２01３年１月１５日 No.３
１．新年のご挨拶
２．188ｃｍ望遠鏡改修計画の進捗状況（Ⅲ）
３．188ｃｍ望遠鏡改修計画の進捗状況（Ⅳ）

１．新年のご挨拶
新年あけましておめでとうございます。本年もどうぞよろしくお願い申し上げます。
2013 年前期の共同利用観測の公募を 1 月 11 日から開始しました。今回は観測期間を５月上旬から６月上旬の約１ケ月間に限定しての公募となっています。
詳しくは観測所ホームページの公募案内をご覧ください。
去る１月８日から１８８ｃｍ望遠鏡の駆動系・制御系の改修工事が始まりました。続いてドーム制御系の改修工事も始まります。次号以降、それらの様子を逐次ご報告していきたいと思います。
（泉浦）

２．188cm 望遠鏡改修計画の進捗状況（Ⅲ）
実験屋の仲間うちでは異口同音に「センサーが本来ータの中に、いやーな感じのものがありました。望遠持っている精度・安定度を生かすも殺すも取付け冶具

鏡静止状態で読出し値の長時間ドリフトを調査したデ次第」と言われてきました。今回の改修工事でも、新ータが、いかにも周囲の環境温度変化と関係ありそうたに導入した Heidenhain 社の高精度角度エンコーダな様子を示しました(図１)。でも、所内の望遠鏡改修が持つ本来の性能を十分に引き出す設計になっていな検討会議では、問題としている指向誤差 20”rms のければ、後々まで禍根を残すことになります(補記)。

主たる原因ではないと棚上げの雰囲気となりました。

限られた予算の中、この角度エンコーダの能力をフルとは言え、様子ぐらいは見ておこうと現場に行ってに生かして、掲げた目標値 1.5” rms の指向精度にみると、エンコーダヘッド(前号の図１)の支持台が鉄到達しようとする、観測所の奮戦と苦悩とを以下にご製ではなく何とジュラルミン製でした。エンコーダの紹介します。

ドリフト量 16”はエンコーダドラムと支持台の相対位置変化 10μm に対応します。支持台とその周囲の兆候あり５カ所の温度測定をする系を栁澤さんがサクッと実装昨年度末に行われたエンコーダ導入時の初期試験デし、計測されたエンコーダドリフト量を解析してみると各部の温度変化の１次結合でよく再現できました(図２)。しかしながら、あり得ないような大きな線膨Time [day]Time [hour]

図２．エンコーダの読取り値のドリフト量(黒)と周囲温度を用いて fit した値(赤)。Fit は良好で、良好な経験式を得られたが、物図 1．初期データに見えたエンコーダ読取り値と気温の時間変化理モデルに難があった。
OAO ニューズレター No.３-1-張係数を仮定せねばならず、納得できる物理モデルをの１時間前にはドームを開いて望遠鏡をなじませてか見出せませんでした。最初の物理モデルの試みは不発

ら観測を開始した方がいいと言われることと符合してに終わりました。しかし、とにかく経験的モデルを使います。

うことで、だいたいの補正が可能な感触を得たことから、この時点ではとりあえず深追いしないことにしま

対向 dual-head 化案の浮上した。

ニューズレター１号で紹介された天体追尾の周期的誤差の原因究明作業ではひとつ厄介な問題がありま新たな熱変形モデルの提唱した。ヘッドがひとつしかない(single-head)測定系

前回のニューズレターで紹介したように、指向誤差

ではエンコーダドラムの回転と並進変位とが区別でき解析が大きく進む中、望遠鏡の熱変形問題に再び取組ないのです。このためデータに現れる周期的誤差成分む必要性が見えてきたことを、お盆明けに所長らと軽の原因をひとつひとつ同定していく謎解き作業は煩雑く議論しました。そして物理モデルを再考し、日中ドなものとなりました。極軸を支えるベアリングの回転ーム天井部からの放射熱により極軸が湾曲するという中心の周期変動、現エンコーダ系から受ける回転軸のことを考えました。(図３)。極軸の天井側と床側の温周期的変位などなど多くのことを想定してみる必要が度差 0.5 度で極軸は 4”歪みます。南端ベアリングかあったからです。幸いなことに、現状の主要な周期的らエンコーダドラムまでの距離が 0.77m とやや長い変動の全てが single-head の測定でなんとか同定出ので 15μm も下がり、結果としてエンコーダの読取来ましたので、その時点では大きな問題となりません

り値が 25”変化すると予想されます。この話を最初でした。しかしながら、もしも対向した位置に配置さにした時はみな懐疑的でしたが、一方で所員の指向誤れた二つのヘッド(dual-head)があったなら、回転量差低減にかける情熱には並々ならぬものがあり、論よはそれら読取り値の変化量の平均値、並進変位量はそり証拠とばかりに、栁澤さんが極軸の４箇所に温度セれら変化量の差の半分なので、同様の謎解き作業はとンサーをさっそく取付け、測定を開始しました。ても楽なものだったはずです。そして、dual-head

その後、取得したデータの解析が進むにつれ、今回化は測定系の熱変形によるエンコーダ読み値の変動、の物理モデルが良さそうなことが分かり始めました。

つまり、温度ドリフトの除去に関しても同様に有効な

図４は３日間のエンコーダのドリフト量(上段)と極軸手段であると考えられます。今回、温度ドリフトの妥の上下左右の温度差(下段)の時間変化のパターンを示

当な物理モデルが得られたことで、今後見通し良く測したものです。シンプルなモデルにも関わらず測定デ定や解析の作業を進め、エンコーダ本来の性能を引きータを良く再現することができ、また変化量の程度も出す方策として、対向 dual-head 化の必要性を強くモデルの予想通りでした。ドームを開いたとたんに急主張することになりました。

激な変化があること(図中の矢印)、深夜過ぎからは安定していることなどの特徴がよく現れています。観測所長の決断
原因が分からなくても図２のように経験式でうまく記述できるならそれで良いのではないかというのが、Time [hour]

図３．熱変形のモデル。ドーム天井部からの熱放射によって極軸に温度差が発生し湾曲する。極軸の４箇所に温度センサーを

図４．エンコーダの読取り値のドリフト量(上段)と極軸に発生し取り付けることにした。ている温度差(下段)の比較。
OAO ニューズレター No.３-2-最初に温度ドリフトの可能性を示した時の大方の意見た。

でした。でも、妥当な物理モデルが見当たらないことから、経験式がどのような状況でも変化しないかどう補記かについては未知数でした。その様な変化が最終的な今回の事前調査データをもとに現エンコーダ系改指向精度を左右する可能性が残されていました。とこ修(1988 年)について分析してみると、どうしてこのろが図３、４のようにそれらしい物理モデルが見つかデザインにしたのか、またそれに見合った対処がない

り、測定から妥当性が実証されたことで、所内の雰囲のはなぜかなど疑問な点がいくつか浮かび上がってき気もガラリと変わりました。今や、dual-head 化のます。今回の調査データは現エンコーダ系でも十分な強い必要性は十分に認識されました。高らかに掲げた特性調査と適切な補正を行えば額面通りの１秒角程度目標の指向精度を達成するには、エンコーダ読み値のの回転角読み取り精度は達成可能だったことを示唆し温度ドリフトを取り除く有効な手段を積極的に導入すています。一度完成させた望遠鏡システムを運用し始べきだという考えでまとまりました。あとは、限られめたら、もう手を入れたがらないのが大半の天文学者。

た予算の中でよりよいシステムを作るため、何をどう少しでもよいシステムにしたくて engineering time

決断するかです。このドリフト調査の進捗を受け、目を追加要求する技術者。両者の間の攻防が古今東西の標達成には対向 dual-head 化が必要不可欠であると天文台で繰り返されてきた話はよく耳にします。なのの判断のもと、所長はその実現に向けて動き始めましで、最初の一筆がとても大切なのです。

（浮田）

３．188cm 望遠鏡改修計画の進捗状況（Ⅳ）
動く副鏡
今回の改修の目的の 1 つである、ポインティング精箇所にレーザ変位センサーを取り付け、副鏡にレーザ度の改善に向けて岡山観測所では日々議論を重ねてきを照射し、軸方向の変位を測定しながら望遠鏡を様々ました。その中で要因の 1 つとして挙がってきたのがな方向に向けることで、望遠鏡の姿勢と副鏡の傾きの「副鏡の変位」
です。
前号でもご紹介致しました通り、相関を調べました。その結果、HA（時角）方向に望指向誤差測定を実施したところ、ISLE の観測では遠鏡を動かした時（図 6 の実線）で最大 250 秒、DEC20”rms だったものが、鏡筒部に取り付けられた案方向に望遠鏡を動かした時（図 7 の実線）で最大 350

内望遠鏡では僅か 6”rms であったという結果から、秒ほど副鏡が傾くことが分かりました。また図２の 0

鏡筒部の光学系に何か問題があるのではないかと考え時付近において、副鏡の傾きにジャンプが出現したり、るようになりました。特にその中でも副鏡機構について調査した結果を今回ご紹介致します。
（主鏡については次号以降掲載する予定です。
）
まず、図 5 のように、副鏡の焦点調節機構の縁の 3

図６．HA 方向に望遠鏡を動かした時の副鏡の傾（DEC=34 deg）実線が実測値（赤系がΔHA、青系がΔDEC）。望遠鏡を動かす向きでΔHA は赤とマゼンタに、ΔDEC は青色と水色に区
図５．レーザ変位センサー取り付け位置別してある。破線がシミュレーション値（黄色がΔHA、紺がΔ

３つ変位センサーで得られたデータから、副鏡の RA 及び DECDEC）。実測値に対して、シミュレーション値は遥かに小さいこ方向の傾きを導出している。とが分かる。
OAO ニューズレター No.３-3-図８．副鏡焦点調節機構を支持しているスパイダー（黒い板状の部分）
図７．DEC 方向に望遠鏡を動かした時の副鏡の傾き（HA=0）

左側（手前）に幅広４本、右側（奥）に幅狭が４本、計８本で支実線が実測値（赤系がΔHA、青系がΔDEC）。線の色と→の持している。

関係は図２と同じ。破線がシミュレーション値（黄色がΔHA、紺わり、傾きを与えているのではないかと予想していまがΔDEC）。

す。この部分の構造は半ばブラックボックスであり、全体的にヒステリシス特性を含むなど特徴的な動きをシミュレーションで表現しきれなかったところです。

していることも分かりました。こういった振る舞いは現在進行中の改修作業の中で、この部分の分解調査をポインティングアナリシスによるソフト的な補正は難進めています。今後明らかになる問題点については、しく、ポインティング精度に影響を与える要因になっ最大限、必要な措置を講じる予定です。それにより、ているものと思われます。

我々の目標であるポインティング精度 1.5”rms により近づけるものと考えています。

原因究明と対策
では、副鏡周辺のどの部分が副鏡を傾けているのでしょうか。その候補は２つ考えられます。１つは副鏡焦点調節機構の支持部分です。鏡筒部から幅広と幅狭の計８本のスパイダーで支えられていますが（図 8）、このスパイダーが副鏡及び副鏡焦点調節機構の重さに対して十分な強度を持っていないのではないか、という疑問が浮かび上がりました。そこで ANSYS（※）という有限要素法によるシミュレーションソフトを用いて、副鏡構造を３次元でモデリングし、様々な方向
図９．副鏡の３次元モデリングとから重力をかけ、その力学的変位を解くことで望遠鏡シミュレーション結果の一例の姿勢依存の変位を導出しました（図 9）。結果、最大でも 100 秒弱程度の傾きにしかならないことがわか

図は紙面の上から下に重力をかけた時（つまり望遠鏡を天頂りました。また、HA 方向に動かしたときは DEC（赤に向けた時）のシミュレーション結果。赤から青に向かうに連緯）方向の変位はほぼ 0 秒（図 6 の破線）、同様にれて変位が大きくなっている（最大で 80μm）。

DEC 方向に動かした時は HA 方向の変位はほぼ 0 秒※ANSYS の利用ではチリ観測所にご協力いただきました。こ（図 7 の破線）であり、実測値よりも遥かに小さい変の場をお借りして感謝申し上げます。

位量が求まりました。つまり、スパイダーによる支持（筒井）構造には問題がないという結果が得られました。
一方、もう 1 つの候補は、副鏡焦点調節機構の駆動部です。駆動部のガタが焦点調節軸を介して副鏡に伝おわり
発行：大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 国立天文台 岡山天体物理観測所
OAO ニューズレター No.３

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