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はじめに

はじめに. 3 つの重要検討課題. 望遠鏡の熱構造安定性 望遠鏡の指向安定性 星像中心決定精度. 望遠鏡、検出器の熱変形による撮像画像の歪み 星像の撮像中の衛星の指向のずれ 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. 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.

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はじめに

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Presentation Transcript

  1. はじめに • 3つの重要検討課題 • 望遠鏡の熱構造安定性 • 望遠鏡の指向安定性 • 星像中心決定精度 • 望遠鏡、検出器の熱変形による撮像画像の歪み • 星像の撮像中の衛星の指向のずれ • 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

  2. 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 星像の位置情報 から変形量を推定 • 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

  3. 望遠鏡の熱構造安定性 • 望遠鏡周辺構造モデルの設計 第1平面鏡 主鏡 • 光学ベンチ方式 第2副鏡 第1副鏡 第2平面鏡 検出器 第3平面鏡

  4. 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 第3平面鏡(ガラス)の変形 +y 第1副鏡 第2副鏡 第2平面鏡 セーフティーゾーン -0.200.2 0.4 0.60.8 主鏡+第1平面鏡 -x +x 各項、各次数における画像変位量[nm] 第3平面鏡 検出器 Zernike 項数 -y 01020 30 4050 60 70

  5. 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

  6. 望遠鏡の指向安定性 • 要求 衛星内部擾乱 撮像中、およそ 1ピクセル以上 指向がずれない 安定度要求 280mas / 3s • RWの振動 • 冷凍機の振動 • ストラテジー 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 光学系に可動鏡 (Tip-Tilt Mirror)を導入 • 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

  7. 望遠鏡の指向安定性 • TTMサーボシステムの開発 • TTM (Tip-TiltMirror) 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

  8. 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 擬似星像 星像検出器(4分割PD) • 指向安定化レベルのチェック • 擾乱伝達特性の測定

  9. 星像中心決定精度 • 要求 系統誤差 • pixむら • アルゴリズム誤算 • 検出器ゆがみ • 連結誤差等 10μasの位置決定 精度の達成 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

  10. 星像中心決定精度 • 位置決定実験(系統誤差なし) • 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) • 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 CCD 光ファイバー出射口 分散(pix) 可動ステージ 0.00010.0010.010.1 • 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 • 現時点で1pixの10-4の位置決定精度の達成を確認 1010010008000 1セットの画像数

  11. 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 望遠鏡の熱構造安定性 望遠鏡の指向安定性 星像中心決定精度 • 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 • 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 • 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

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