次期赤外線天文衛星 SPICA 全体試験計画の概要

次期赤外線天文衛星SPICA全体試験計画の概要 2010年2月18日　打ち合わせ用 SPICAプリプロジェクトチーム

ＳＰＩＣＡ全体試験計画 • SPICAの特徴 • 寒剤なしで極低温冷却を実現 • 地上実証試験が困難 • FMを使っての試験計画 • ミッション部熱試験 • SPICA望遠鏡 (STA) 冷却光学試験 • ＦＰＩ（焦点面観測装置）総合性能評価試験

ＦＰＩ総合性能評価試験

SPICA望遠鏡焦点面観測装置Focal Plane Instrument (FPI) TOB：Telescope Optical Bench IOB: Instrument Optical Bench

ＦＰＩのシステム全体試験を計画するにあたって考慮すべき重要項目ＦＰＩのシステム全体試験を計画するにあたって考慮すべき重要項目 • 非常に精密な衛星熱設計をベースに、最終的にJ-T冷凍機で、FPIを～５Kに冷却する、というコンセプトが本当に成立するか？ • 機械式冷凍機・姿勢制御系（RW,IRU）からの、振動じょう乱や、干渉をどう低減し、問題ないことを実証するか？ • 軌道上での、高感度（低雑音）を実現するため • 焦点面ガイドカメラとの協調動作に問題ないことを、どう実証するのか？ • 電気的干渉の有無? アラインメントは? • FPI間で望遠鏡焦点にずれがないこと（Co-focus）をどう実証するか？ (特に、近中間赤外の装置) • 望遠鏡の副鏡調整機構をそう頻繁には動かせない

FPI モデルの考え方 • 前述したシステムレベル試験を行う上で、最小限のモデルは以下の３つとなる: • FM (Flight Model) (& its spare) • STM : structure thermal model　熱構造モデル • CQM : cold qualification model　低温実証モデル • FMの納期: • 以下のシナリオだと2016年6月 (最悪 2016年8月)

STM :Structure Thermal Model • Description • Mechanical I/F specifications (including disturbance sources) is equivalent to that of FM • Required Function • Same mechanical I/F specifications to FM • Nearly the same thermal I/F (TBD, for spacecraft(PM) thermal test) • Equipped with thermometers, acceleration sensors for measurement of I/F environmental condition • Simulate mechanical disturbance according to the system operation modes • Proposed Delivery • Jan. 2013 : before starting of assembly of spacecraft (PM) for the system Mechanical Thermal Test

CQM :Cold Qualification Model • Description • Nearly equivalent to FM incorporating with detectors operable at low-temperature expected in orbit • Required Function • Same thermal, mechanical, electrical I/F specifications to FM • Equipped with detectors operable at low-temperature, with the same noise performance as that of FM • Simulate heat-dissipation (load to J-Ts), mechanical disturbance according to the system operation modes • Proposed Delivery • Apr. 2015 : when the PLM(FM) is available for us to test the items (a), (b), & (c) in page 2.

今回提案するＳＰＩＣＡシステム試験とモデル今回提案するＳＰＩＣＡシステム試験とモデル • STMを使って: • 2014年の衛星MTM試験において、FPIにおける、J-TやAOCSからの振動じょう乱レベルを測定する。 • CQMを使って • J-T (PM) による冷却試験(PLM (PM)の中で？) • J-TおよびAOCS(PMもしくはシミュレータ)からの振動擾乱測定、および、FPI相互、J-T、AOCSとの電気的干渉試験（2015年度後半） • FMを使って • 低温FPI性能試験（光学的・電気的） • STA 極低温性能評価試験（前述） • ミッション部熱試験（前述）

FPI低温性能評価試験　(1) • 時期：2016年後半、１－２ヶ月間 • 場所：　６ｍスペースチェンバー？（要調整） • 構成： • IOB（ダミー）＋FPI(FM)＋冷凍機(FM)＋FPI-E(FM)＋STAシミュレータ • 目的： • すべてのFMのFPIがそろった状態で、極低温におけるすべてのFPI機能と、電気的・光学的性能評価試験（光学性能はSTAシミュレータで）および相互干渉試験。

FPI低温性能評価試験　(2)

極低温環境でのSTA光学性能試験

SPICA望遠鏡ＳＰＩＣＡ Telescope Assembly (STA) • 3.5m is technically a good choice • Monolithic Mirror • Ceramic material (SiC) • No deployable mechanism • Simple, Feasible, Reliable • Smooth PSF • Essential for Coronagraph • Herschel & AKARI Heritage • SPICA: WFE 0.35μm, 5K (3.5m) • AKARI: WFE 0.35μm, 6K (70cm) • Herschel: WFE 6μm, 80K (3.5m)

STA極低温性能評価試験（１） • 時期：2017年前半、１－２ヶ月間 • 場所：　６ｍスペースチェンバー • 構成： • IOB（ＦＭ）＋STA(FM) • 目的： • ＳＴＡの極低温（＜１０Ｋ）での光学性能の評価。 • スティッチング法で複数の測定を接続する • シュラウドを増設し＜１０Ｋを実現。

STA極低温性能評価試験（２）

ミッション部熱試験

ミッション部熱試験 • 目的 • ＳＰＩＣＡ冷却システムの性能評価 • 方法 • 既存チェンバーに極低温シールドを追加 • 冷却時間短縮のための追加冷却能力の必要性

全体スケジュール（書き込み用）

全体試験スケジュール（案）

Space Odyssey in 2018

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