公募型小型4号機 SOLAR-C (EUVST)と科学研究戦略構築

2030年代の戦略的中型を考える光赤天連シンポジウム
2022年2月22日

清水 敏文(ISAS/JAXA)
光赤天連シンポジウム

2022/2/22

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はじめに¡ 昨年10月の光赤天連シンポでは清水さんにひのでの経験とコミュニティによるSolar-C(EUVST)計画立ち上げを紹介していただきました。その際のコメントでもSPICAで本当にやりたかったことがやれる計画を作れば良いとの激励をいただきましたが、今回のシンポでは、衛星で大きな成果を上げている太陽科学分野で、Solar-C(EUVST)とその後の科学研究戦略をどのように考えて練っているのか、また実現可能な衛星計画を作るにはどのようにすれば良いかについてのお考えを伺えないでしょうか？それが光赤天連の将来計画を考える上で大きなヒントになるのではないかと考えております。
By 松田 有一
¡ Solar-C(EUVST): NGSPMとしての科学研究の実現(NGSPM-SOT主査として)¡ Solar-C(EUVST): 国際協力の構築(Solar-C(EUVST)プリプロ準備チーム長として)¡ 今後の「公募型小型ミッションの立ち上げ方」(宇宙理工学委員会TF分科会長として)¡ その後の科学研究戦略をどう練っているか (太陽研連副会長として)
光赤天連シンポジウム

2022/2/22

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JAXA Epsilon M-class mission

A fundamental step towards answering how the plasma universe is created and evolves, andhow the Sun influences the Earth and other planets in our solar system
Science objectives
I.

II.

Understand how fundamental processes
lead to the formation of the solar
atmosphere and the solar wind

Close connection toUnderstand how the solar
atmosphere becomes unstable,
releasing the energy that drives
solar flares and eruptions

Astrophysics
Plasma physics
Geo-space physics(Space weather)

EUV high-throughput Spectroscopic Telescope

to quantify how mass and energy are transferredwith 1st-ever capabilities toA) Wide T-coverage (104-107 Kelvin)
Observe all regimes of the solar atmosphereas a single, coupled system
B) High resolution (spatial ~ 0.4 arcsec, temporal 0.1~1 sec)
Capture the dynamic evolution of elementary structuresC) Spectroscopy
Determine the physical states of the targets(velocities, densities, temperatures, composition, ionization stage)2022/2/22

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SOLAR-C(EUVST):ミッション構成概要¡

小型衛星バス上に、極端紫外線高感度分光望遠鏡 EUVST (EUV high-throughput
Spectroscopic Telescope)を搭載し、イプシロンSロケットにより太陽同期極軌道(高度600km以上)に投入する。

¡EUVSTは、日本が主導して国際協力により世界一丸となって実現させるものであり、日本は、EUVST全体構造(鏡筒)と主鏡機構(口径28cm指向駆動可能な単鏡)および衛星バス等を担当。EUVSTの分光器コンポーネントは、国際協力により米国・欧州諸国から提供。

主な
観測性能

計測温度範囲:分光 - 2万~1500万度の全温度層を隙間なくカバー(波長: 17-21.5, 46-122nm)
画像 – 6000-1万度(波長: 280-285nm)
空間分解能: 0.4”
時間分解能: 0.5s (最短)
ドップラー速度精度: 2 km/s
観測視野: 300”x280”

光赤天連シンポジウム

主鏡機構部 (28cm口径)

衛星バス

高感度太陽紫外線分光望遠鏡(EUVST)の外観図
望遠鏡全体構造

EUVSTフライト品
開発参加国
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SOLAR-C(EUVST):NGSPMとしての科学研究の実現

光赤天連シンポジウム

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国際協力体制の構築
JAXA
フェーズ定義ミッション探求フェーズ
Mission exploring phase

ミッション定義フェーズ
Mission defining phase

アイデア実現加速プロセス
アイデア創出プロセス
Idea implementation
Idea creation processprocess

Pre-Phase A1b

Pre-Phase A1a

宇宙理工学委員会ワーキンググループ
WG under Advisory Committees for Space
Science and Engineering

Phase A1

Phase A2

Phase B※ Mission: Substantial
studies corresponding toPhase-A
プリプロ候補チーム（所内準備チーム）
Pre-project candidate team
(ISAS reserve team)

プリプロチーム
Pre-project team

MDR

SRR

プロジェクト
準備審査
Project readiness review

製作・試験
運用
詳細設計
Detailed design Fabrication/Verification Operation
Phase C

Phase E

Phase D

* For S/C system. The S/C system starts the bus
design with robust detailed inputs from the mission.
プロジェクトチーム
Project team

RFP
SDR
PDR
Contractor
selection
プロジェクト
移行審査
Project transition review

打上げ FY2026

ミッション
最終選定

概 算 要 求 (対 JAXA, 対 政 府 ) 調 整

正 式 レ タ ー 発 出 を 伴 う 参 加 確 認 (対 海 外 宇 宙 機 関 )2020.9

ESA:参加への動き

欧州: 参加
表明レター

海外:
本気な調整

R&D検討

欧州:提案認識レター (更新)欧州:各国科学界からの接触

海外機関参加最終リミット

報告書提出

2019.92018.11

Phase A検討
(9か月)

Phase A 選 定

提案書提出

最終選定 2020.12

2020.42019.32018.122018.72018.4

欧州諸国動向光赤天連シンポジウム

Partner Mission of

2018.1 Opportunity AO

NASA動向

基本設計
Basic design※ Mission: Studies substantiallycorresponding to Phase-B can be
carried out in Japan.

国際審査

候補選定

提案

2017.7

提言
答申
(報告書)

2016.6

コミュニティ意見聴
取 (White paper募集)

設置

戦略的中型SOLAR-C国際連携失敗

国際NGSPM-SOT
検討

計画決定
Planning decision

Pre-Phase A2

宇宙研の科学審査
プリプロジェクト ダウンセレクト（理工学委員会選定審査） 候補選定審査
前確認会
ISAS science review
Pre-project candidate Down selection(ACSSE selection review)
review
selection review

2020年代太陽観測の優
先度・実施方法検討

概念設計Conceptual design

海外各国代表者と連携して各宇宙機関と調整、「海外リスク」に対応

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NEXT GENERATION SOLAR PHYSICS MISSION –SCIENCE OBJECTIVES TEAM (NGSPM-SOT)¡ A study team was formed as a means of improving international

coordination in solar physics, and developing a multilateral solar
physics mission concept for the next decade.
¡ Motivated by the large strategic Solar-C situation in 2015.

• This advisory team (14 selected scientists, chair: Shimizu) waschartered by NASA, ISAS/JAXA, and ESA in June 2016.
• Developed and documented scientific objectives and prioritiesfor an NGSPM concept• To review every topics in solar related field• with community inputs, via white papers• within the resources and framework by the agencies.
• The NGSPM-SOT final report was delivered to the agencies
in July 2017.
http://hinode.nao.ac.jp/SOLAR-C/SOLAR-C/
Documents/NGSPM_report_170731.pdf

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NGSPM-SOT* REPORT (2017/7)* Next Generational Solar Physics Mission Science Objectives Team• Recommended a minimum set of instruments with which NGSPM can address the greatest
number of sub-objectives and maximize the science return of the mission.
(A) JAXA large strategic mission= 戦略的中型SOLAR-C

Higher priority of notional instruments
in order from the top
in NGSPM-SOT report0.3” coronal/TR spectrograph (T-9)
seamless plasma diagnostics
through the atmosphere0.2”-0.6” coronal imager (T-7)
0.1” – 0.3” chromospheric imager
and magnetograph (T-4)
0.1” photospheric magnetograph (T-1)
0.1” chromospheric spectrograph (T-5)
Magnetic and velocity fields
at chromosphere

光赤天連シンポジウム(B) Constellation of small/medclass missions in mid-2020s.
Solar-C(EUVST)
as JAXA competitive M-class mission

Hope a NASA MiDEX mission“MUSE” selected!
Spectro-polarimetry:
CLASP (UV), Sunrise-3 balloon(1m) à

Closely coordinatedobservations withground-based 4m (DKIST)à 1m-class telescopefor a launch in 2030’s

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(NASA)

全面観測(2022打上予定, 中国)

世 界 に おける 位 置 付 け
CONNECTING THE SUN TO
THE INNER HELIOSPHERE
Parker Solar Probe

BepiColombo/Mio (MMO)(2018.8打上, NASA)(2022打上予定, インド)?

(2018.10打上, ESA/JAXA)
Credit: NASA/JHU

PUNCH (2023~) 8.9太陽半径“その場”観測(NASA, SMEX)(最接近観測2025~)
Credit: NASA/JHU APL
5太陽半径以遠のコロナ偏光観測

表面磁場の高解像度観測(2021-)

Solar Orbiter(2020.2打上, ESA/NASA)

Credit: ESA/AOES

DKIST(NSF)

65Rs – 100 Rs @水星軌道 (2025~)

Solar-C(EUVST)(2027~)

60Rs (最接近), 24度傾斜角位置(2027~)
コロナ撮像・分光、表面磁場観測(テレメ制限, 低時間分解能)

Solar-C(EUVST)は、太陽表面の高解像度観測 (DKIST, 米国)と内部太陽圏の探査観測 (Parker Solar Probe, Solar
Orbiter, BepiColombo等)を物理的に結び付けることを可能にする分光診断を提供できる唯一のミッション。
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SOLAR-C(EUVST): 国際協力の構築

光赤天連シンポジウム

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国際協力による装置開発
p日本 (JAXA)がミッションを主導し、NASA, 欧州諸国およびESAが開発に参画。
ü衛星や望遠鏡は日本、分光器/撮像系は国際協力機関が担当。

Primary mirror assembly (28cm diameter)
USは必須の位置付け (NGなら差戻)Radiator for the mirror
各国研究者(提案者)の努力
Telescope structure (CFRP)
スイス参画 à 機能追加
Slit Jaw Imager
UKの不首尾àESA支援
Spectral irradiance monitor

Green by Japan

Spacecraft bus
E-boxes (Spectrograph, Telescope) etc.

Aperture door

Truss support structure

Grating assembly
Slit assembly

Guide telescope

LW IAPS Camera & radiator panel

Ultra fine sun sensor SW CCD Camera
Pre-slit & radiator

EUVST科学を地球につなげるために、EUV分光放射照度計(Spectral irradiance monitor, SoSpIM)を搭載
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2022/2/2211

今後の「公募型小型ミッションの立ち上げ方」

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公募型⼩型ミッションの最近の実績 (課題)l コンセプト提案からプロジェクト開始までの時間の⻑期化、コストの⾼騰、チーム組織化「公募型小型計画の公募発出予定について」(2021/10/22 宇宙理工学委員会資料)

これらの課題を改善して小型衛星の魅力を真に引き出すために
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今後の公募型⼩型の⽅向
今後の公募の⽅向性・・
公募を戦略的に多様化する / 宇宙研とコミュニティ双⽅で課題の解決を図る■「多様化」と「迅速に」l 「迅速に」--- Normal Track (コンセプト提案から始め現⾏のステップアップで進める︓提案から8-9年で打ち上げる)に加え、 Fast Track(提案時点ですぐにダウンセレクションに進めるレベル:提案から6年程度で打ち上げる)を設定。
l 「多様化」--- 経済的ミッション(実現可能な規模は要検討, でも必須)とフルミッション(約180億が上限)
ISASから⻑期的な計画が提⽰される予定︓
例︓2年毎公募、フルミッション -> 経済的ミッション -> Fast track -> フルミッション■ ミッションコンセプトを提案に際する課題
・コミュニティにおけるマネジメントの基本知識を学ぶ機会の整備
・次世代へのサイクルを回すための仕組み、他分野ミッションへの参加
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ミッション立上げの進め方: モデルケース
概念検討段階Conceptual study stage

ミッション探求フェーズ
Mission exploring phase

プロジェクト構築段階
Project establishment stage

ミッション定義フェーズ
Mission defining phase

アイデア創出プロセス
Idea creation process

アイデア実現加速プロセス
Idea implementation
process

Pre-Phase A1a

Pre-Phase A1b

Pre-Phase A2

プリプロ候補チーム（所内準備チーム）
Pre-project candidate team
(ISAS reserve team)

宇宙理工学委員会ワーキンググループ
WG under Advisory Committees forSpace Science and Engineering

プロジェクト段階
Project stage

概念設計
Conceptual design

計画決定
Planning decision

基本設計
Basic design

詳細設計
Detailed design

製作・試験

Phase A1

Phase A2

Phase B

Phase C

Phase D

JAXAプリプロチーム
JAXA Pre-project team

運用
Operation

Fabrication/Verification

Phase EJAXAプロジェクトチーム
JAXA Project team

概算要求 Budget request
国際審査 International review(ミッション特性に応じた設定)
ミッションコンセプト提案
Mission concept proposal

技術要素開発 R&D

提案からMDR: 3年 (標準)

& コスト評価 Cost estimate① Normal Track
例: 新規性が高い 宇宙研の科学審査 プリプロジェクト ダウンセレクト前確認会
Down selection review
工学委員会選定審査） 候補選定審査
挑戦性が高い （理ISAS
science review Pre-project candidateselectionreview
ミッション選定
CML4確認会新規分野から (ACSSE selection review)
Down selection(PD/PO)
選定における追加条件：
高いCML及びTRLが達成
メーカコスト評価: 確度② Fast Track
例:過去例ある提案

ミッションコンセプト提案
Mission concept proposal

SRR

プロジェクト
準備審査
Project readiness review

開発企業選定RFP Contractorselection

SDR

PDR

プロジェクト
移行審査
Project transition review

提案からMDR: 現在の仕組み(Normal track)は打上げまでに最低でも8年はかかるが、公平を留意しつつ、1年程度

宇宙研の科学審査（理工学委員会選定審査）
ISAS science review(ACSSE selection review)

光赤天連シンポジウム

MDR

十分に高い完成度の提案はFast trackのパスでの実現を図る。検討する提案の仕方によっては、6年程度に短縮化が可能というメッセー
ジ、提案側の意識改革を促す効果を期待。

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従来からの意識を変えていく重要性¡ このアクションプランは、ISASの様々な部署(人々)に具体的なアクションをお願いするのみならず、提案しプロジェクトを目指す研究コミュニティの皆さんに対しても従来からの意識を変えていく重要性について指摘。
¡ 特に、次世代へのサイクルを回していくための取り組み。

例：当該分野外ミッションへの丁稚奉公、コミュニティ主体でのチームの教育。
¡ ISAS及び研究コミュニティに属する様々な皆さんが１つ１つ取り組みを行い積み重ねることで、顕在化した課題を改善する方向に導くことになると期待。

¡ それによって、公募型小型の機会の真の魅力を引き出し、宇宙科学のワクワクする研究を推進し、国民からもさらに認められる一助になることを期待。研究コミュニティの皆さん、特に提案やプロジェクト化を目指す方には、一度本分科会報告書に目を通していただけるようにお願いする次第です。

※ 報告書 @理工学合同委員会資料HP
https://www.isas.jaxa.jp/home/rikou/godo/meeting/2021/1227/
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16太陽分野：その後の科学研究戦略

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太陽研連での将来構想検討太陽・太陽圏研究領域の目標・戦略・工程表(2022年版) Draftよりサイエンスが第一/意識合わせ

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