2022/7/15

将来の冷却赤外線ミッションの実現に向けたSPICA後の活動について
金田英宏 (名古屋大学； 2014年～SPICA deputy PI),
on behalf of SPICA-J team core members

AKARI All-Sky (PAH)

光赤天連シンポジウム「2030年代にどのような戦略的中型計画を推進するか」、2022年7月12日、13日

日本主導 近・中間赤外ミッション

欧米 遠赤外ミッション 国際協力
SPICA

将来の冷却赤外線ミッション

Outline1. 将来プロジェクトにつなげるSPICA技術
2. 国内・国際情勢、国際協力
3. 考え得る戦略

1. 将来プロジェクトにつなげるSPICA技術
International Workshare Plan
ESA leads the project, JAXA as a major partner

2/9

SRON, CEA-Saclay
Netherlands

日本担当: (1) 冷却システム・冷凍機、(2) 中間赤外線観測装置

1

2022/7/15

3/9

低振動冷却システム、1K-JT冷凍機

1.7 K

10 mW at 1.7 KSato +16

Vibrationtransmission path

トラス分離機構

冷凍機台座減衰機構

Vibration source

Cryo-coolers
冷凍機ドライバー制御

Input power (W)/Cooling power (W)

1K-JT: 5年寿命の実証（2021年12月）
Compiled by JAXA (as of 2019, Preliminary)

TRL≧5TRL≦3

JAXA-SHI
SHI
Better

中間赤外線観測装置：高分散分光器
SMI

LR

KRS-5 Prism

Multi-slit mirror

Si:Sb detector
Si:Sb detector

LR: 17–36 mm, R~100
CAM: 34 mm 10’x12’ camera
MR: 18–36 mm, R~1200–2300

shutterMR

TEL focal plane
CAM
Si:Sb detector
Pick-off mirrors
Beam-steering mirror

Si:As detector
Immersion gratingHR4/950 cm

HR: 10–18 mm, R~30000

現在：
・CdZnTe Immersion Grating
低温物性、AR・中間赤外線アレイ検出器ROIC・(低温)非球面光学系アラインメント
ISAS・名大 （学生：前嶋、榎谷、海老原、土川、近藤、脇田、他）

2

2022/7/15

2. 国内・国際情勢、国際協力

5/9

国内における、SPICA推進コアメンバーの活動（2020/10～現在）：
・ SPICA技術成果まとめ、リソース再構築、ISAS執行部との対話。
・冷却望遠鏡：国内メーカー2社との検討、概算見積もりの取得。
・SPICA見積もり実績、ISAS他ミッション実績をもとに、総コスト見積もり→ 戦略的中型枠で「口径1 mクラス、温度45 K程度の望遠鏡・冷却システム」
なら成立解がありそう（国際協力含まず）。
遠赤外線ミッションの実現は、mini-SPICA（< 8 K）でも日本主導では無理。
・ ISAS小型 or 中型でmicro-SPICAまたは AKARI2を目指すか？ → No
「SPICA技術を活用」できる赤外線ミッションを、広くコミュニティーが希望する形で実現することを支援する。ただし、海外での”SPICA-like mission”の立ち上げのために、最小限でも国際協力で貢献したい。
国際情勢（2021/11～現在）：
・ ESA CV M7、US Far-IR Probe、欧と米から具体的な協力の打診があった。

米国、欧州の状況

6/9

US Decadal Survey (Astrophysics)、2021年11月発表


7.5.3.3 A Far Infrared Imaging or Spectroscopy Mission


A far-IR imaging or spectroscopy probe mission would address scientific objectives central toAstro2020, and would fill an important gap in world-wide capabilities. Since the EOS-2 report wascompleted, ESA made the decision to remove the joint ESA/Japan Aerospace Exploration
Agency (JAXA) Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics (SPICA) far-IRmission from consideration for its M5 slot. SPICA was identified as a priority for NASAparticipation by Astro2010, would have flown a powerful set of spectrometers covering the 12 –230 μm range, as well as a midinfrared imager. SPICA was positioned to make significant
progress in a number of the science areas highlighted by this survey. Recent improvements in
far-IR technology mean that major scientific advances can be made compared to the HerschelSpace Observatory.

The EOS-2 panel considered the landscape for a future far-IR mission prior to ESA discontinuing
its consideration of SPICA. The survey committee believes that considering this change inlandscape there are many unique opportunities for a properly scoped far-IR probe to advancehigh priority science, and a probe scale mission is an extremely timely and compelling
opportunity to do so. These scientific areas include tracing the astrochemical signatures of planet
formation (within and outside of our own Solar System), measuring the formation and buildup ofgalaxies, heavy elements, and interstellar dust from the first galaxies to today, and probing theco-evolution of galaxies and their supermassive black holes across cosmic time. These goals are
all central to the broader scientific themes of the survey. The ultimate scientific focus of the far-IR
probe will depend on the outcome of the competitive selection.

3

2022/7/15



米国（Far-IR Probe 候補）






7/9

米国、欧州の状況

FIRSST (Far-IR Spectroscopic Space Telescope, 1.5 m, Johns Hopkins Univ./
Applied Physics Laboratory):PoC 金田、JAXA-SHI 1K-JT冷凍機
PRIMA (Probe Far-Infrared Mission for Astrophysics, 2 m, JPL):PoC東大・左近さん、欧州 (LAM, SRON) がFIR Imagerを担当。
SPICE (Space Interferometer for Cosmic Evolution) (GSFC、元SPIRIT):名大・松尾さんがメンバー。名大NASA共同気球干渉計実験JUStIInEとも関連。



SALTUS (Single Aperture Large Telescope for Universe Studies, 20 m,U.Arizona):mini-SAFARI搭載。SRON, P. Roelfsema (former SPICA PI)。

欧州 （Cosmic Vision M7 遠赤外線ミッション候補）
LETO（Line Emission THz Observatory, 1.5–2 m, Univ. of Oxford）:金田がコアメンバー



LISZT (The Line Intensity and SZ Tomography Space Mission):SPICA-E一部

Millimetron協力 (10 m, SPICA/B-BOP, ASC LPI Russia):SPICA-E一部

（LiteBIRD協力）

8/9

検討・開発スケジュール
日本年

イベント

年

イベント

一例として、

2022

WG設置

2028

SDR

GREX-PLUS WG

2023

PP候補選定審査

2030

PDR

2025

MDR

2032

CDR

2027

SRR

2034

打上げ

提案書より
米国 (Far-IR probe)
Release of special notice:
Final AO release:

Launch:January 2022
January 2023 (target)
July 2023
Early 2024 (target)
Mid 2024
Mid 2025 (target)
Mid/Late 2025
Jan 2032

欧州 (Cosmic Vision M7)
Release of call:
Phase 1 Proposal due:Phase-1 proposer notification:
LaunchDecember 2021
February 14, 2022
Mid-April 2022
2037

Proposal selection for Phase A studies ($5M):
Down-selection:

4

2022/7/15

9/9

3. 考え得る戦略• SPICA研究推進委員会・サイエンス検討班で議論され、SPICAによって達成されるはずであった科学目的を、日本（中間赤外線）と欧米（遠赤外線）とで役割分担して実現。
• 日本主導ミッションで、SPICAの科学目的「星・惑星系形成の解明」を中間赤外線高分散分光で実現。さらに、近・中間赤外線銀河サーベイにより、地上観測とのシナジー・発展を期待。
• SPICA科学目的の遠赤外線部分の実現を目指して、日本の得意とする技術（冷凍機等）を武器に、米国主導の遠赤外線ミッションに参加する可能性を検討。ただし、日本主導ミッションの推進を妨げるものとはしない（Athena協力がモデル、戦略的海外協力枠）。
宇宙進化史の解明（塵に隠された宇宙）

SPICA科学目的

米国主導ミッション（遠赤外線）SPICA技術ヘリテージ：1K-JT冷凍機等

星・惑星系形成の解明

すばる等の地上観測

銀河形成進化論（塵に隠されない宇宙）

日本主導ミッション（近・中間赤外線）
SPICA技術ヘリテージ：冷凍機・冷却システム、中間赤外線観測装置

5