JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 はじめに 3つの重要検討課題 I. 望遠鏡の熱構造安定性 望遠鏡、検出器の熱変形による撮像画像の歪み II. 望遠鏡の指向安定性 星像の撮像中の衛星の指向のずれ III. 星像中心決定精度 系統誤差による精度の悪化 ミッション提案までに基礎開発・地上実証実験が必要 ⇒委託+インハウスで検討中 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の熱構造安定性 要求 望遠鏡・鏡面熱歪み 望遠鏡・支柱熱変形 検出器の熱歪み 撮像画像変形量 <0.1nm 安定度要求 0.1nm (1mK) /15min ストラテジー 温度安定化 0.1K (10nm) /15min 画像変形 1次(拡大縮小) >0.1nm ⇒× 2次(勾配) >0.1nm ⇒× 高次の画像変形 <0.1nm ⇒○ 基礎開発・地上実証 望遠鏡周辺構造モデルの設計 数値シミュレーションによる画像変形量確認 実測による素材変形量確認 星像の位置情報 から変形量を推定 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の熱構造安定性 望遠鏡周辺構造モデルの設計 光学ベンチ方式 主鏡 第1平面鏡 第2副鏡 第1副鏡 第2平面鏡 検出器 第3平面鏡 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の熱構造安定性 数値シミュレーションによる画像変形量確認 検討ケース シミュレーション結果 望遠鏡・鏡面熱歪み 特に影響のある第3平面鏡の鏡面形状の 変動による画像歪みの高次モード <0.1nm 望遠鏡・支柱熱変形 displacement, shift, tiltによる画像歪み量の高次モード <0.1nm 検出器の熱歪み 熱輻射によって生じる検出器面歪みによる画像歪みの <0.1nm 高次モード 第3平面鏡 検出器 -y 0.8 0.6 0.4 セーフティーゾーン 0.2 主鏡+第1平面鏡 第2平面鏡 +x 0 -x 第2副鏡 -0.2 第1副鏡 +y 各項、各次数における画像変位量[nm] 第3平面鏡(ガラス)の変形 0 10 20 30 40 50 60 70 Zernike 項数 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の熱構造安定性 実測による素材変形量確認 ヘテロダインレーザー干渉計型変位センサー 1時間のRMS値 =20pmの精度で測定可能 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の指向安定性 要求 撮像中、およそ 1ピクセル以上 指向がずれない 衛星内部擾乱 RWの振動 冷凍機の振動 安定度要求 280mas / 3s ストラテジー 光学系に可動鏡 (Tip-Tilt Mirror)を導入 衛星バスの姿勢制御システムで 対処できない高周波帯域の振動を安定化 基礎開発・地上実証 擾乱伝達特性の把握 TTMサーボシステムの開発 •高速指向誤差検出 •アクチュエータ •フィードバック制御回路 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の指向安定性 TTMサーボシステムの開発 TTM (Tip-Tilt Mirror) configuration 星像検出器 (1K×1K) HgCdTe (2K×2K) 星像検出器で指向誤差を検出 ⇒PZTアクチュエータにフィードバック 3-軸PZTアクチュエータ 機能 性能要求 制御帯域 500Hz 指向安定化 短期 280mas (3秒間) 指向安定化 長期 3.6as (48秒間) JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 望遠鏡の指向安定性 TTMサーボシステム動作テスト TTM搭載部 レーザー搭載部 TTM搭載部 レーザ光源搭載部 エアサステーブル 加振機 加速度センサー 擬似星像 •指向安定化レベルのチェック •擾乱伝達特性の測定 星像検出器(4分割PD) JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 星像中心決定精度 要求 系統誤差 10μasの位置決定 精度の達成 pixむら アルゴリズム誤算 検出器ゆがみ 連結誤差等 PSFサイズ(およそ1pix)の10-5 ストラテジー 検出器上の 様々な場所で撮像 系統誤差をランダム化して落とす 基礎開発・地上実証 系統誤差なしの状況で目標位置決定精度の達成を確認 各系統誤差をランダム化して落とせることを確認 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 星像中心決定精度 位置決定実験(系統誤差なし) CCD 光ファイバー出射口 •光ファイバーからの出射光を擬似星像と してCCDで撮像 (1pix強サイズ) 現時点で1pixの10-4の位置決定精度の 達成を確認 0.001 想定どおり、1セットの画像数の-1/2乗 に比例して誤差が低減 0.0001 可動ステージ 分散(pix) 0.01 0.1 •CCDを光軸に垂直な方向にサブpixスケー ルでずらしながら連続撮像 10 100 1000 1セットの画像数 8000 JASMINE Project 2010 2/22-23 JASMINEワークショップ@国立天文台 まとめ 3つの重要検討課題 ミッション提案までに地上実証実験を行っておく必要がある I. 望遠鏡の熱構造安定性 数値シミュレーションによる確認がほぼ終了 レーザー干渉計を用いた素材変形量測定の実施 II. 望遠鏡の指向安定性 TTMサーボシステムの概念設計が終了 擬似星像を用いた指向安定化実験及び擾乱伝達特性測定の実施 III. 星像中心決定精度 系統誤差なしのセットアップ下で10-4の位置決定精度を確認 10-5の位置決定精度確認及び系統誤差のランダム化の確認
© Copyright 2024 ExpyDoc