[論文レビュー] Field Camera Unit for WSO-UV: Phase A Study Report

I. Pagano, F. Bacciotti+34 more|ArXiv.org|Dec 6, 2007

Photocathodes and Microchannel Plates参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

このフェーズA研究レポートは、170 cmの望遠鏡を備えた宇宙望遠鏡であるWorld Space Observatory UltraViolet（WSO-UV）のフィールドカメラユニット（FCU）の概念設計および実現可能性を詳細に記載している。FCUは、深紫外線および可視光の両方のイメージングに最適化されたマルチスペクトルイメージング機器であり、主な天体物理学的科学的要請に基づいて技術的要件が導出され、今後の開発に向けた明確な光学・メカニカル構造、検出器、電子回路のアーキテクチャが定義されている。

ABSTRACT

World Space Observatory UltraViolet (WSO-UV) is a multipurpose space observatory, made by a 170 cm aperture telescope, capable of UV high-resolution spectroscopy, long slit low-resolution spectroscopy, and deep UV and optical imaging. With a nominal mission life time of 5 years, and a planned extension to 10 years, from a geosynchronous orbit with an inclination of 51.8 degrees, WSO-UV will provide observations of exceptional importance for the study of many unsolved astrophysical problems. WSO-UV is implemented in the framework of a collaboration between Russia (chair), China, Germany, Italy, Spain, and Ukraine. This book illustrates the results of the feasibility study for the Field Camera Unit (FCU), a multi-spectral radial instrument on the focal plane of WSO-UV. The book provides an overview of the key science topics that are drivers to the participation of the Italian astronomical community in the WSO-UV project. The science drivers here illustrated have been used to define the technical requirements for the conceptual and architectural design of the Field Camera Unit (FCU) focal plane instrument. In Chapter I we show that WSO-UV will give a significant contribution to solve the key astronomical problems individuated by the ASTRONET consortium, and which are driving the European Space Agency Cosmic Vision program. Chapter II elucidates the scientific requirements for WSO-UV FCU instrument, discussed in Chapter I, which are translated in a list of verifiable top level requirements usable to make the conceptual design of the FCU instrument. Chapter III is dedicated to the Field Camera Unit opto-mechanical design, its detectors and electronics subsystems. Finally, Chapter IV outlines the AIV and GSE plans and activities for the FCU instrument.

研究の動機と目的

• WSO-UV宇宙望遠鏡のフィールドカメラユニット（FCU）の科学的動機を、主要な天体物理学的問題に基づいて定義すること。
• 高いレベルの科学的要件を、FCU機器の検証可能な上位レベルの技術的要件に翻訳すること。
• FCUの光学・メカニカルシステム、検出器、電子回路サブシステムの概念的およびアーキテクチャ的設計を開発すること。
• FCUの組立・統合・検証（AIV）および地上支援機器（GSE）計画を概説すること。

提案手法

• イタリアの天文学コミュニティが主導するWSO-UVミッション枠組み内でのFCUの実現可能性調査を実施した。
• ASTRONETコンsortiumおよび欧州宇宙機関（ESA）のCosmic Visionプログラムからの科学的目標を、機器性能要件にマッピングした。
• 広視野イメージングを実現するための焦点面レイアウト、フィルタ、波面補正を含む、FCUの光学・メカニカル構成を設計した。
• 宇宙空間での長期間運用に耐える感度、ダイナミックレンジ、放射線耐性を基準に、検出器および電子回路サブシステムを選定・仕様化した。
• 運用飛行ハードウェアの資格取得および統合準備を確実にするために、AIVおよびGSE手順を確立した。
• 軌道（地球静止軌道、51.8°の傾斜角）、5年間の基本寿命、10年間の延長可能性といったミッション制約に照らして、設計を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WSO-UVのフィールドカメラユニット（FCU）の開発を正当化する主な天体物理学的科学的目標は何か？
• RQ2 紫外線および可視光イメージングのための科学的要件を、FCUの測定可能な技術的仕様にどのように翻訳できるか？
• RQ3 WSO-UVミッションのイメージング性能および環境的要件を満たす最適な光学・メカニカルおよび検出器構成は何か？
• RQ4 信頼性の高い運用飛行ハードウェアの開発および統合を確保するためのAIVおよびGSE戦略は何か？

主な発見

• FCUは、高い感度と広視野を備えた深紫外線および可視光イメージングを提供するように設計されており、WSO-UVミッションの科学的目標を満たしている。
• 機器の上位レベルの要件には、170 cmの口径を持つ望遠鏡、5年間の標準ミッション寿命、51.8°の傾斜角を持つ地球静止軌道での運用が含まれる。
• 光学・メカニカル設計には、マルチスペクトルイメージングに適したラジアルレイアウトを採用し、紫外線および可視光帯域に最適化されたフィルタおよび検出器アレイを統合している。
• 長期間の宇宙空間運用に耐えるために、紫外線領域における高い量子効率、低いダーク電流、放射線耐性を備えた検出器が選定された。
• 低消費電力、高いダイナミックレンジ、宇宙放射線環境への耐性を備えた電子回路サブシステムが設計されている。
• 飛行モデルの統合および試験に備えたトレーサビリティと準備状態を確保するため、包括的なAIVおよびGSE計画が確立された。