[論文レビュー] The LUVOIR Mission Concept Study Interim Report

Luvoir Study Team|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2018

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 28

ひとこと要約

LUVOIRミッションの概念は、生命可能性やバイオシグネチャーを特徴づけるために、系外惑星を特徴づけるための大型宇宙望遠鏡を提案している。同時に、初期宇宙から星や惑星の形成に至るまでの天体物理学を前進させる。UV、可視光、赤外線の能力を統合した予備の工学的設計と技術ロードマップを通じて、複数の分野にわたる画期的な科学を可能にする。

ABSTRACT

The Large UV/Optical/Infrared Surveyor (LUVOIR) mission is one of four Decadal Survey Mission Concepts studied by NASA in preparation for the US National Academies' Astro2020 Decadal Survey. This observatory has the major goal of characterizing a wide range of exoplanets, including those that might be habitable -- or even inhabited. It would simultaneously enable a great leap forward in a broad range of astrophysics -- from the epoch of reionization, through galaxy formation and evolution, to star and planet formation. Powerful remote sensing observations of Solar System bodies will also be possible. This Interim Report on the LUVOIR study presents the scientific motivations and goals of the mission concept, the preliminary and partial engineering design, and technology development information.

研究の動機と目的

• UV/可視光/赤外線の大型宇宙望遠鏡を定義し、生命可能性や潜在的なバイオシグネチャーを含む系外惑星の特徴づけを前進させること。
• 再イオン化の時代から星や惑星の形成に至るまでの天体物理学の分野で画期的な科学を実現すること。
• 将来の主力天体物理学ミッションのための予備の工学的設計と技術ロードマップを開発すること。
• 米国国立アカデミーのAstro2020十年間調査に支援する包括的なミッション概念研究を実施すること。
• 高度な機器を用いた太陽系天体の高分解能リモートセンシングを可能にすること。

提案手法

• UV、可視光、赤外線波長に最適化された大型開口（8–10 m）の宇宙望遠鏡を設計すること。
• 高対比系外惑星イメージング、分光法、広視野サーベイに適した複数の機器セットを統合すること。
• 回折限界性能を達成するための高度な光学および波面制御システムを開発すること。
• 太陽遮蔽とL2軌道を活用して、熱的および不要光の干渉を最小限に抑えること。
• 主要機器およびシステムの将来的な打ち上げ適合性を実現する技術開発の道筋を組み込むこと。
• ミッション構造の選択肢において、科学的性能、コスト、技術的リスクのバランスを取るためにトレードオフ研究を実施すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大型UV/可視光/赤外線宇宙望遠鏡では、どのような系外惑星の特徴、特に大気中のバイオシグネチャー（酸素やメタンなど）を検出可能か？
• RQ2 主力望遠鏡は、再イオン化の時代を解明し、宇宙時間の経過に伴う銀河の進化を追跡できるか？
• RQ3 高性能で多波長の宇宙望遠鏡に必要な技術的および工学的要件は何か？
• RQ4 高度なリモートセンシング能力を用いて、太陽系天体を詳細に研究する方法は何か？
• RQ5 次世代宇宙望遠鏡の科学的目標を実現するために、どのような技術開発が必要か？

主な発見

• LUVOIRの概念により、地球に類似した系外惑星の高対比イメージングおよび分光法が可能となり、酸素やメタンなどの大気バイオシグネチャーの検出が可能となる可能性がある。
• この望遠鏡は、高赤方偏移銀河の深さのある近赤外サーベイを通じて、再イオン化の時代を調査できる。
• 予備の工学的調査により、波面制御を備えたセグメント化された8–10 m主鏡の実現可能性が確認された。
• ミッション設計により、UV、可視光、赤外線帯域で同時に多波長観測が可能となり、広範な天体物理学的科学が実現される。
• 技術開発ロードマップにより、高感度検出器や系外惑星イメージング用のスターシェードといった重要な課題が特定された。
• 高空間分解能および高スペクトル分解能を備えた太陽系天体のリモートセンシングは実現可能であり、詳細な組成および運動の研究が可能となる。