太陽観測衛星 SOLAR-C
ワーキンググループ設立提案
太陽が、今「ひので」で面白い
宇宙科学研究本部・宇宙理学委員会
2007年12月27日

JAXA宇宙科学研究本部ひのでプロジェクト
国立天文台ひので科学プロジェクト（その他の関連研究機関は提案書に記載）

常田佐久

スペースからの太陽観測は日本が主導
ようこう (1991- 2001)

ひのとり(1981-1982)
ひので (2006-)

SOLAR-C
2010年代半ば
21

2案平行検討• A案:未踏の太陽極域探査– 黄道面（目標60度）を離れ未踏の太陽極域の太陽内部診断と太陽ダイナモ機構の解明• B案：高分解能観測の追及：撮像から分光へ・可視光から紫外線へ。
– ひので望遠鏡の分光能力の大幅向上による彩層を中心とした光球ーコロナシステムの観測と彩層コロナ加熱機構の解明• 2014年度〔2015年2月〕打上げを要求• いずれもH－ＩＩＡによる打ち上げ。

3

A案:未踏の太陽極域探査• 未踏の太陽極域の探査を総合的に実施する。
– 日震学の手法による、太陽極内部の音速・自転角速度・流れ場（子午面還流）・光球下磁力管の観測を行う。
– 磁場計測の手法による、太陽極域の磁場・速度場の観測を行う。
– オプション：NASA衛星と共同で局所的日震学の手法による、対流層深部・ Tachocline・放射層の探査を行う。

• これらの観測により、太陽の内部構造・ダイナモ機構・高速太陽風の起源の解明を行う。
• 極域の黄道面から離れた位置からの極域観測は、これまで一度も実施されていない。
• 背景– 極域ミッションは、NASA、ESAにおいても検討されてきた。
– 「ひので」の極域観測結果により、極域への関心が一挙に高まっている。
42

NASA・ESAと共同で今後さらなる可能性の追求：
２機の衛星による太陽深部探査
衛星１：SOLAR-C、衛星２：NASA衛星（地上観測）
satellite 1
P-mode raypath

cross-correlation
satellite 2
photosphere
Base of the SCZ

5Polar landscape kG field
707５
８0
８５63

彩層の予想外の活動性

72006 Dec 17 20:00-21:00 UT CaII H broad band filter images taken with Hinode/SOT

光球からコロナまでリコネクション
対流運動
磁気要素
音波
高温コロナ
スピキュールetc etc….

Rutten, R., ASP-CS, 184, 181, 1999

84

「ひので」の見つけた・確認した数々の現象
キーワード：波、磁気揺動、リコネクション、輻射輸送

遅い太陽風
彩層ジェット彩層リコネクション

極のkG磁場

プロミネンス中の磁気流体波
超音速下降流スピキュールのアルベン波
対流崩壊
半暗部
彩層ジェット

磁気揺動

ユビキタスな水平磁場

高温プラズマ9の乱流
Rutten, R., ASP-CS, 184, 181, 1999

B案：光球下からコロナまでの高分解能観測
撮像から分光へ・可視光から紫外線へ• 光球下ー光球ー彩層ー遷移層ーコロナの極端に温度密度の変化する全領域での高分解能撮像・分光診断を一挙に行い、彩層およびコロナのダイナミクス・加熱・太陽風加速の解明を行う。
– 可視光・UV望遠鏡（1300-8500Å）＞50㎝回折限界撮像・分光望遠鏡（＜0.1-0.3秒角）– 極端紫外線望遠鏡（100-1000Å）0.2秒角撮像・分光望遠鏡– いずれも「ひので」に比べて、分光機能を大幅強化。

• 観測対象– 磁場観測・分光による波動・乱流診断・局所的日震学の手法を駆使し、磁気リコネクション、音波・磁気流体波、β～１で波のモードカップルなどの彩層における多彩な基礎的現象の分光観測。
– コロナ磁場の導出のための彩層ラインでのベクトル磁場導出。
– これらによる、彩層・コロナ加熱機構・動的現象の解明。

• ミッション概念設計は、今後の「ひので」の解析結果に影響される。
– 「ひので」による彩層・遷移層（コロナと光球のインターフェース）の驚嘆すべ
きダイナミックな振舞いが、Ｂ案観測への関心を高めている。

• ＞50㎝の回折限界望遠鏡は、当面日本でしか実現できない。
105

B案：SOLAR-Cによる太陽大気全域の高分解能・分光診断
ひのでは撮像ミッション
100万

密 度

温度起きているのか？
・コロナの10倍の加熱により維持されている
・「ひので」による多様な動的現象の発見(K)・コロナ加熱の理解には、コロナ光球のインターフェースである彩層・遷移層の理解が本質であるとの認識が急速に台頭。

XRT

遷移層

大注目領域：彩層で何が温 度

SOT

EIS

光 球

彩Gバンド

CaII H線層

コロナ

温 度

SOLAR-Ｃによる分光診断の領域
密 度

温度最低層
高さ (km)11

SOLAR-CではSOLAR-Bのヘリテージを最大源活用
50cm回折限界望遠鏡
0.007秒角rms画像安定化装置

126

A案・B案決定の方針• JAXA WGにおいて、2008年中に決定し、2008年度中にミッション提案。
• 決定の指針– サイエンスが主要ドライバー• 初期フェーズにある「ひので」のデータ解析の深化が方向性を示す。

– A案については、軌道・衛星バスの実現性検討もキーポイント。
– NASA・ESA計画との整合性。
13

SOLAR-C・他ミッションとの関係
2010

2020

太陽活動極大期

CY

太陽活動極大期

HINODESOLAR-C

B案

2015年2月

A案

2015年2月 軌道遷移

ATST（NSF)

2014

SDO（NASA)

2008年12月打上Solar Orbiter（ESA)2015年5月打上▲
2018年夏
観測地点到達▲2021年夏軌道傾斜15度

2022-23年
軌道傾斜35度

注１：A案軌道遷移期間は、模式的で正確でない。
注２：NASAのDecadal planについては、NASAが委員会を編成中であり、SOLAR-Cも考慮した、SDO以降の米国の宇宙計画ロードマップが策定される。
14
注３：ESAのSOLAR ORBITERの0.22AU到達は、2018年夏。

72015年（CY)打上げの必須性• A案の場合、極磁場の反転（太陽極大期前後）の観測のため、2018年には極に到達している必要がある。
• NASAのSDO衛星（太陽全面視野)との同時観測が必須– A案、B案とも太陽全面視野のＳＤＯと相補的ミッション。

• ESA Solar Orbiter衛星との同時観測が必須– Aの場合、同時観測のためには、2015年打上が必要。
– 0.2AUの近距離でのその場観測、撮像観測• ひのでの打ち上げが2006年であり、学問分野の継続的発展のためには、10年間隔でミッションが必要。
• NASA,ESAとも同時期に類似のミッションの計画がなく、長期的空白期間を作らない国際的要請。
– Ｂ案の可視光UV高解像度望遠鏡は、日本以外では容易に実現できない。
15

SOLAR－C開発スケジュール• 2014年度• 201４年度• 2012～13年度• 2010～11年度• 2009年度• 2008年度• 2007年度

打ち上げ〔2015年2月〕
総合試験
FM製作
PM設計、製作
JAXAフェーズA
1案決定の上ミッション提案

SOLAR-C WG設立
168

SOLAR-C検討・開発体制• WG体制– JAXA WG主査 常田佐久
– JAXA WG主査補佐 坂尾太郎、清水敏文、渡邊鉄哉• ２００８年度より、国立天文台SOLAR-C準備室発足予定。
– プロジェクト長（予定） 原弘久• 大まかに言って、JAXAは衛星バス、天文台＋大学は、観測装置担当となるが、個々の研究者は相互乗り入れする：天文台もバス開発に協力、ISAS研究者も観測機器開発に深く関与。
• ひのでデータ解析とSOLAR-Ｃ検討のバランスのとれた取組。
• 太陽物理分野における大学との連携強化。
17「ひので」で獲得した宇宙光学技術• SOLAR－Bで獲得した先端宇宙光学技術の維持発展は、日本として必須。
– 口径50cmクラスの回折限界太陽望遠鏡を宇宙に上げられるのは、ほぼ日本のみ。

• SOLAR-B試験設備を国立天文台先端技術センターにてSOLAR-C用に温存– 190平米クリーンルーム– 各種光学試験装置（含大型フラット）– 光学試験可能なスペースチャンバー– 太陽・星光導入用へリオスタット
189国立天文台衛星搭載望遠鏡組み立て試験用クリーンルーム（190平米）

19「ひので」可視光望遠鏡の組立・調整作業

20
国立天文台・先端技術センター・高度環境試験棟・クリーンルーム

10

SOLAR-Cマイルストーン• 2007年10月16日– NASA本部打合• 2007年１２月5日– 国立天文台・臨時企画・財務拡大委員会ヒアリングでのSOLAR-C計画審議• 2007年１２月18日– NASA副長官とSOLARーCに関する懇談• 2007年12月27日– ISAS宇宙理学委員会（SOLAR-C WG提案）• 2008年1月30日ー２月1日– SOLAR-C－ESAソーラーオービターサイエンス連絡会議（マックスプランク太陽圏研究所）• TBD– SOLAR-C検討国際会議

21

まとめ• 日本の太陽物理・関連分野の研究者は、一致してSOLAR-C衛星の実現をサポートしている。
• SOLAR-Ｃへの国際的期待も極めて高く、ミッション実現に向けて、NASA、ESAへの継続的かつ緻密な対応が必要である。
• 国立天文台は、JAXAおよび大学と密接に協力して、SOLAR-Ｃ実現の中核機関としての役割を果たす。
2211

関連研究機関• 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部• 自然科学研究機構 国立天文台• 東京大学 大学院 理学系研究科• 京都大学 理学研究科• 名古屋大学 太陽地球環境研究所• 情報通信研究機構 電磁波計測研究センター• 海洋研究開発機構地球シミュレータセンター（順不同）
2312