、ユークリッドのチームはそれに対処する準備ができている。

VIS観測装置の科学者である中島玲子氏は、「将来、氷が再びVIS観測装置の視界を曇らせることが予想されます。しかし、この選択的除染手順を6ヶ月から12ヶ月ごとに繰り返すのは簡単で、科学観測やミッションの残りの部分にほとんどコストをかけずに済みます」と、述べている。


この記事は、EVAN GOUGH氏によって執筆され、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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