kfujitoの徒然（ｂｙ浮沈子）

天文学考


（天文学）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%AD%A6

「地球-地球・月系-太陽系-銀河系-宇宙の大規模構造-宇宙誕生そして進化にいたる、幅広い研究領域を扱う学問である。」

地球軌道近傍については、サンプルリターンを含め、探査機等により直接・間接に調査が可能になってきたが、少なくとも太陽系外となると、もう、全くお手上げで、電磁波（可視光含む）により観測するしか手がない。

それにしても、地上という大気の海の底から見上げるだけではなく、ハッブル宇宙望遠鏡を初めとする宇宙空間からの観測が重要になってきている。

補償光学の発展で、大気の揺らぎの問題は解決されつつあるとはいえ、大気に吸収されたり反射されたり、大気そのものの持つ電磁波でマスクされたりする領域については、大気圏外に観測装置を置くしかない。

特に、波長が極端に短かったり、逆に長かったりする領域は、宇宙から観測するしか手がない。

また、赤外線領域についても、吸収帯がいくつかあって、観測に制限がある。

（SPICA で始まる，新たな「宇宙史」研究：なぜ地球の外から観測するの？：図 4. 地球の大気の不透明さを電磁波の波長に対して図示したもの：画像参照）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/infrared.html

まあ、この図を見ると、可視光と電波領域を除いては、宇宙から観測するのが一番いいということになる（可視光だって、宇宙が一番いい）。

この数日、スピカ（ＳＰＩＣＡ）という赤外線天文衛星について、いろいろ調べている。

（SPICA）
http://ja.wikipedia.org/wiki/SPICA

「SPICA (スピカ、Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics) は、日本の次世代赤外線天文衛星である。」

主鏡の口径は、ウィキでは３．５ｍとなっているが、こっちのページでは３．２ｍとなっている。

（3 m 級の大型望遠鏡）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/feature.html

「SPICA の主鏡はハッブル宇宙望遠鏡 (2.4m) を上回る 3.2m の大口径です．」

まあ、どうでもいいんですが。

打ち上げは、だんだん延びて、最新の情報では、２０２５年を目指しているんだそうだ（ウィキでは２０１５年以降となっている）。

まだ、プロジェクトとして、正式に承認されているわけではない。

（新たな宇宙史の開拓へ）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/challenge.html

このページには、昨年（２０１３年）６月に行われた、一般向け講演会の動画がリンクされていて、この中では２０２２年打ち上げとなっていたので、既に３年延期されている。

機械式冷凍機の温度は、ウィキでは４．５Ｋとなっているが、６Ｋ辺りに落ち着いたらしい。

赤外線天文衛星の系譜については、こちら。

（世界の中の日本）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/history.html

・ＩＲＡＳ：１９８３（米英蘭）サーベイ：太陽同期軌道
・ＣＯＢＥ：１９８９（米）サーベイ：地球周回軌道
・ＩＲＴＳ：１９９５（日）サーベイ：地球周回軌道
・ＩＳＯ：１９９５（ＥＳＡ）天文台：地球周回軌道
・ＳＰＩＴＺＥＲ：２００３（米）天文台：太陽周回軌道
・ＡＫＡＲＩ：２００６（日）サーベイ：太陽同期軌道
・ＷＩＳＥ：２００９（米）サーベイ：太陽同期軌道
・Ｈｅｒｓｈｅｌ：２００９（ＥＳＡ）天文台：ラグランジュ点 L2
・ＪＷＳＴ：２０１８？（米）天文台：ラグランジュ点 L2
・ＳＰＩＣＡ：２０２５？（日）天文台：ラグランジュ点 L2

従来は、ＩＲＵＳを初めとして、全天をくまなく観測するサーベイ型が主流だったが、今後は、特定の星域を観測することができる天文台型が主流のようだ。

配置される軌道も特徴がある。

初めの頃は、太陽同期軌道や地球周回軌道などだが、スピッツァーは、太陽周回軌道になったし、ハーシェル以降はＬ２になっている。

スピカは、流行に乗っているわけだ。

しかも、冷却は機械式冷凍機だという。

従来の機器の冷却は液体ヘリウムによっていたので、蒸発してなくなってしまえば高感度の観測はできなくなる。

機械式冷凍機は、壊れなければいつまでも使うことが出来る（概ね、３年から５年）。

Ｌ２（太陽ー地球系のラグランジュ点：太陽の反対側１５０万ｋｍ）に置くので、ハッブル宇宙望遠鏡のように、地球から修理に行くわけにはいかない。

壊れたら、おしまいである。

しかし、スピカの口径は、ハッブルの２．４ｍよりも８０ｃｍも大きい。

こんなでかい望遠鏡を、Ｌ２に打ち上げるというのは大変な話である。

（ハッブル宇宙望遠鏡）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%83%E3%83%96%E3%83%AB%E5%AE%87%E5%AE%99%E6%9C%9B%E9%81%A0%E9%8F%A1

打ち上げは、１９９０年というから、もう２４年も働いているわけだ。

浮沈子の記憶には、「ピンボケ宇宙望遠鏡」のイメージしかない。

「打ち上げ直後の調整で天体の光を集める鏡の端が設計より0.002mm平たく歪んでいることが発覚。この誤差により分解能は予定の5%になってしまった」

まあ、米国のやることだから、何があっても驚かないが、この後、実際に宇宙空間で修理しちゃうというのが、いかにも米国らしい。

「1993年12月：初のサービスミッション (SM1) (STS-61) 。球面収差修正用の光学系であるCOSTAR(Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement)を設置。これにより鮮明な画像が得られるようになった。」

「NASAはこの修理に鏡の誤差を修正する光学系の装置を入れる事を急遽決定。この修理に伴う船外活動のため、宇宙飛行士たちは一年以上、延べ400時間に及ぶ訓練を受けることとなる。この訓練のおかげで、この大修理は無事成功。結果、ハッブルは当初の予定を遥かに超える性能を手にし、天文学史に残る数々の貴重な天体写真を捉えている。」

やれやれ、よかったね！。

この後も、故障しては修理することを繰り返し、２００９年に６度目の修理を行い、リフレッシュした。

スピカは、そうはいかない。

Ｌ２は遠く、宇宙飛行士がお出かけするわけにもいかないし、修理ロボットを送り込むわけにもいかないだろう。

そんなことなら、もう１機作って飛ばしたほうが早い。

そう考えると、ハッブルが２４年も動いているというのは驚異的である。

長さ１１ｍにもなる１１トンの望遠鏡を打ち上げたというのは、快挙である。

ＩＳＳとともに、スペースシャトル・ミッションの誇るべき成果の一つだ。

そのハッブルよりも大口径の望遠鏡を、我が国主導で打ち上げるかも知れないという。

ＪＷＳＴが先に上がりそうなので、形の上では後追いになり、しかも向こうは６ｍで、こっちは３．２ｍだから、若干インパクトに欠けるといえばそうなるが、機械式冷凍機による全冷システムでアドバンテージがあるな。

観測機器をひえひえにすれば、遠赤外線の感度は飛躍的に上がるわけだ。

ＪＷＳＴは、８０Ｋくらいの自然冷却だ。

Ｌ２は、これからどんどん活用されていくに違いない。

宇宙天文台のマウナケアになるだろうな。

（マウナケア天文台群）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%A6%E3%83%8A%E3%82%B1%E3%82%A2%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%8F%B0%E7%BE%A4

「ハワイ島のマウナ・ケア山頂周辺にある、世界各国の天文学研究機関に所属する第一級の天文台・望遠鏡が集合する区域である。」

今、Ｌ２には、ハーシェルがいるが、ＪＷＳＴが上がる頃には引退しているだろう。

ＪＷＳＴの設計寿命は５～１０年だから、スピカとは同居する可能性が高い。

そうすると、今のところは１機か、多くても２機だけだ。

そのうち、月面天文台が出来れば、閑古鳥が鳴くかもしれない。

なんだ、大したことないじゃん！。

ちょっと注目だったのは、ＪＷＳＴは、アリアン５で打ち上げるらしい。

（ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%83%A0%E3%82%BA%E3%83%BB%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%83%E3%83%96%E5%AE%87%E5%AE%99%E6%9C%9B%E9%81%A0%E9%8F%A1

「・打上げ場所：ギアナ宇宙センターELA-3、フランス領ギアナ・クールー
・打上げ機：アリアン5
・ミッション期間：5年間(設計寿命)、10年間(目標)
・質量 6,200 kg (14,000 lb)」

６トンかあ、でかいなあ。

（ＳＰＩＣＡパンフレット）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/SPICA_pamphlet_revised_100818.pdf

「「SPICA」仕様：
・ミッション： 中間・遠赤外線領域の高感度、高空間分解能観測により、
「銀河誕生のドラマ」と「惑星系のレシピ」を探る
・望遠鏡口径：3-mクラス
・望遠鏡温度：－267℃（絶対温度6K）
・総質量：～4ｔ
・軌道：太陽－地球系のラグランジュ点L2周りのハロー軌道
・打上げ：H-ⅡAロケット」

内容的にはちょっと古いので、今後ブレがあるかもしれないが、４トン級の衛星になる。

我が国が太陽周回軌道にこんなでかい衛星を上げるのは、初めてなんじゃなかろうか。

まあ、１０年以上先の話なので、その頃、我が国の宇宙開発がどうなっているかは誰にも分からない。

多くの科学衛星は、長年の準備期間を経て打ち上げられる。

ハッブルにしても、２０年越しで打ち上げたわけだし、ＪＷＳＴにしたって、既に構想から１０年は経っているだろう。

スピカが提案されたのは２００３年だったから、やはり２０年以上の仕込み期間が必要なわけだな。

それでも、寿命は３年とか５年なわけだ。

ハッブルのように、２５年も持たせるわけではない。

しかも、その成果というか、見返りは、人類の知的好奇心を満足させる以外の何物でもない（まあ、学問というのは、もともとそういうもんですが）。

「われわれは、どこから来たのか
われわれは、何者か
われわれは、どこへ行くのか」

（われわれはどこから来たのか われわれは何者か われわれはどこへ行くのか）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%81%AF%E3%81%A9%E3%81%93%E3%81%8B%E3%82%89%E6%9D%A5%E3%81%9F%E3%81%AE%E3%81%8B_%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%81%AF%E4%BD%95%E8%80%85%E3%81%8B_%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%81%AF%E3%81%A9%E3%81%93%E3%81%B8%E8%A1%8C%E3%81%8F%E3%81%AE%E3%81%8B

現代の天文学は、この問いに、究極の答えを与えることが出来るかも知れない。

宇宙の塵から生まれた生物、その成れの果てとしての人類、そして、やがて宇宙の塵へと還る運命・・・。

５０億年後（もっと短いという説もあるらしい）、太陽が赤色巨星となって、地球軌道を飲み込み、大量の星間物質を撒き散らしてその寿命を終える時、我々や、それに連なる生命もまた、宇宙の塵に還って、再び生まれ変わる時を待つのだ。

（太陽系外惑星）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E7%B3%BB%E5%A4%96%E6%83%91%E6%98%9F

（太陽系外惑星の一覧）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E7%B3%BB%E5%A4%96%E6%83%91%E6%98%9F%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7

「ここには458個の惑星または惑星候補天体（以下「惑星」と総称）を掲載している。」

もちろん、現在では、もっと多くの惑星が発見されている。

田村元秀東大教授によれば、恒星が生まれる時には、自動的に惑星系が誕生するといってもいいという。

世の中（宇宙）には、普通に惑星が存在するのだ。

その中で、地球型惑星が一定の割合で作られ、液体の水が存在する位置にあれば、まあ、偶然であれ、必然であれ、生命が誕生するという可能性は十分にあるわけだ。

現在の地球の生命は、地球誕生から１０億年くらいに出来たらしいから、恒星の寿命からいったら十分進化可能な時間はある。

系外惑星の大気のスペクトルから、酸素が十分検出されれば、少なくとも光合成細菌は存在するということになって、それから３０億年くらい経てば、人類くらいの生物が誕生していてもおかしくはない。

そんでもって、夜な夜なヨタブログを書き散らかしていることだって、十分考えられるわけだ。

（未知との遭遇）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%AA%E7%9F%A5%E3%81%A8%E3%81%AE%E9%81%AD%E9%81%87

（「未知との遭遇 Close Encounters of the third kind 」　１９７７年）
http://www3.ocn.ne.jp/~zip2000/closeencounter.htm

「この映画のキャッチ・コピーは「We are not Alone　宇宙にいるのはわれわれだけではない」でした。」

まあ、どうでもいいんですが。

スピカには、こういった惑星の話とともに、宇宙の起源に迫る話もある。

（遠くの宇宙 : 銀河の誕生の謎を探ろう）
http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/infrared.html

「最近の研究で，この宇宙は誕生からずっと膨張し続けており，そのために遠くの天体は地球から遠ざかっていることがわかってきました．しかも，より遠くにある天体ほど速く遠ざかることも分かっています．そのために，遠くの天体ではドップラー効果が無視出来なくなり，遠くにある銀河の色は本当の色よりも赤く見えます．これを天文学では，赤方偏移と呼びます．この赤方偏移のために，数 10 億光年より遠くにある銀河は，地球から観測すると赤外線で輝いているように見えるようになります．」

（赤方偏移：redshift）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E6%96%B9%E5%81%8F%E7%A7%BB

「アメリカ合衆国の天文学者エドウィン・ハッブルは様々な銀河までの距離とその銀河のスペクトルを調べ、ほとんど全ての銀河のスペクトルに赤方偏移が見られること、赤方偏移の量は遠方の銀河ほど大きいことを経験を生かして発見した（ハッブルの法則）。この事象は、銀河を出た光が地球に届くまでの間に空間自体が伸びて波長が引き伸ばされるためであると解釈でき、宇宙が膨張していることを示すと考えられている。」

初期の銀河形成については、まだ良く分かっていないことが多い。

（銀河の形成と進化：最初の銀河の形成）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E6%B2%B3%E3%81%AE%E5%BD%A2%E6%88%90%E3%81%A8%E9%80%B2%E5%8C%96#.E6.9C.80.E5.88.9D.E3.81.AE.E9.8A.80.E6.B2.B3.E3.81.AE.E5.BD.A2.E6.88.90

「ビッグバン直後には宇宙は非常に均質であった。これは宇宙マイクロ波背景放射の観測で確認できる（ゆらぎは10万分の1以下である）。この頃、宇宙にはほとんど構造はなく、銀河もなかった。そのため、初期の滑らかで均質な宇宙から、どのようにして今日のような不均質な宇宙が生じたのかという疑問が生じる。
このような構造が生じた過程に関する最も受け入れられた理論は、今日見られる全ての構造は、宇宙の密度のわずかな変化である初期ゆらぎから生じたとするものである。冷やされた暗黒物質の塊が凝縮し始め、その中でガスが凝縮し始めた。初期ゆらぎは重力によってガスや暗黒物質を密度の濃い領域に引き寄せ、こうして後に銀河となる種が形成された。」

なんか、「むかしむかし、あるところに・・・」という、御伽噺と大して変わらないような感じだな。

この辺りを、もうちっと、しっかり説明できるように観測してもらいたい。

（赤外線天文学）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E5%A4%96%E7%B7%9A%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%AD%A6

観測技術の話ばっかしで、赤外線で何が分かるのかはさっぱりである。

星（恒星や惑星）の誕生、初期銀河の誕生辺りを解明してくれそうな気がするな。

近所の星


何十億光年という話を調べていると、もう少し近くの、ひょっとしたら人類が行くことが出来るかも知れない近所の宇宙のことが気になりだした。

良く分からんのだが、ＪＡＸＡには、いくつかの事業本部があるようだ。

（組織図）
http://www.jaxa.jp/about/org/index_j.html

・宇宙輸送ミッション本部
・第一衛星利用ミッション本部
・第二衛星利用ミッション本部
・有人宇宙ミッション本部
・研究開発本部
・宇宙科学研究所
・航空本部
・月・惑星探査プログラムグループ

有名になった「はやぶさ」は、宇宙科学研究所が行っていたが、「はやぶさ２」は、月・惑星探査プログラムグループが行う。

組織的には、はやぶさチームをひっぺがして、別立てにしたんだろう。

月なんて、実現しそうもない話をくっ付けて、ＪＡＸＡ本部扱いにしたわけだ。

（JSPECの事業）
http://www.jspec.jaxa.jp/enterprise/index.html

この組織、実に怪しい・・・。

（JSPEC：活動内容）
http://www.jspec.jaxa.jp/activity/index.html

「これまでの成果：
・小惑星探査機「はやぶさ」
・月周回衛星「かぐや」
・小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」」

（宇宙科学研究所：科学衛星）
http://www.isas.jaxa.jp/j/enterp/missions/index.shtml

「運用中：
・小型ソーラー電力セイル実証機 IKAROS」

「運用終了：
・小惑星探査機「はやぶさ」MUSES-C
・月周回衛星「かぐや」SELENE」

人んちの成果を、運用中の衛星も含めて横取りしてんのかあ？。

まあいい。

いろいろと、思惑があるんだろう。

予算とか、組織とか、定数とか、実人員とか、将来に対する布石とか・・・。

浮沈子が一番怪しいと思ったのが、これ。

（JSPECが進める2つのプログラム）
http://www.jspec.jaxa.jp/enterprise/astro.html

「月・惑星探査プログラムグループ（JSPEC）では、人類の活動領域の拡大と、科学技術の未踏領域の二つのフロンティアを拓く活動として「宇宙探査」を推進しています。JAXAの「宇宙探査」は右図の二つのプログラムを柱として計画的に推進することにより、新しい知見を獲得し、我が国の先端的な技術を向上させていきます。」

「画像（画像参照）：
・人類の活動領域の拡大（中略）→有人火星探査」

「人類の活動領域拡大プログラム
人類は地球周回低軌道に国際宇宙ステーション（ISS）を完成させ、更に遠くの宇宙に進出するための橋頭保を手に入れました。次に、人類が直接訪問できる宇宙空間・天体として、「月」は地球に最も近く、重力を持った天体であることから、今後の太陽系探査に必要となる新たな宇宙技術（着陸・帰還、ロボット、環境計測、資源利用等）を確立する場として最適です。
「人類の活動領域拡大プログラム」では、ISS計画に続く国際協働での有人活動の次のステップとして「月」を想定し「かぐや」後継機や、ISSでの技術獲得に始まるシナリオを描き、研究や国際共同検討を行っています。」

火星なんて、どこにも書いていない。

どうも、宇宙政策委員会辺りで、有人宇宙活動の見直しの話が出ている中で、この組織に集約してＪＡＸＡ直轄でコントロールしようとしているんじゃなかろうか。

深宇宙探査とか、有人のミッションは金が掛かる。

それでも、政治的にやらなくっちゃならない話はあるだろう。

そういうのを、科学ミッションとか、ＩＳＳがらみの予算や組織と切り離して、小回りが利くような体制にしてあるのかもしれない。

しかし、それにしても露骨だな。

浮沈子のような部外者から見ても、この組織の有り様は歪だ。

かぐや２をひっぺがされた宇宙研究所の気持ちが、ひしひしと伝わってくるようだ。

画像には、木星の小惑星の記述もある。

（木星のトロヤ群）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%A8%E6%98%9F%E3%81%AE%E3%83%88%E3%83%AD%E3%83%A4%E7%BE%A4

遠いですよお！。

木星軌道上ですからね。

これに比べたら、はやぶさ２なんて、近所で遊んでるようなもんだな。

しかも、ここまでは濃い線で書いてあるので、一応、やるつもりなんだろう。

国際共同探査となっているし、イラストを見るとソーラーセイル方式のようだから、ユニークな探査機を考えているのかも知れない。

（太陽の光を受けて航行する宇宙ヨット：追加）
http://www.jaxa.jp/article/special/explore/mori02_j.html

その先の灰色の矢印は、やっぱ土星かな。

火星探査（着陸機も含みうる）もそうだが、その先の矢印は、いったい何を考えているのだろうか。

探査機が降りられそうなところといえば、エウロパかあ？。

まあ、どうでもいいんですが。

木星の衛星くらいまでは、浮沈子が生きてるうちにたどり着いてもらいたいもんだ。

（宇宙探査ロードマップ）
http://www.jspec.jaxa.jp/enterprise/data/GER_V2-J.pdf

（宇宙探査のもたらすベネフィット）
http://www.jspec.jaxa.jp/enterprise/data/ISECG_Benefits_j.pdf

宇宙探査といっても、せいぜい火星までだし、ベネフィットもいいけど、コストも考えて欲しいもんだ。

我が国は、宇宙開発に掛かるコストを見直して、そろそろ撤退を考えた方がいいかもしれない。

「宇宙は私たちが行うことに無関心である。私たちの宇宙への取り組みに対して一切の感情、計画、または興味も持っていない。だが私たちは宇宙に無関心ではいられない。なぜなら、宇宙は壮大でかつ長年にわたる知性の進歩を私たちの世代にもたらし、宇宙を探査、理解、利用することを可能にしてくれたためである。今引き返すことは、私たちの歴史と能力を否定することになるだろう。
～ジェームズ・A・ミッチェナー」

（Space (novel)）
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_(novel)

浮沈子は、我々の歴史と能力を否定することになっても、今引き返すことに躊躇すべきとは思わないな。

宇宙だけが知性の進歩をもたらしてくれたわけじゃなし、せいぜい地球周回軌道くらいで十分のような気もする。

人間は、長期間にわたって、致死的な量の宇宙放射線を浴びながら生活するようには作られていないんだから。

それとも、遺伝子工学が進歩して、放射線への耐性を高める薬とか開発できたりするんだろうか。

人工冬眠とか、氷付けにして解凍するとかできるようになって、食料とか酸素とか消費せずに済むようになるんだろうか。

地球近傍の太陽系に限ったって、生身の人間が実際に行くのは生易しい話じゃない。

どうやら、火星は、継続的に人類を送り込むシステムを作ろうとしているらしいが、そう簡単にいくとは思われない。

月みたいに近くて、短期間で行ける所じゃないんだから。

無人探査でいいような気がするんだがなあ。

地球軌道上のＩＳＳだって、有人で維持しなけりゃあならないということはないし・・・。

まあ、木星軌道上くらいまでの、無人探査という辺りが、妥当だろう。

人類の地平を宇宙空間で広げるというのは、現実的にはかなり困難だと浮沈子は思うし、少なくとも、我が国がどこまで関わるかということは、慎重に検討すべきだろう。