[論文レビュー] Optical Performances of Slewing Mirror Telescope for UFFO-Pathfinder

S. Jeong, Kwangwon Ahn+22 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2011

Adaptive optics and wavefront sensing参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、UFO-Pathfinderミッション用のスリービングミラー望遠鏡（SMT）の光学的性能特性を提示する。SMTは、100 mmのリチャード・シュレティエン型望遠鏡であり、モーター駆動のスリービングミラーを備えており、最大35°の視野を迅速にカバーできる。SMTは632.8 nmで0.05波長のRMS波面誤差を達成し、重力試験において構造的安定性を示し、打ち上げに耐えることを確認した。200–650 nmの波長範囲で平均84.7%の反射率を示し、1ピクセルあたり4角秒の分解能を達成した。

ABSTRACT

The Ultra-Fast Flash Observatory-Pathfinder (UFFO-P) is to be launched onboard Lomonosov spacecraft in November 2011. It is to measure early UV/Optical photons from Gamma Ray Bursts (GRBs). Slewing Mirror Telescope (SMT) is one of two instruments designed for detection of UV/Optical images of the GRBs. SMT is a Ritchey-Chrétien telescope of 100 mm in diameter with a motorized slewing mirror at the entrance providing 17 imes17 arcmin2 in Field of View (FOV) and 4 arcsec in pixel resolution. Its sky coverage can be further expanded up to 35 degrees in FOV by tilting a motorized slewing mirror. All mirrors were fabricated to about RMS 0.02 waves in wave front error (WFE) and 84.7% (in average reflectivity) over 200nm~650nm range. SMT was aligned to RMS 0.05 waves in WFE (test wavelength 632.8nm). From the static gravity test result, SMT optics system is expected to survive during launch. The technical details of SMT assembly and laboratory performance test results are reported.

研究の動機と目的

• ガンマ線バーストのUV/光学的放射を早期に検出可能な高速スリービング光学望遠鏡の設計と検証。
• モーター駆動のスリービングミラーを用いて、最大35°の視野を迅速にカバー可能とする。
• 重力およびアライメント試験を通じて、打ち上げ条件下での光学的性能安定性を確保する。
• 200–650 nmの波長範囲で高い反射率（84.7%）と低い波面誤差（0.02波長）を達成する。
• 宇宙空間用の瞬間的天体観測に適したコンactで機動性の高い望遠鏡システムの実現可能性を示す。

提案手法

• 入射口にモーター駆動のスリービングミラーを備えた100 mm径のリチャード・シュレティエン型望遠鏡の設計。
• 200–650 nmの波長範囲でRMS波面誤差が≤0.02波長に達するよう、すべてのミラーを加工。
• 632.8 nmで0.05波長のRMS波面誤差を達成するようSMTシステムの光学アライメントを実施。
• 打ち上げ条件を模擬する静的重力試験を実施し、光学系の構造的安定性を評価。
• 200–650 nmの波長範囲で反射率を測定し、平均84.7%を達成。
• ラボ環境下での性能試験を実施し、視野（17×17弧分²）、分解能（1ピクセルあたり4角秒）、スリービング機能を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UV/光学スペクトル範囲におけるSMTの光学的性能は、波面誤差および反射率の観点からどのように評価できるか？
• RQ2 モーター駆動のスリービングミラーは、最大35°の視野を迅速にカバーするためにどのように機能するか？
• RQ3 重力試験による確認により、SMTの光学系は打ち上げに伴う機械的応力に耐えうるか？
• RQ4 ラボ環境下でのSMTシステムの実現可能なピクセル分解能および視野は何か？
• RQ5 アライメントプロセスは、ミッション要件を満たすために波面誤差をどの程度低減できるか？

主な発見

• 光学アライメント後、SMTは632.8 nmで0.05波長のRMS波面誤差を達成し、ミッションの性能基準を満たした。
• すべてのミラーは200–650 nmの波長範囲でRMS波面誤差0.02波長に加工され、高い光学的品質が確保された。
• SMTは200–650 nmの波長範囲で平均84.7%の反射率を示し、ガンマ線バーストからの微弱なUV/光学信号の検出に不可欠であった。
• 静的重力試験により、SMTの光学系が安定しており、打ち上げ時の振動および応力に耐える能力があることが確認された。
• SMTは17×17弧分²の視野と1ピクセルあたり4角秒の分解能を有し、高感度な瞬間的天体検出を可能にした。
• モーター駆動のスリービングミラーにより、最大35°の視野を迅速にカバーでき、瞬間的天体イベントへの対応性が著しく向上した。