TAO観測装置

S WI M Sの開発とすばる望遠鏡への持ち込み
⼩⻄ 真広（東京大学/天文センター）
本原 顕太郎、⾼橋 英則、加藤 夏子、
寺尾 恭範、河野 志洋、櫛引 洸佑 (東京大学)、
吉井 讓 (東京大学、アリゾナ大学)、土居 守、河野 孝太郎、宮田 隆志、田中 培生、
田辺 俊彦、峰崎 岳夫、酒向 重⾏、諸隈 智貴、廿日出 文洋、⻘⽊ 勉、征矢野 隆夫、
樽沢 賢一、上塚 貴史、大澤 亮、内⼭ 允史、森 智宏、吉田 泰 (東京大学)、
田村 陽一 (名古屋大学)、越田 進太郎 (国⽴天文台)、半田 利弘 (⿅児島大学)

第８回可視赤外線観測装置技術ワークショップ@国⽴天文台三鷹 (2019.02.25-26)

お話する内容
SWIMS• 装置紹介• これまでの開発

すばる望遠鏡への持ち込み• 持ち込みプロセス• 持ち込み時の苦労、教訓 (と要望)Simultaneous-color Wide-field
Infrared Multi-object Spectrograph TAO 6.5m望遠鏡用
第1期近赤外線観測装置
 近赤外線2色同時多天体分光撮像装置
 特⻑
広視野2波⻑域同時観測
撮像

多天体分光

面分光

High-z銀河の多色撮像や複数輝線の同時分光により, 効率的に⾼精度なデータを取得。

 2009年度に開発を開始。

Simultaneous-color Wide-field
Infrared Multi-object Spectrograph TAO 6.5m望遠鏡用
第1期近赤外線観測装置
 近赤外線2色同時多天体分光撮像装置
 特⻑
広視野

2波⻑域同時観測
撮像

多天体分光

面分光

High-z銀河の多色撮像や複数輝線の同時分光により, 効率的に⾼精度なデータを取得。

 2009年度に開発を開始。

F/12入射光

望遠鏡焦点面 MOSスリットマスク
 面分光モジュール

コリメータ系■ 撮像視野■ 分光視野ダイクロイック鏡
赤側カメラ系
Red Arm(1.4-2.5 µm)
⻘側カメラ系
Blue Arm
(0.9-1.4 µm)

1.9m
装置側面図

1.4m

分光用機械系

F/12入射光

望遠鏡焦点面分光用機械系

 MOSスリットマスク
 面分光モジュール

コリメータ系【搭載フィルター】
ダイクロイック鏡
赤側カメラ系
Red Arm(1.4-2.5 µm)
⻘側カメラ系
Blue Arm
(0.9-1.4 µm)
装置側面図

開発メンバー @天文センター
スタッフ︓本原 (PI)、加藤、⼩⻄、⾼橋大学院生︓2009 利川
2010 利川、舘内
2011 舘内
2012 舘内、北川
miniTAO/ANIR2013 舘内、北川、藤堂 観測運用も並⾏
2014 舘内、北川、藤堂、⼩早川
2015 北川、寺尾、⼩早川
2016 北川、寺尾、大橋
2017 寺尾、大橋、河野2018 寺尾、河野、櫛引

開発メンバー @天文センター
スタッフ︓本原 (PI)、加藤、⼩⻄、⾼橋大学院生︓2009 利川修⼠論文
６本
利川、舘内
2010
2011 舘内博⼠論文
２本2012 舘内、北川
miniTAO/ANIR
舘内、北川、藤堂 観測運用も並⾏
2013
SPIE集録 ９本
2014 舘内、北川、藤堂、⼩早川
2015 北川、寺尾、⼩早川
2016 北川、寺尾、大橋
2017 寺尾、大橋、河野2018 寺尾、河野、櫛引主な開発年表
2009年

開発開始

2011年3月
2011年4月

光学素子納品TAO実験棟竣工

2011年5月

真空容器納品2011年9月
2012年5月

MOSU納品
初組み上げ

2017年4月

第11回冷却試験

2017年7月

ハワイ観測所へ輸送

2017年8月

組み上げ

2018年4月

⼭頂へ輸送

すばるへの持ち込みプロセス

2014年8月9年
初姿勢変形試験、初冷却試験
持ち込みプロポーザル提出
2015年12月 実験室ファーストライト Acceptance review #1, #2
Preship review

Summit transportation review
ファーストライト on Subaru

First Light on Subaru
2018年5月に撮像ファーストライト
2019年1月に多天体分光ファーストライト
0.9-1.4 µm~ 7.7‘ x 4.3’ (~0.095 “/pixel)

Y  J
1.45-2.5 µm

星形成領域S106 (JHKs各10秒x5点積分)↑
z=0.15のmergerを含む天域 (生データ)→H  Ks

お話する内容
SWIMS• 装置紹介• これまでの開発

すばる望遠鏡への持ち込み• 持ち込みプロセス• 持ち込み時の苦労、教訓 (と要望)

装置持ち込みプロセス
TAO 6.5m望遠鏡完成に先⽴ち、on-skyで装置の性能評価と調整を⾏い、TAOでの科学観測を速やかに開始するために、すばるを用いた試験観測を⾏いたい。

プロポーザル提出• 2014.09.22

Acceptance review すばるへの持ち込みに値するかの審査• 2015.08.21, 2016.10.21(Acceptance Review Reportより抜粋)

将来的にTAOの共同利用装置としてコミュニティに供されるものであることから、同チームがすばる望遠鏡においてコミッショニングの経験を積むことで、⻑期的に⾒てコミュニティ全体のメリットとなることを期待する。また、光赤外観測装置に携わる人材育成、大学院教育の観点からも、装置コミッショニングで同装置を受入れることに意義がある。

装置持ち込みプロセス
TAO 6.5m望遠鏡完成に先⽴ち、on-skyで装置の性能評価と調整を⾏い、TAOでの科学観測を速やかに開始するために、すばるを用いた試験観測を⾏いたい。

プロポーザル提出• 2014.09.22

Acceptance review すばるへの持ち込みに値するかの審査• 2015.08.21, 2016.10.21

Preship review

ハワイに輸送して良いかの審査• 2017.01.27

Summit transportation review• 2018.04.18

⼭頂に輸送して良いかの審査

Observation Readiness review• 2018.05.23

夜間観測をして良いかの審査

装置持ち込みプロセス
TAO 6.5m望遠鏡完成に先⽴ち、on-skyで装置の性能評価と調整を⾏い、TAOでの科学観測を速やかに開始するために、すばるを用いた試験観測を⾏いたい。

プロポーザル提出• 2014.09.22

Acceptance review すばるへの持ち込みに値するかの審査• 2015.08.21, 2016.10.21
ハワイに輸送して良いかの審査
Preship review
Reviewの主な焦点︓• 2017.01.27• 冷却性能Summit transportationreview• ノイズ性能
⼭頂に輸送して良いかの審査• 2018.04.18• 結像性能Observation Readiness review• 2018.05.23

夜間観測をして良いかの審査持ち込み時の苦労
装置寸法問題 2017.08.30• 装置の背丈が大きすぎて、自動カセグレン装置交換
台⾞ (CIAX) で装置を取り付けられないことが発覚。
カセグレンシミュレータ

SWIMS
CIAX

持ち込み時の苦労
装置寸法問題 2017.08.30• 装置の背丈が大きすぎて、自動カセグレン装置交換
台⾞ (CIAX) で装置を取り付けられないことが発覚。
• すばるのカセグレン装置の仕様を1辺2mであると思い込んでいたが、実際には⾼さは最大1.9m。

削減• ⾼さが収まらないと、⼭頂輸送用トラックにも搭載出来ない。

→ 大至急装置下枠を作り直すことに。
幸い、下枠は装置の剛性に寄与しない設計であったため、デュワーへの大きな影響は無かった。

持ち込み時の苦労
装置寸法問題 2017.08.30

シミュレータでの傾け試験• 装置の背丈が大きすぎて、自動カセグレン装置交換
2018.04.13
台⾞ (CIAX) で装置を取り付けられないことが発覚。
• すばるのカセグレン装置の仕様を1辺2mであると思
新下枠完成
い込んでいたが、実際には⾼さは最大1.9m。
2018.03.12

削減• ⾼さが収まらないと、⼭頂輸送用トラックにも搭載出来ない。

→ 大至急装置下枠を作り直すことに。
幸い、下枠は装置の剛性に寄与しない設計であったため、デュワーへの大きな影響は無かった。

→無事に山頂へ。

持ち込み時の苦労
装置重量・重⼼• 寸法問題はクリアしたが、• 総重量 2.42ton (仕様内だが過去最重量)• 望遠鏡光軸から110mm離れた重⼼位置が望遠鏡追尾性能に影響を及ぼす恐れ。
• 望遠鏡アンバランスチェック 2018.04.26↓• LLTを取り付ける事でアンバランスを軽減、観測に支障がない事が分かった。
装置が大きすぎてもうダメかと思ったが、(ハード的には) 何とか観測できるようになった。
→ summit trans. reviewを通過。

持ち込み時の苦労・要望
カセグレン焦点インターフェース情報• 電源、圧縮空気、ネットワーク、Heをカセグレン焦点から供給してもらう場合のインターフェース情報がまとまっていな
電源い (情報を所有している人はいる)。
• 光ファイバーの種類(と用途)や各種コネクタ仕様の情報を(素人にも分かるように)まネットワークとめていただけるとありがたい。
• SWIMSの場合は、• 元すばる関係者が何人かいたので(うる覚えもあるが)大よそ事情を把握出来ていた。
• 各コネクタマウント (CAD図あり) を製作した以外は、全て観測所から部品を貸与していた
だいた。

流体

持ち込み時の苦労・要望
⼭頂観測体制の人数制限• ⼭頂を訪問するに当たって「⼭頂作業資格者1人につき3名まで」「First aid/CPR/AED資格者」という話が浮上。
• ⼭頂作業に対する安全確保のためのルール。

• 結果的に、田中壱さん越田さんに⼭頂参加していただくなどして、試験に必要な体制を確保できたが、当初は事情も分からずやや混乱した。
• これを機に、資格の有無を含めた観測体制表を事前に提出し承認してもらうプロセスが生まれた。

持ち込み時の苦労・要望データアーカイブ• STARSへ観測データをアーカイブする予定は無く、review時の議論でもその旨伝えていた。
• 試験観測初日はアーカイブにデータが転送”される”設定になっていた。
• (FITSヘッダが不適切だったこともあり)関係者の方々に混乱とご迷惑をおかけしました。

観測に必要な諸々• 端末ログイン情報 (プロポーザルID) や取得データの閲覧方法など、観測遂⾏に必要な情報の入⼿がその場その場だった。
• 一連のドキュメントとして事前に把握できると安⼼。

ハワイ観測所からのご協⼒
日本からの輸送防振コンテナをEAO倉庫に保管。
今後すばるから出ていく時にも使うため。

⻑期滞在のために⼭麓施設#225室を専有。
ビジター室を占拠してしまわないように。

自動予冷装置APS3による窒素予冷の全面サ
ポート＠⼭麓＆⼭頂。
自前のHeコンプレッサーを⼭頂コンプレッ
サー室に設置・利用。(すばるからの指⽰だった︖)
作業時のクレーン操作やフォーク運転。
SWIMSメンバー不在時の対応。
etc…

まとめ︓持ち込みに関する教訓と要望
装置を設計する際には、仕様を丁寧に何度も確認しましょう。
• 思い込み厳禁。

装置のタイプによる部分もあるだろうが、「インターフェース資料」や「持ち込みから観測実施までのタスク一覧」があると嬉しい。
• 部門 (装置部門・計算機部門・OCS部門・etc) の隙間にタスクが落ちないような注意も。
• 肉体労働作業に関しては沖田さんが細かくケアして下さり装置部門・望遠鏡部門・DayCrewが連携。

SWIMSの持ち込みと性能評価試験観測実施に際し、沖田さん⼩⼭さん美濃和さんをはじめ、ハワイ観測所の各部門の皆様に多大なるご支援をいただきました。⼼より感謝申し上げます。
SWIMSチーム一同