スターシェードを取り上げるのはこれで4回目。計画の実現まで後どれくらい？以下、機械翻訳。
スターシェードは編隊飛行して端から系外惑星を撮るでしょうhttps://www.nasa.gov/feature/jpl/starshade-would-take-formation-flying-to-extremes
スターシェードの助けを借りて他の世界を研究する
このアーティストの「スターシェード」の概念は、この技術がどのように星の光を遮り、惑星の存在を明らかにすることができるかを示しています。ビデオはまた、2013年にサンタバーバラのアストロ航空宇宙/ノースグループグラマン施設で、NASAのジェット推進研究所によって構築されたスターシェードモデルの展開を示しています。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
航空機が編隊飛行に従事しているのをこれまで見たことのある人なら誰でも、空中で高度に同期した状態を維持することの功績を高く評価することができます。NASAのExoplanet Exploration Program（ExEP）の後援で、カリフォルニア州パサデナにあるJet Propulsion Laboratoryのエンジニアは、新たな極限へと飛んでいる。
彼らの仕事は、スターシェードと呼ばれる技術の実現可能性をテストするための、より大きなプログラムの中で重要なマイルストーンを示しています。星空が宇宙を飛んだことは一度もありませんが、それらは私たちの太陽系を超えた惑星の革新的な観測を可能にする可能性を秘めています。
将来のスターシェードミッションは2つの宇宙船を巻き込むでしょう。一つは、私たちの太陽系の外で星を周回する惑星の探求のための宇宙望遠鏡でしょう。もう一方の宇宙船は、その前を約25,000マイル（40,000キロメートル）飛行し、大きくて平らな日よけを運んでいました。日よけは花びらが咲き誇る咲く花のように広がり、星からの光を遮り、望遠鏡が周回する惑星を一目瞭然に見ることを可能にします。しかし、それは、それらの間の距離が大きいにもかかわらず、2つの宇宙船が互いに3フィート（1 m）以内に整列している場合にのみ機能します。もうこれ以上、そして星の光が望遠鏡の視野の中に星空の周りに漏れて、かすかな外惑星を圧倒するでしょう。
JPLのエンジニア、Michael Bottom氏は、次のように述べています。「スターシェードがドリンクコースターのサイズに縮小された場合、望遠鏡は消しゴムのサイズになり、それらは約60マイル[100キロメートル]離れていることになります。彼らは両方とも重力や他の力からこれらの小さな引っ張りとナッジを経験しています、そしてその距離にわたって我々はそれらを約2ミリメートル以内に正確に整列させ続けることを試みています。」
研究者たちは星空を使わないで何千もの太陽系外惑星を見つけました、しかしほとんどの場合科学者は間接的にこれらの世界を発見しました。トランジット法では、その親星の前を通過し、星の明るさの一時的な低下の原因として、例えば、惑星の存在を検知します。科学者たちが太陽系外惑星の直接画像を撮ったのは、比較的少数のケースだけです。
星の光を遮ることは、より直接的なイメージングを行うこと、そして最終的には惑星大気の詳細な研究を行うこと、または岩石の世界の表面の特徴についてのヒントを見つけることの鍵となります。そのような研究は、地球を超えた生命の兆候を初めて明らかにする可能性を秘めています。
芸術家の概念は、宇宙の望遠鏡の幾何学を星の陰に合わせて示しています
この芸術家のコンセプトは、宇宙の望遠鏡の幾何学を星の影に合わせて示しています。これは、星を周回する惑星の存在を明らかにするために星の光を遮るために使用される技術です。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
シェード
宇宙惑星を研究するために宇宙ベースのスターシェードを使用するというアイデアは、最初の惑星発見の 40年前の1960年代に最初に提案されました。また、遠くの物体に着実に1つの宇宙船を向ける能力も新しいものではありませんが、2つの宇宙船を背景の物体に向かって互いに整列させ続けることは、異なる種類の課題を表します。
S5として知られているExEPのStarshade Technology Developmentに取り組んでいる研究者はNASAによって将来の宇宙望遠鏡ミッションの可能性のためにStarshade技術を開発することを任されました。S5チームは、スターシェードミッションが宇宙へ行く準備ができる前に解決される必要がある3つの技術的なギャップに取り組んでいます。
Bottomと同僚のJPLエンジニアThibault Flinoisが行った作業は、エンジニアがこれらの厳格な「フォーメーションセンシングとコントロール」の要件を満たすスターシェードミッションを現実的に生み出すことができることを確認することによって、これらのギャップの1つを埋めます。それらの結果は、ExEP Webサイトで入手可能なS5 Milestone 4レポートに記載されています。
形成に入る
2つの宇宙船間の正確な距離と日陰の大きさを含む、特定のスターシェードミッションの詳細は望遠鏡の大きさによって異なります。S5マイルストーン4のレポートでは、直径12,500から25,000マイル（20,000から40,000キロメートル）の範囲で、直径26フィート（85フィート）の陰影が主に見られました。これらのパラメータはNASAの広視野赤外線探査望遠鏡（WFIRST）、2020年代半ばに打ち上げられるように設定された直径2.4メートルの主鏡を持つ望遠鏡のサイズの任務のために働くでしょう。
WFIRSTは望遠鏡の中に位置し、太陽系外惑星の研究に独自の強みを提供していますコロナグラフと呼ばれる別の星明かりをブロックする技術を運ぶでしょう。この技術のデモンストレーションは、宇宙に進出する最初の高コントラスト恒星コロナグラフとなり、WFIRSTが海王星や木星に似た巨大な太陽系外惑星を直接イメージングすることを可能にします。
Starshadeとコロナグラフのテクノロジは別々に機能しますが、BottomはWFIRSTが仮想のStarShadeが微妙にずれてずれていることを検出できる手法をテストしました。少量の星明かりは、必然的に星空の周りを曲がり、望遠鏡の前面に明暗のパターンを形成します。望遠鏡は、内側から望遠鏡の前面を撮像できる瞳孔カメラを使用してパターンを確認します。車の内側からフロントガラスを撮影するのと同じです。
以前のstarshadeの調査ではこのアプローチが検討されていましたが、Bottomは明暗パターンが望遠鏡の中心にあるときとそれが中心から外れてドリフトしたときを認識できるコンピュータプログラムを構築することによって実現しました。この手法は、スターシェードの動きを検出する方法として非常にうまく機能することがわかりました。
「これらの非常に長い距離でも、スターシェードの位置が1インチ下がったことに気付くことができます」とボトムは言います。
しかし、スターシェードがずれていることを検出することは、実際にそれを調整したままにすることとはまったく異なる命題です。そのために、Flinoisと彼の同僚は、Bottomのプログラムによって提供された情報を使用して、いつそれを正しい位置に戻すためにスターシェードスラスタが発射すべきかを決定する一連のアルゴリズムを開発しました。このアルゴリズムは、スターシェードと望遠鏡の位置合わせを一日に何回も自律的に維持するために作成されました。
Bottomの研究と組み合わせると、これは2つの宇宙船を整列させておくことが自動化されたセンサーとスラスタ制御を使って実行可能であることを示します。実際、BottomとFlinoisによる研究は、望遠鏡から最大46,000マイル（74,000キロメートル）の位置にある、さらに大きなスターシェード（より大きな望遠鏡との組み合わせ）のアライメント要求をエンジニアが合理的に満たすことができることを示しています。
「このような異常に広い範囲のスケールがここでは使用されているので、一見するとこれが可能であることは非常に直感に反する可能性があります」とFlinoisは語った。
スターシェードプロジェクトはまだ飛行承認されていませんが、2020年代後半には宇宙でWFIRSTに参加する可能性があります。編隊飛行要件を満たすことは、プロジェクトが実行可能であることを実証するための一歩にすぎません。
NASAのStarshade Technology Development活動のマネージャであるPhil Willemsは、次のように述べています。「カプセルが国際宇宙ステーションにドッキングするたびに、宇宙飛行中の編隊を使用します。しかし、MichaelとThibaultはそれをはるかに超えて、地球よりも大きな規模で編隊を維持する方法を示しました。」
JPLは、NASAの天体物理学部門の ExEPを管理しています。
最終更新日：2019年6月13日
タグ： 系外惑星、ジェット推進研究所 宇宙技術
関連記事：スターシェードと宇宙望遠鏡
生命存在の証拠 の観察の見込み
折り紙の要領で畳んだ人工衛星
星のイメージング・コロナグラフと系外惑星冠状分光計：WSO-UV
スターシェードは編隊飛行して端から系外惑星を撮るでしょうhttps://www.nasa.gov/feature/jpl/starshade-would-take-formation-flying-to-extremes
スターシェードの助けを借りて他の世界を研究する
このアーティストの「スターシェード」の概念は、この技術がどのように星の光を遮り、惑星の存在を明らかにすることができるかを示しています。ビデオはまた、2013年にサンタバーバラのアストロ航空宇宙/ノースグループグラマン施設で、NASAのジェット推進研究所によって構築されたスターシェードモデルの展開を示しています。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
航空機が編隊飛行に従事しているのをこれまで見たことのある人なら誰でも、空中で高度に同期した状態を維持することの功績を高く評価することができます。NASAのExoplanet Exploration Program（ExEP）の後援で、カリフォルニア州パサデナにあるJet Propulsion Laboratoryのエンジニアは、新たな極限へと飛んでいる。
彼らの仕事は、スターシェードと呼ばれる技術の実現可能性をテストするための、より大きなプログラムの中で重要なマイルストーンを示しています。星空が宇宙を飛んだことは一度もありませんが、それらは私たちの太陽系を超えた惑星の革新的な観測を可能にする可能性を秘めています。
将来のスターシェードミッションは2つの宇宙船を巻き込むでしょう。一つは、私たちの太陽系の外で星を周回する惑星の探求のための宇宙望遠鏡でしょう。もう一方の宇宙船は、その前を約25,000マイル（40,000キロメートル）飛行し、大きくて平らな日よけを運んでいました。日よけは花びらが咲き誇る咲く花のように広がり、星からの光を遮り、望遠鏡が周回する惑星を一目瞭然に見ることを可能にします。しかし、それは、それらの間の距離が大きいにもかかわらず、2つの宇宙船が互いに3フィート（1 m）以内に整列している場合にのみ機能します。もうこれ以上、そして星の光が望遠鏡の視野の中に星空の周りに漏れて、かすかな外惑星を圧倒するでしょう。
JPLのエンジニア、Michael Bottom氏は、次のように述べています。「スターシェードがドリンクコースターのサイズに縮小された場合、望遠鏡は消しゴムのサイズになり、それらは約60マイル[100キロメートル]離れていることになります。彼らは両方とも重力や他の力からこれらの小さな引っ張りとナッジを経験しています、そしてその距離にわたって我々はそれらを約2ミリメートル以内に正確に整列させ続けることを試みています。」
研究者たちは星空を使わないで何千もの太陽系外惑星を見つけました、しかしほとんどの場合科学者は間接的にこれらの世界を発見しました。トランジット法では、その親星の前を通過し、星の明るさの一時的な低下の原因として、例えば、惑星の存在を検知します。科学者たちが太陽系外惑星の直接画像を撮ったのは、比較的少数のケースだけです。
星の光を遮ることは、より直接的なイメージングを行うこと、そして最終的には惑星大気の詳細な研究を行うこと、または岩石の世界の表面の特徴についてのヒントを見つけることの鍵となります。そのような研究は、地球を超えた生命の兆候を初めて明らかにする可能性を秘めています。
芸術家の概念は、宇宙の望遠鏡の幾何学を星の陰に合わせて示しています
この芸術家のコンセプトは、宇宙の望遠鏡の幾何学を星の影に合わせて示しています。これは、星を周回する惑星の存在を明らかにするために星の光を遮るために使用される技術です。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
シェード
宇宙惑星を研究するために宇宙ベースのスターシェードを使用するというアイデアは、最初の惑星発見の 40年前の1960年代に最初に提案されました。また、遠くの物体に着実に1つの宇宙船を向ける能力も新しいものではありませんが、2つの宇宙船を背景の物体に向かって互いに整列させ続けることは、異なる種類の課題を表します。
S5として知られているExEPのStarshade Technology Developmentに取り組んでいる研究者はNASAによって将来の宇宙望遠鏡ミッションの可能性のためにStarshade技術を開発することを任されました。S5チームは、スターシェードミッションが宇宙へ行く準備ができる前に解決される必要がある3つの技術的なギャップに取り組んでいます。
Bottomと同僚のJPLエンジニアThibault Flinoisが行った作業は、エンジニアがこれらの厳格な「フォーメーションセンシングとコントロール」の要件を満たすスターシェードミッションを現実的に生み出すことができることを確認することによって、これらのギャップの1つを埋めます。それらの結果は、ExEP Webサイトで入手可能なS5 Milestone 4レポートに記載されています。
形成に入る
2つの宇宙船間の正確な距離と日陰の大きさを含む、特定のスターシェードミッションの詳細は望遠鏡の大きさによって異なります。S5マイルストーン4のレポートでは、直径12,500から25,000マイル（20,000から40,000キロメートル）の範囲で、直径26フィート（85フィート）の陰影が主に見られました。これらのパラメータはNASAの広視野赤外線探査望遠鏡（WFIRST）、2020年代半ばに打ち上げられるように設定された直径2.4メートルの主鏡を持つ望遠鏡のサイズの任務のために働くでしょう。
WFIRSTは望遠鏡の中に位置し、太陽系外惑星の研究に独自の強みを提供していますコロナグラフと呼ばれる別の星明かりをブロックする技術を運ぶでしょう。この技術のデモンストレーションは、宇宙に進出する最初の高コントラスト恒星コロナグラフとなり、WFIRSTが海王星や木星に似た巨大な太陽系外惑星を直接イメージングすることを可能にします。
Starshadeとコロナグラフのテクノロジは別々に機能しますが、BottomはWFIRSTが仮想のStarShadeが微妙にずれてずれていることを検出できる手法をテストしました。少量の星明かりは、必然的に星空の周りを曲がり、望遠鏡の前面に明暗のパターンを形成します。望遠鏡は、内側から望遠鏡の前面を撮像できる瞳孔カメラを使用してパターンを確認します。車の内側からフロントガラスを撮影するのと同じです。
以前のstarshadeの調査ではこのアプローチが検討されていましたが、Bottomは明暗パターンが望遠鏡の中心にあるときとそれが中心から外れてドリフトしたときを認識できるコンピュータプログラムを構築することによって実現しました。この手法は、スターシェードの動きを検出する方法として非常にうまく機能することがわかりました。
「これらの非常に長い距離でも、スターシェードの位置が1インチ下がったことに気付くことができます」とボトムは言います。
しかし、スターシェードがずれていることを検出することは、実際にそれを調整したままにすることとはまったく異なる命題です。そのために、Flinoisと彼の同僚は、Bottomのプログラムによって提供された情報を使用して、いつそれを正しい位置に戻すためにスターシェードスラスタが発射すべきかを決定する一連のアルゴリズムを開発しました。このアルゴリズムは、スターシェードと望遠鏡の位置合わせを一日に何回も自律的に維持するために作成されました。
Bottomの研究と組み合わせると、これは2つの宇宙船を整列させておくことが自動化されたセンサーとスラスタ制御を使って実行可能であることを示します。実際、BottomとFlinoisによる研究は、望遠鏡から最大46,000マイル（74,000キロメートル）の位置にある、さらに大きなスターシェード（より大きな望遠鏡との組み合わせ）のアライメント要求をエンジニアが合理的に満たすことができることを示しています。
「このような異常に広い範囲のスケールがここでは使用されているので、一見するとこれが可能であることは非常に直感に反する可能性があります」とFlinoisは語った。
スターシェードプロジェクトはまだ飛行承認されていませんが、2020年代後半には宇宙でWFIRSTに参加する可能性があります。編隊飛行要件を満たすことは、プロジェクトが実行可能であることを実証するための一歩にすぎません。
NASAのStarshade Technology Development活動のマネージャであるPhil Willemsは、次のように述べています。「カプセルが国際宇宙ステーションにドッキングするたびに、宇宙飛行中の編隊を使用します。しかし、MichaelとThibaultはそれをはるかに超えて、地球よりも大きな規模で編隊を維持する方法を示しました。」
JPLは、NASAの天体物理学部門の ExEPを管理しています。
最終更新日：2019年6月13日
タグ： 系外惑星、ジェット推進研究所 宇宙技術
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