紫外可視光近赤外望遠鏡検討	  Solar	  UV,	  Visible	  and	  near	  IR	  Telescope	  (SUVIT)	
Y.	  Suematsu	  (NAOJ)	

Solar-­‐C B案	
「ひので」の成果を発展させるため、Solar-­‐C	  B案では、太陽表面活動現象と関連して（光球）・彩層の加熱・ダイナミクス現象の磁気プラズマ物理の解明に重点を置く。	  
彩層スペクトル線での偏光観測 （S/N〜10^4）	  高時間分解能（＜10sec)、高空間分解能（＜0.1”)	  フォトン必要大きい口径	  この一つの装置として、口径1.5mクラスで紫外から近赤外での高精度偏光観測を検討。	  
・光学的成立性 （構造）	  ・熱的成立性	  ひのでOTAの開発資産を生かす	口径1.5m	
サイエンスからは口径は大きいほど良いが、実現性の観点から・主鏡の製作可能性(軽量化大事）、コーティング・望遠鏡の排熱・ロケット（HII)の能力、フェアリングサイズ
・地上試験
・他のプロジェクトとの共同開発（WISH1.5m）、地上試験設備のシェア	

ひのでOTAの時より主鏡軽量化技術が進んでいる。口径1-2mクラスで90%の軽量化。
・Sunrise口径1m
・地上試験で重力変形軽減大事	

候補となる観測波長、スペクトル線	

光学系設計ガイドライン	
0. 望遠鏡長を出来るだけ短く	  for	  dual	  satellite	  launch < 3.8m	  1.	  観測波長範囲:	  250	  –	  1100	  nm	  	  	  	  all	  mirrors	  telescope	  design?	  
2.	  視野：	  at	  least	  200”	  x200”	  	  3.	  高精度偏光観測（可視光、近赤外）要求	  	  	  	  axi-­‐symmetric	  opVcs	  before	  polarizaVon	  calibraVon	  (or	  modulator)	  equipment	  4.	  コリメート光による望遠鏡‐焦点面装置間結合、射出瞳径60~90mm	  for	  loose	  posiVonal	  tolerance	Conceptual	  Design	
PolarizaVon	  Modulator	

CorrelaVon	  Tracker	  Tip-­‐Tilt	  Mirror	  Visible-­‐IR	  Filtergraph	  (2D)	  Spectro-­‐Polarimeter	  PolarizaVon	  CalibraVon	  Wheel	  with	  through	  hole	  Telescope	  Assembly	  UV	  Filtergraph	  (2D)	  UV	  Spectrograph	  UVVIR	  FPP	  PosiVonal	  Tolerance	  Study	  of	  φ1.5	  m	  Gregorian	M1-M2	 (cm)	 
f1	 (cm)	 

300	 
280	 
250	 
246.6	 231.467	 
208.467	 
(F1/1.64)	  (F1/1.54)	  (F1/1.39)	 

220	 
185.167	 
(F1/1.23)	 

OTA	 150	 
116.9617	 
(F1/2.34)	 

30.4184	 
0.0636	 
(0.951)	 

26.247	 
0.0178	 
(0.997)	 

f2	 (cm)	 
45.7633	 
Defocus	 1μ	  0.0367	 
A20	 (Strehl)	  (0.983)	 

41.775	 
0.0415	 
(0.980)	 

35.9961	 
0.0508	 
(0.968)	 

Defocus	 3μ	 
A20	 

0.1245	 
(0.832)	 

0.1522	 
(0.748)	 

Decenter10μ	  -0.0359	 
A31	 (0.994)	 

-0.0432	 
(0.991)	 

-0.0588	 
(0.983)	 

-0.0831	 
(0.966)	 

-0.0125	 
(0.999)	 

Decenter50μ	 
A31	 

-0.216	 
(0.791)	 

-0.294	 
(0.653)	 

-0.4156	 
(0.4267)	 

-0.0625	 
(0.98)	 

0.1379	 
(0.910)	 

0.01897	 
(0.998)	 Tilt	 10”	 
B31	 

0.0908	 
(0.960)	 

0.0996	 
(0.952)	 

0.1161	 
(0.936)	 

Tilt	 50”	 
B31	 

0.454	 
(0.362)	 

0.498	 
(0.289)	 

0.581	 
(0.190)	 

0.057	 
(0.967)	 

0.0948	 
(0.955)	 

Baseline	  OpVcal	  Parameters	
SOT-OTA	 (SOLAR-B)	 

SUVIRT-OTA (SOLAR-C)	 

Entrance	 pupil	 (mm)	 

500	 

1500	 

M1-M2	 distance	 (mm)	 

1500	 

2800	 

M1	 outer	 diameter	 (mm)	  560	 

1580	 	 	 clear	 aperture	 

509	 

1513	 

radius（focal）	 

2339.4	 (1169.7)	 

4629.34	 (2314.67)	 

conic	 const.	 

-0.9706	 

-0.990927	 M2	 outer	 diameter	 (mm)	  159	 	 	 clear	 aperture	 

340	 

147	 

320.5	 radius	 (focal)	 

524.94	 (262.47)	 

835.494	 (417.747)	 

conic	 const.	 

-0.3996	 -0.548155	 

HDM	 outer	 diameter	 (mm)	 

32.83	 

48.37	 

Baseline	  Telescope	  Design	Spot	  Diagram	Telescope	  Assemly	  =	  3-­‐mirror	  Gregorian	
PolarizaVon	  CalibraVon	  Wheel	  with	  through	  hole	  HDM	  3-mirror Gregorian	2FS	  AcVve	  Mirror?	  

Cassegrain-type
Collimator : diameter isequal to exit pupil	コリメート部： 3面反射（ジェネシア解の例）	

ミラー反射コーティング	
ひのでOTAは保護膜付き銀コーティング（太陽光吸収率〜6.5%)
360nm以下で反射率低下→ 紫外観測には不適
紫外観測には Al+MgF2が候補 （太陽光吸収率 〜10%）
銀コーティングに比べ、全体的に反射率悪い（特に800nm前後）	

熱設計ガイドライン	
・ひので可視光望遠鏡（OTA)の排熱方式を基本とする（開口及び上部ラジエターによる輻射排熱）
・約200ノードのOTAスケールアップモデル
・極軌道、静止軌道で高温状態を模擬	Structure	  Model	  of	  φ1.5	  m	  Telescope:	  Scaled-­‐up	  model	  of	  OTA	

熱モデルの表面熱特性は高温状態を模擬するため、ひのでOTAのEOL時を想定。表は光学系の熱吸収を与える。	

Solar-­‐C	  Solar	  Synchronous	  Polar	  Orbit	  same	  as	  Hinode	Temperatures	  for	  Polar	  Orbit	Solar-­‐C	  	  Geosynchronous	  Orbit	Temperatures	  for	  Geosynchronous	  Orbit	SensiVvity	  study	  with	  radiator	  area	  modiﬁcaVon	1) Mod-1 Expand radiator area at
Shield Tube2) Mod-2 Enhance conduction at
HDM inner spider
AlBe (210W/mK) x 3 spiders↓AlBe (210W/mK) x 6 spiders	3) Mod-3 Expand HDM cylinderコーティング反射率劣化時	
Al+MgF2コーティングを想定すると、OTAのEOLが初期状態である。この劣化時を模擬するため、主鏡・副鏡αを0.05増やして検討。表はこの場合の熱吸収。	

Predicted	  temperatures	  for	  opVcs	

温度	  (℃)	 太陽同期極軌道	

静止軌
道	極軌道	  上部ラジエ
ター拡張(Mod-­‐1)	

極軌道	  極軌道	  上部ラジMod-­‐1	  エター拡
+Md-­‐2+	  張＋HDM HDMシリスパイ
ンダー拡
ダーλ増加	 張	

太陽同期極軌道+Mod-­‐1	  主鏡・副鏡α+0.05劣化	静止軌道+Mod-­‐1	  主鏡・副鏡α+0.05
劣化	M1	  61	
surface	

49	

52	

52	

80	

70	52	

M2	  -­‐2	  〜	  -­‐7	 -­‐24	Surface	-­‐12	  〜-­‐8	 -­‐12	  〜-­‐8	 -­‐12	  〜-­‐7	 0〜4	 -­‐17〜-­‐16	

HDM	   109〜
surface	 111	

103〜
104	

CLU	

100	

77〜78	 60〜61	 63〜
64	

51	

34	  -­‐	  37	 22-­‐24	 24	  -­‐	  27	 24	  -­‐	  27	 24	  -­‐	  26	 41	29	Summary１	
口径1.5m、主鏡・副鏡間距離2.8m長のグレゴリアン望遠鏡の成立性コリメータ部は3面反射系
throughput 0.9^5=0.6
レンズ＋反射でトレードオフ
軸外しグレゴリアンとのトレードオフ	Summary２	
OTA式の熱設計を検討：
・極軌道より静止軌道の方が地球放射の影響が小さい
ため、望遠鏡温度が低く、軌道変動も小さい。
・望遠鏡長が相対的に短いため、上部ラジエター面積が小さくなり、主鏡が高温。排熱鏡も相対的に小さくなり（高熱集中）、高温となる。モデルを一部変更することで初期条件では許容温度範囲内に入る目処が立ちそうである
が、Al+MgF2コーティング劣化時はOTA方式の排熱では温度を下げることができず、より反射率の高いコーティングの開発（SAGEMに検討依頼中）、主鏡周りからの直接排熱を検討（プラネットに依頼中）する必要がある。

焦点面観測装置	

X線望遠鏡	バス	バス	太陽電池パドル	

主鏡ラジエター	Oﬀ-­‐axis	  Gregorian	利点	  ・中信遮蔽なし→散乱光低、画像コントラスト大	  ・排熱鏡（HDM）部の排熱・冷却設計自由度大	  欠点	  ・人為偏光大 観測データによる偏光較正の可能性	  ・主鏡、副鏡の製作、検証難しい、alignmentの難しさ	  ・非軸対称の構造変形、熱変形の影響	Oﬀ-­‐Axis	  Gregorian	
2800mm	The same optical parameters except for off-centered M1	

1200mm	Spot	  Diagram