2021年度光学⾚外線天⽂連絡会シンポジウム「国際⼤型計画との関わり⽅を考える」
セッション1: 国際計画での経験「ひので」:
国際太陽天文台での経験から
清⽔ 敏⽂

宇宙航空研究開発機構 (JAXA)
宇宙科学研究所 (ISAS)
2021/9/6

光⾚天連シンポジウム2021

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内容
プロジェクトの⽴案段階、実現段階、運⽤段階で⾏なわれてきたこと、問題となったことと克服の仕⽅、そしてコミュニティーの役割と期待することをレビュー• 「ひので」とは• ⽴案段階 (1991年〜)• 開発段階 (1998年〜)• 運⽤段階 (2006年〜
参考:
宇宙科学研究所の歴史に関する調査報告 理学と⼯学の連携の系譜 (著: 加治⽊ 紳哉 )JAXA-SP-19-004
SOLAR-B提案書や設計会議資料他、⼿持ちの資料及び記憶
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光⾚天連シンポジウム2021

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⽇本は⾶翔体による太陽の磁気流体現象の研究で世界を先導
188kg

ロケット実験 XDT 1998

⽇本単独
⽇⽶英協⼒

ロケット実験 CLASP 2015/9ひのとり(ASTRO-A)
1981–1982

390kg

⼤学院＠1990

ようこう(SOLAR-A)
1991-2001
⽴上げ

2026/27~

⽇⽶英欧協⼒開発

1992
2021/9/6

900kg
ひので(SOLAR-B)
2006–

Solar-C(EUVST)

1998

光⾚天連シンポジウム2021

2006

運⽤
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1. 第22号科学衛星「ひので」（SOLAR-B）• 「ひのとり」、「ようこう」に続く、わが国３機⽬の太陽観測衛星• 科学⽬的： 太陽表⾯（光球⾯）とコロナの同時観測を通じた、光球⾯の磁気的活動とそれに対応したコロナ活動の探究により、以下の解明を⽬指す。
• 太陽外層⼤気の成因• 太陽表⾯磁場とコロナのカップリング• 磁気リコネクション等電磁流体⼒学の現象

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光⾚天連シンポジウム2021

6太陽観測衛星「ひので」 (SOLAR-B)

内之浦宇宙空間観測所
ロケット搭載直前クリーンルームにて
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光⾚天連シンポジウム2021

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「ひので」搭載観測装置
        

空間分解能0.2秒角の回折限界を軌道上で達成。太陽表面の磁場・速度場の精密観測。今後の宇宙光学望遠鏡開発の技術的基盤の意義も。

   

コロナプラズマの速度の直接観測・プラズマ温度の精密診断。過去の同種の装置より数～10倍の性能向上。

姿勢系太陽センサ群（UFSS・NSAS）

   

太陽X線望遠鏡として最高の空間分解能（1秒角/pixel；ようこうの3倍）を達成。
幅広い温度範囲でコロナ活動を観測。

■ 望 遠 鏡 の 開 発 ・観 測 運 用 は 、米 ・英 およ び欧 と の 大 規 模 か つ
緊 密 な国 際 協 力 の もとで推 進 。
■ 世界中の研究者に開かれた軌道上太陽天文台 として観測を実施
2021/9/6

光⾚天連シンポジウム20218

「ひので」実現に結集した世界の機関

清⽔記事 SOKENDAI Journal No. 16 2009より2021/9/6

光⾚天連シンポジウム2021

9⽇本における⽴案段階 (1/2)• 1992/11 宇宙理学委員会 SOLAR-B WG設置了承• 1992~ NAOJ/東⼤理を中⼼とした概念検討• 清⽔: ⼤学院⽣

• SOT検討, XRT検討(1998 観測ロケットXDT実験につながる)等に参加。
• 机上データ処理(画像圧縮)・観測制御(3観測装置協調動作)などの検討を主導• 3観測装置の概念検討• ⽶国の知⾒がある研究者らと、要求事項、技術的課題や実現⽅法に関して共同研究や情報交換• 参考: 清⽔: SOTのキー技術「偏光計測」の調査のため、⼀本さんに付いて⽶国ハンツビルに1ヶ⽉滞在• 参考: 清⽔: 1995.4から⽶国ボルダーに約1年学振滞在し、地上天⽂台で稼働中のSpectro-Polarimeterを学ぶ。

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光⾚天連シンポジウム2021

10⽇本における⽴案段階 (2/2)• 1994/6 次期衛星計画具体案が科学衛星・宇宙観測シンポにて提⽰• (1994-95 宇宙理学委員会 提案は不採択)• 1996/10 宇宙理学委員会にSOLAR-B提案提出、評価⼩委員会で審議*1、1997/3 承認• 1999/2 第1回SOLAR-B設計会議(準備会議)*1 地球⼤気圏観測衛星計画 ATMOSとの2案
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光⾚天連シンポジウム2021(全 85⾴)
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海外での動向• ⽇本での⽴案段階から、複数のグループからSOLAR-Bへの参加希望表明あり、⽇本も国際協⼒実現を切望• NASA• Office of Space Science (OSS)の下に設置されたSun-Earth Connections
Advisory Subcommittee (SECAS)において、太陽~惑星間空間物理学分野の将来計画を⽴案検討。
• SECASが、1997夏を⽬指して、”Sun-Earth-Heliosphere ConnectionsRoadmap”(案)の取りまとめ。その中で、SOLAR-BはNASAが参加すべき優先順位の⾼い国際協⼒ミッションに位置付けられていた。

• 1998年• NASA “SOLAR-B Announcement of Opportunity” (AO-98-OSS-05)発出• AOに対するコミュニティからの提案:⽇本側も提案評価に参加(Strengths, weaknesses, E/VG/G/F/P評価) 1998.9
•
•••
•
•

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Scientific and technological merit
Hardware proposed
Programmatic relevancies
Fit to SOLAR-B constraints
Cost, management, and risk
Overall evaluation

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2. 開発段階 (1999~)「ひので」可視光磁場望遠鏡（ＳＯＴ）

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「ひので」可視光・磁場望遠鏡

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14太陽⾯0.2秒⾓=
地上を⾒れたら50cmを分解する能⼒

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技術調整• 定期的な設計会議• 2-6ヶ⽉毎 (#1 1999.3 〜#16 2004.10)• 双⽅担当部分をブラックボックスにはしない。
• 相⼿の経験から適切なアドバイスを得る。

• ある会議で⽶国側情報が出ない。

• 会社弁護⼠による警告• ITAR• EICAの執筆• ⽇⽶I/Fに関わる設計要求/設計結果/活動⼿順など合意事項をまとめたもの

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EICA

• 設計会議の他、⻑期滞在での調整(1999後半~ 2000前半)
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光⾚天連シンポジウム2021

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光⾚天連シンポジウム2021

⽇本側H/Wの設計レビューを⽶国でも開催: NASAの経験からのアドバイスを得る, 設計共有による安⼼を与える

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衛星姿勢ぶれ検出・補正の原理

Solar-B SOT
トップドア

⽇⽶試験で“0.002秒⾓”の追尾性能（制御帯域14Hz)達成(Shimizu+07 Solar Physics)

サイドドア

太陽光排熱窓

排熱鏡望遠鏡部

回転波⻑板
偏光変調装置可動斜鏡
コリメーターレンズ

焦点⾯観測装置

FPP-E

広帯域フィルター部
狭帯域フィルター部
分光偏光観測装置部
CCD
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CTM像安定化装置
CTM-TE CTM-E

MDP
衛星バス部の電⼦処理装置

相互相関処理による位置ずれ情報

580 Hz

相関追尾カメラ部
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参照像, t=t0

ライブ像,
22 t

装置開発: 共同での性能検証
像安定化装置フライト品結合性能試験@ ⽶国ロッキードマーチン研究所

⽶国が開発した焦点観測装置

⽇本が開発した可動鏡フライト品
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光⾚天連シンポジウム2021
検証: FM品のS/W開発に関して⽇本と海外(⽶国)で意識の相違がある印象

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3.「ひので」の観測運⽤• 世界中の太陽研究者からの観測提案を受け付けて観測を⾏なう、軌道上太陽天⽂台として機能• 科学運⽤の全体⽅針決定組織としてSWG (Science Working Group)• Science Scheduling Coordinatorsによる提案審査（＋提案者への助⾔）とHOP (Hinode Operation Plan) 採択• 世界の研究者からの提案により、世界各地の地上観測施設や世界各国の衛星との共同観測• 重点観測項⽬に対応した観測の実施• 科学成果の⾼いHOPの重点的実施と、太陽活動期のフレア観測の推進• ⽶国IRIS衛星(2013年打上)と常時観測連携を推進• 国内ではISAS/JAXAと国⽴天⽂台の緊密な協⼒の下、全国の⼤学関係者(院⽣含む)が観測⽴案に参加して、観測運⽤を実施• ⽶英も観測運⽤に参加（⽶：Chief Observer & Chief Planner、英：EIS Chief Observer）、⽶欧がデータ受信に参加• 取得したデータはISASでFITSファイルに変換され次第、DARTS
Webより即時全⾯公開されている
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光⾚天連シンポジウム2021
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運⽤推進体制• 衛星運⽤体制>B734:#0 +C(/Science Working Group (SWG)(  ()プロジェクトサイエンティスト
$
 $.857?DA&.$()  Science Schedule
Coordinators (SSCs)()%#( *1SED'))$857?DA;@=:

SOT(&9F@

XRT(&9F@EIS(&9F@(PIE 1DeRosa)(PIE  1DeLuca)(PI Warren, Harra)

Chief Observer
for SOT

Chief Observer
for XRT

Chief Observer
for EIS.1<=24(Super CP)

Chief Planner(CP)$+&

,-$ 国内外機関・⼤学からの実務参加., (Weekly, Daily)$857?DA%"& ($.$6D92<D:!)• サイエンス推進

NAOJ太陽観測科学プロジェクト
ひのでサイエンスセンター名古屋

2021/9/6.1<=24'=6
JAXA (AOCS, 0!);>B)
("- -/ )B1C72@.
(SED'))



#3?E8(NEC'))

 +# +56:@*
(MELCO'))AOCS*
(NEC'))(SED')):DA#

C-SODA

SWG：科学運⽤・研究諮問機関 – 18名
プロジェクトサイエンティスト
桜井隆、草野完也
S. Savage (NASA)A. Hood (UK), B. Fleck (ESA)

光⾚天連シンポジウム2021

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科学運⽤・データ解析(MO&DA)の⽅針• SWG下に、⽇⽶欧科学者から構成されたSolar-B MO/DAWorking Groupを結成し、科学運⽤やデータ解析の具体的⽅法やMO&DAシステム構築を検討• コミュニティーからの貢献が容易で重要な領域• その結果は、 ”The Outline of Solar-B Mission Operation &Data Analysis”に提案書としてまとめ (2001にdraft版)、その後のMO&DAシステム構築のベースとなる。
• 国際協⼒に関わる観点• システム構築の役割分担と協働• 科学運⽤：対等な貢献度の確保• 科学成果創出を第⼀に、潤沢なリソースを持つ⽶国• ISASでの運⽤現場を正しく理解してもらう (初期は来⽇で滞在)• Remote Chief Observer: リモート観測⽴案・データ評価
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光⾚天連シンポジウム2021

26ミッション延⻑• 宇宙機関(ISAS/JAXA, NASA, ESA, UKSA)独⽴に、23年周期でミッション延⻑審査(評価と計画)• SWGでサイエンス計画・運⽤計画等を議論し⽅針を固め、相互に審査書類の準備等協⼒

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光⾚天連シンポジウム2021

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国際会議の定期的な開催• ひので科学を討議、新たな研究展開や共同研究発展をコミュニティで探る「ひので国際会議」を⽇⽶欧持ち回りで開催• 直近では、IPELS(プラズマ科学分野横断会議)と合同で、「Hinode-13/IPELS 2019」を東京⼤学で開催
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開催期間：2019年9⽉2⽇から6⽇
開催地： 東京⼤学 本郷キャンパス
開催規模： 参加者数 208名（うち⽇本から59名）、参加国数 20か国
概要：合同開催ということで、「ひので」成果に加えて、太陽天体現象類似のプラズマ放出や波動などの実験の最新成果が発表された。隣接分野との情報交換により、互いに刺激を受けて、今後の共同研究に向けた端緒をつくれた国際会議であった
また、Parker Solar Probeなどの先端的研究が⽰されるとともに、Solar-C_EUVST・SolarOrbiter・DKISTなど2020年代に向けた将来像が活発に議論された。
「Hinode-14/IRIS-11」(2021/10, virtual)予定

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光⾚天連シンポジウム202129

世界的に利⽤される「ひので」• 査読付き論⽂ 1403編 (2021/8)

ひので査読論⽂(2007-2020)(NASA ADS統計調査)• アジア(⽇本含む): 北⽶: 欧州= 1: 1: 1「ひので」査読論⽂のCitation数

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光⾚天連シンポジウム202130

まとめ• 国際協⼒なしでは成功に到達できなかった「ひので」• 国際分担での開発は労⼒は多いが、国際協⼒で得られる利点が⼤きい。それを最⼤限活⽤。

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光⾚天連シンポジウム202131