すばる2

宮崎聡・ハワイ観測所
2022-09-21
光天連シンポジウム

Topics•

すばる2•「老朽化」対策の現状と課題•

山頂夜間無人化プロジェクト•

マウナケア管理主体とサブリース•

ハワイ観測所の目標

2

すばる2

3

すばる2
•

大規模学術フロンティア促進事業••

2012年度より10年間•

日本語の歴史的典籍の国際共同研究ネットワーク構築計画•

Ｂファクトリー加速器の高度化による新しい物理法則の探求•「大強度陽子加速器（Ｊ−ＰＡＲＣ）」による物質・生命科学及び原子核素粒子物理学研究の推進•

高輝度大型ハドロン衝突型加速器（ＨＬ−ＬＨＣ）による素粒子実験•「スーパーカミオカンデ」によるニュートリノ研究の推進•

大型先端検出器による核子崩壊・ニュートリノ振動実験（ハイパーカミオカンデ計画の推進）•

大型低温重力波望遠鏡（ＫＡＧＲＡ）計画•

大型光学赤外線望遠鏡「すばる」の共同利用研究•

大型電波望遠鏡「アルマ」による国際共同利用研究の推進•

３０ｍ光学赤外線望遠鏡（ＴＭＴ）計画の推進•

新しいステージに向けた学術情報ネットワーク（ＳＩＮＥＴ）整備•

超高性能プラズマの定常運転の実証(2012年当時)

マスタープラン日本学術会議

ロードマップ

文部科学省 科学技術・学術審議会 学術分科会研究環境基盤部会
学術分科会 学術研究の大型

ロ ェクトに関する作業部会

2021年度に終了したが、次の10年間の計画として提案され、認められたのが「すばる2」(作業部会が評価担当）
ジ

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4

すばる2•

大規模学術フロンティア促進事業
••

補足説明

これまで： (今年度のALMA2開始まで ?)マスタープラン日本学術会議

ロードマップ

文部科学省 科学技術・学術審議会 学術分科会研究環境基盤部会
学術分科会 学術研究の大型

ロ ェクトに関する作業部会

今後:・・・学術審議会・・・

5
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日本学術会議
現在「構想の策定に向けた学術の中長期戦略」を公募中

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未来の学術振興構想

参考：説明資料の表紙

大型光学赤外線望遠鏡による国際共同研究の推進
学術研究の大型プロジェクトに関する作業部会
事前評価資料
自然科学研究機構

国立天文台

2022(令和4)年2月28日

参考：説明資料(概要)
全体概要

大型光学赤外線望遠鏡による国際共同研究
ハワイ島マウナケア山頂に設置した大型光学赤外線望遠鏡「すばる」の機能を強化した「すばる2」により、超広視野撮像分光による大規模サーベイ観測を中心として国際学術コミュニティに供し、宇宙の構造進化と元素の起源に迫る。
すばる望遠鏡

HSC
超広視野主焦点カメラ

国際協力開発PFS:2023年完成、ULTIMATE:2027年完成

超広視野多天体分光観測

現行のすばる望遠鏡に比べてIRD

超精密視線速度測定

国際共同運用PFS

超広視野撮像
近赤外ドップラー分光装置

すばる２

ULTIMATE
広視野高解像赤外線観測

分光視野：50倍
同時分光天体数：20倍
赤外線観測視野：10倍
赤外線解像度：2倍

学術的意義：
超広視野撮像分光により、• ダークマター・ダークエネ
ルギー• 宇宙史にわたる大規模構造の進化と銀河進化、• マルチメッセンジャー天文学による元素の起源• 地球型系外惑星天体の同定の研究に取り組み、人類の宇宙理解を大きく進める。
計画期間：2022年～2031年
総経費：233億円

推進体制：国立天文台が中心となって望遠鏡・観測装置の維持運用を行う。観測装置開発は国内外の大学・研究機関と国立天文台の協力によって実施する。すばる望遠鏡は超広視野観測が可能な世界唯一の大型望遠鏡であり、本計画によって国際的優位性を一層高め、世界の拠点となる。
≪87/ 41≫2

II-2.すばる2の研究計画

19

すばる2の主たる科学⽬標（学術研究の⼤型プロジェクトに関する作業部会年次計画策定）

科学⽬標１︓ダークマター・ダークエネルギーの性質の探求
及びニュートリノ質量の決定
ダークマター分布の•超広視野主焦点カメラHSC、超広視野多天体分光器PFSを⽤いてダークマターとダークエネルギーの正体を究明し、ニュートリノ質量を決定する。

科学⽬標2︓宇宙の構造形成、銀河形成・進化の物理過程の理解•

広視野⾼解像⾚外線観測装置 ULTIMATEで前⼈未到の超遠⽅宇宙探査を実現し、宇宙最初期に⽣まれた天体の性質を解き明かし、PFS、HSCによる⼤規模サーベイ観測で銀河の進化の様⼦を明らかにする。

シミュレーション

V. Springel (MPA) et al.
初代銀河の想像図

科学⽬標3︓マルチメッセンジャー天⽂学の展開•

HSC、PFS、ULTIMATEを駆使し、ブラックホールや中性⼦星の合体、ニュートリノバーストを、重⼒波望遠鏡やニュートリノ観測装
中性⼦星合体の想像図
置、他望遠鏡と協⼒して観測し、元素の起源を探る。

科学⽬標4︓地球型系外惑星候補天体の同定•

アストロバイオロジーセンターと密接に連携しながら近⾚外ドップ
ラー分光装置IRD、極限補償光学SCExAOを⽤いた地球型系外惑星の間接探査を推進し、将来のTMTを⽤いた直接撮影に繋げる。

超広視野主焦点カメラHSC

超広視野多天体分光器PFS

広視野⾼解像⾚外線観測装置ULTIMATE

8

近⾚外ドップラー分光装置IRD

すばる望遠鏡の科学⽬標ロードマップ
2013
宇宙の⼤規模構造の起源に迫る

宇宙における天体の形成過程に迫る

マルチメッセンジャー天⽂学を推進する

太陽系外惑星の性質を明らかにする

惑星の形成過程に迫る

2018

2021

HSCによる広域宇宙探査
成果︓
ダークマターの広域3次元分布。
ダークマターの正体への制限。
宇宙論パラメーターの精密測定。
HSCによる宇宙再電離期の研究
成果︓宇宙誕⽣後10億年以内に、⼤量の天体（銀河、原始銀河団、巨⼤ブラックホール）を発⾒し、初期宇宙における天体形成の様⼦を解明。
宇宙再電離の原因天体を制限。
多様な観測装置による重⼒波源の追跡
成果︓
中性⼦星合体の光⾚外線観測から重元素合成現場を捉えた。
HiCIAOによる巨⼤惑星の研究

CHARISによる惑星⼤気の研究

IRDによる地球型惑星探査2022
ダークマター・ダー
クエネルギーの性質の探求及びニュート
リノ質量の決定

宇宙の構造形成、銀河形成・進化の物理過程の理解

マルチメッセンジャー天⽂学の展開

地球型系外惑星候補天体の同定

成果︓
第2の⽊星の発⾒。
系外惑星⼤気の温度と組成を決定。
地球型系外惑星候補の軌道⾯を同定。
HiCIAOによる惑星系形成領域の探査
成果︓
原始惑星系円盤の多様な姿を解明。

超広視野主焦点カメラHSC

超広視野多天体分光器PFS

2026

20
2031

HSC, PFSによる超広域宇宙探査
⽬標︓
宇宙望遠鏡との共同宇宙探査
ダークマターの性質解明。
ダークエネルギーの性質解明。
ニュートリノ質量の決定。
HSC、PFSによる銀河進化の研究
⽬標︓銀河の急成⻑期（約100億年前）の物理過程の解明。
HSC/PFS（可視光）で⾒えない、ULTIMATE（⾚外線）による宇宙最初期の天体形成過程の解明。

ULTIMATEによる宇宙最初期の天体探査

HSC, PFS,ULTIMATEによる重⼒波源、ニュートリノ源の追跡観測
⽬標︓
多様な重⼒波源の追跡観測により、宇宙における元素合成の概要を解明。
ニュートリノ源等の⾼エネルギー現象の原因天体を特定。
IRD、SCExAOによる地球型系外惑星候補天体探査
⽬標︓
多様な地球型系外惑星候補天体を同定し、その性質を解明

アルマでの研究に発展

広視野⾼解像⾚外線観測装置ULTIMATE

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近⾚外ドップラー分光装置IRD

PFS ScheduleLong term PFS commissioning schedule (subject to change)
Now
Engineering runs #3.5 (TBC)
Engineering runs #4

Spectrograph Module#3 (Blue + Red)

2022Engineering runs #5

Fiber cable #3 & #4
installation
Spectrograph Module#2 (blue + red + firstNIR)
Spectrograph Module #4 (blue +red)
Last 3 NIR cameras installation

Engineering runs #6 (TBD)
Engineering runs #7 (TBD)

Call for SSP
proposal

2023

Critical milestoneEngineering runs #7 (TBD)
with complete instrument

Open-use readiness review

Acceptance of SSP~10 months

Start of PFS operation(SSP + open-use)

2024
Julien Rousselle*The long term schedule is currently being reassessed by PFS-PO
10August 2022

By Rousselle 2022/08

ULTIMATE :Schedule

重要課題3:すばる望遠鏡への搭載、評価、試験観測• 搭載、評価、試験観測の実現に向けた今後のスケジュール

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By Minowa 2022/06
11

ULTIMATE :Funding

Funding Situation• GLAO part has been funded and started a part of the production phase (Adaptive Secondary Mirror).
• The GLAO is basically funded through supplementary budget from the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports,
Science and Technology (MEXT) in yearly basis. This funding was started in FY2021. We expect that the MEXT will
regularly allocate the fund until the completion of the GLAO commissioning in FY2028.
• Total cost of GLAO including labor is ~25 M USD. So far ~15% of the total fund has been allocated.

• WFI has not been funded yet. We have been conducting the preliminary design of WFI using a part of
the GLAO budget to finalize the interface with the GLAO system.
• We have been submitting a proposal to the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) grant to obtain thebudget to develop the essential part of WFI, which was not successful yet. We still need contributions frominternational partners to fully complete WFI.
• Total cost of WFI including labor is ~ 12.1 M USD. We have been proposing to the JSPS to develop the equipment for~6.5 M USD.

「老朽化対策」（次に述べる）に加えて、2021年度より補正予算で「高機能化: (GLAO)」が認められた。
12

「老朽化対策」の現状と課題(今後20-30年の運用を想定)

13

老朽化対策
•補正予算の施設整備費で措置•

2018年度より、着実に措置をいただいている

•

完了
•

ドーム
•

シャッター・トップスクリーン

電気系
•

進行中
•

ドーム改修
•

•

•

空調

•

蒸着装置オーバーホール

•

チラー更新

•

AZ/EL (Encoder更新)

配電盤・UPS

14

望遠鏡関連作業

Items that require down time15

老朽化対策
•補正予算の施設整備費で措置•

運営費補助金（校費）との違い•

年の後半に認められる•

年度またぎの繰越は2回まで•

人件費の捻出に工夫が必要

16老朽化対策•課題•

時間が足りずに、外部メーカーに依存せざるを得ない場合がある•

観測所の人員を増強して、できるだけ内製で行いたい
•

コスト減

•

人材育成

17

老朽化対策
•望遠鏡製造者である三菱電機に関わる大型案件•

PFS/GLAOへの対応•

主鏡アクチュエーター新規 (オバーホールは2008-2013に実施)•

望遠鏡制御系更新•

かつて2006-2016年にかけて、三菱電機に依頼して行った(>10億円規模)•次は機能維持だけでなく、機能強化を盛り込みたい。
•

Step1: 夜間山頂無人観測 (今後数年)•

Step2: 完全自動観測 (TMTの定期運用時代 15年くらい先)•

人は装置交換と定期保守のみ

18

山頂夜間無人化プロジェクト

19プロジェクトメンバー（現在）Kentaro Aoki (support astronomer)• 青木賢太郎• 高木悠平Yuhei Takagi (support astronomer)• 藤吉拓哉

Takuya Fujiyoshi (support astronomer)• 田中壱• 佐藤立博Tatsuhiro Sato (engineer)• 猿渡弘一Koichi Sawatari (engineer)

LeadIchi Tanaka (support astronomer)

20220913すばる台内連絡会資料（青木）プロジェクト憲章（抜粋）• プロジェクト名Night Operation from Hilo at Subaru

Telescope (OHia)• Objectives of OHia
• 今後もすばる望遠鏡が科学的成果を生み続けるために、夜間観測をより高効率化するのがプロジェクトの目的である。そのためには部門間の連携をより強力なものにして観測所が運営されていく必要がある。一方で、夜間勤務者の勤務環境を改善し、より安全な、より快適、より酸素豊富な場所で働けるようにすることも目的とする。

20220913すばる台内連絡会資料（青木）• Top Requirements of OHia
1. OHiaではすべての観測所観測装置による観測、試験観測を山頂に人がいない状態でヒロ山麓施設からおこなえるようにする。
2. 現在山頂で実行可能な観測モード及び機能はOHiaでも可能なまま維持する。
3. OHiaによって人身事故が増えるようなことがあってはならない。
4. OHiaによって望遠鏡、ドーム、観測装置にダメージを与えるような事があってはならない。
5. OHiaのためにドームや望遠鏡の駆動スピードを低下させる、安全マージンをより多く取るなどして観測時のオーバーヘッドを増やすことはしない。
6. OHiaによって増加する観測機会喪失は年間12夜以下に抑える。

20220913すばる台内連絡会資料（青木）山頂夜間無人化の意義 (その他)•

山頂に往復の車の台数を減らせること•

山頂使用料分担金がある）•ハレポハク宿泊費•

排ガス減少、環境への配慮（車の台数に比例する部分

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夜間トラブル解析II（2022年7月）• 宮崎所長からの調査分析依頼• 「山頂夜間無人化によって増加するダウンタイムを年間12夜（月1夜）に抑えるためにはどこを改修すれば良いのか？」• 2019, 2020年はドームシャッターのトラブルが突出して多いので、2021年を例に考えた。
• 高木さん、佐藤さんを中心に実行した。

20220913すばる台内連絡会資料（青木）20220913すばる台内連絡会資料（青木）20220913すばる台内連絡会資料（青木）山頂無人化時の現実的な年間機会損失夜数（2021年を例に）山頂無人化移行後の機会損失夜数を12夜（毎月1度）以下にするには？

Dome Shutter、Mirror cover、Power glitch
三菱や他業者からの大きな助けなく、天文台主体でトラブル要因を排除可

残り26件（Compensation data
Lost, Chillerなど）は三菱等の協力の元、大規模な改修などが必要。

トラブル解析後の再調査で、山頂無人観測移行後の対処方法に目処がたった

20220913すばる台内連絡会資料（青木）修正版

マウナケア管理主体とサブリース

28

新管理組織の設立

ハワイ大学に代わり、Mauna Kea Stewardship and Oversight Authority (MKSOA)が管理を担う

新管理組織の設立

新管理組織の設立

これら12人が上院の承認を得て、正式に委員に任命される
2028年までにUH管理からMKSOAに移行
現在のMauna Keaリース契約は2033年までなので、移行を待っていられない
マウナケア全観測所が一体となり、2028年より前からMKSOAと交渉をする予定
ハワイ観測所の注意点：

UHに供出していた時間 15 %の更新・TMTとの協調ハワイ観測所の目標

32

ハワイ観測所年度目標 (2022年度)

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国立天文台->ハワイ観測所

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SACにおける議論が反映されているͶɼҐԾ͹ߴ໪Ν఼॑దͶ਒ΌΖɽ

執行部により設定される

ハワイ観測所の目標 (2022-2028年度)

34

自然科学研究機構->ハワイ観測所

まとめ•

すばる2：約束したことを着実に、安全にやりきる。
••

分野の人材育成（科学・技術）を目指したい

2033年以降もマウナケアで天体観測が続けられるように、地元の理解を得る•

TMT時代にもすばるが安定運用できるように、望遠鏡・観測システムを変革していく。

35