三波長同時偏光撮像装置”MuSaSHI”の県立ぐんま天文台150cm望遠鏡用マウント製作/性能評価
金井 昂大(埼玉大学)@OISTER教育プログラム

Abstract
ぐんま天文台150cm望遠鏡での多色同時撮像観測を目的として、OISTER教育プログラムで埼玉大学55cm”SaCRA”望遠鏡で運用されている三波長同時撮像装置”MuSaSHI”の150cm望遠鏡ベントカセグレン(BCS)焦点搭載用マウント製作・試験観測を行った。 SaCRA望遠鏡/MuSaSHIでは、30分の積分で18.5等(SN 10, zバンド)の観測が行えるが、150cm望遠鏡/MuSaSHIでは~22等(SN 10, zバンド)の観測が期待される。
2020年1月の第一回滞在ではぐんま天文台においてマウントの検討を行い、3月に予定されていた第二回滞在は埼玉大学でのマウント組み立て・再検討を行った。そして、2020年10月にぐんま天文台150cm望遠鏡への取り付け・試験観測を実施した。
本講演では、”MuSaSHI”の150cm望遠鏡マウント製作・取り付けと、オンサイトでの性能評価の一部について報告する。

ぐんま天文台 150cm望遠鏡

MuSaSHI三波長同時偏光撮像装置”MuSaSHI” ・小型で明るい光学系
・埼玉大学55cm”SaCRA”望遠鏡(F6.5)用に開発→ 西はりま天文台/なゆた望遠鏡やウェッジ付き(潮田 修士論文 2016)
堂平観測所91cm望遠鏡での観測
光学系
ダイクロイックミラー
・r,i,zバンド同時撮像観測＋偏光観測
r(550-680nm)
・SaCRA搭載時の限界等級(SN 10, zバンド)
i(700-810nm)
観測波長~16.5等(1min), ~18.5等(30min)z(820-1000nm)

県立ぐんま天文台150cm望遠鏡
口径150cm

合成F値

12.2

BCS2
観測装置

低分散分光撮像装置
GLOWS

カセグレン観測装置

赤外線観測装置
GIRCS

BCS1装置レデューサー(F6.0)

ri

重量~10kg

CCD

FLI ML4710

画素数(画素サイズ) 1056 1027(13µm)
z→ 多色同時撮像観測が搭載されていない

左：SaCRA望遠鏡/MuSaSHI
右：MuSaSHI

マウント製作・取り付け

12.8ʼ

観測視野@SaCRA(F6.5)

左：なゆた望遠鏡搭載用 ウェイトへの取り付けの様子
右：なゆた望遠鏡/MuSaSHIで得られた木星の偏光度(rバンド, 30msec 10, 位相角 6.55度)

12.4ʼ

(0.74”/pix)

取り付け＠ぐんま天文台(2020/10/27-30)

マウント検討@ぐんま天文台(2020/01/17-18)

・マウント用穴あけ(治具)・仮取り付け/中心合わせ

MuSaSHI固定のため、マウント部とのネジ締め箇所を増やす

・BCS1焦点のレデューサー (F6.0)にMuSaSHIの取り付けを予定。
MuSaSHI筐体/CCD/ケーブル類/制御用PCを持ち込み、取り付け用マウントの検討

延期となったぐんま天文台での作業/観測を実施。

ケーブル用穴あけ位置の決定/光軸合わせ
図面に無かったプレート(図中破線)が明らかに→ 取り付けマウントを調整することで対応

レデューサーからの焦点距離(32mm)に対してMuSaSHIの最短焦点距離は~200mm
レデューサーから焦点を無理に伸ばすと星像が大きく歪む可能性 →レデューサー無し
仮取り付けの様子

・軽量/安定性/組み立ての自由度を考慮してアルミフレームでマウント部を作製

左：穴あけ治具を取り付けた様子

中央に下がっている糸で中心合わせを行った。

右：穴あけ後GAO-MuSaSHI-S106.png

破線のプレートは、図中に見えている部分の裏側にある→ 上下3箇所ずつでの固定。

rediu
GoAut

・取り付け

旧CCD

・CCD用穴あけ

MuSaSHIをBCS1焦点に取り付けた。

r バンドCCDの電源/USBケーブルのための穴をBCS1焦点フランジに2箇所開けた。

サーーュ
レデi

ぐんま150cm望遠鏡 BCS1焦点概要

zr

左：MuSaSHIを持ち込み、検討している様子
右上:マウント検討図(青:CCD), 右下:横からのマウント検討図(黒:MuSaSHI筐体)

マウント設計/組み立て@埼大(2020/03/13)
・MuSaSHI筐体/アルミフレームをCADで組み立て

左：内側からみた穴あけ位置(橙丸)
右：穴あけ後外側から見た図。上奥はCCD電源コネクタ。

・マウント組み立て＠埼大COVID-19のためぐんま天文台での作業/観測を延期

・配線の検討・望遠鏡動作確認○CCD電源・USBケーブル・制御用PCの配線を行った。
LANがナスミス焦点にあるため、PCをナスミスに設置。

MuSaSHIをしっかり固定できているかケーブルが望遠鏡動作に影響無いか等を確認するために、望遠鏡の姿勢ごとにローテーターを回した。

ネットワーク設定をMuSaSHI行い、観測室から装置を制御できるように。

PC→ 今後ネットワークを
左:組み立て途中 右:組み上げ後(青:MuSaSHI,橙:マウント)
右：CAD上での組み立て

左：CADで作成した図面(青:MuSaSHI筐体部分)

試験観測・性能評価

観測および性能評価項目の情報

観測日
GAO150cm搭載時のMuSaSHIの性能

MuSaSHI@150cm望遠鏡
F値

12.2

観測視野*12.57ʼ 2.50ʼ
(0.146”/pix)*1 M37観測画像にwcsを貼って測定接続部の強度に不安→焦点側に穴あけし、固定箇所の増加

2020/10/28-30

Landolt 標準領域
M15, M42, M37,
M67, S106, R Mon,
観測天体
Mon R2, HAT-P-38,
WR1,5-7,CW Leo
ダーク/フラット精度,
性能評価項目 視野/ピクセルスケール,
色変換係数, 限界等級

シーイング

2.5ʼ

BCS1焦点に引くように改善予定。

dark→ローテーターを回さずに試験観測を実施。

Summary

・ぐんま天文台150cm望遠鏡にMuSaSHI搭載のための150cm望遠鏡搭載時にDark/Biasをマウントを設計/製作 → 観測可能な搭載状態を実現
各露出時間20枚取得。SaCRA搭載時にも同様の観測を行い、比較した。
・150cm望遠鏡+MuSaSHIで試験観測/性能評価/科学観測を実施 → 科学観測が可能であることを確認

Future Works3” ‒ 6”

Dark testの結果。
SaCRA(open; 2020/11/05)
ぐんま150cm(filled; 2020/10/29)

2.57ʼ
S106の画像(露出時間30秒)。左からr, i, z バンド

USB

ケーブル等に大きな問題はなかったが、この後ローテーターが停止してしまうトラブルが発生

・150cm望遠鏡搭載時の方が若干低い→外気温の違いによると考えられる。
・ML-4710-MB (r band)は <100sでバイアス(~800ADU)の不定性の方がダークよりも支配的○装置・性能評価
・試験観測データの解析→ 150cm望遠鏡搭載時の観測性能仕様の作成
・レデューサーとMuSaSHIの組み合わせを再検討
・観測時の望遠鏡情報の取得 → fits headerへ登録
・装置-望遠鏡間の通信の最適化○観測・GIRCS(再稼働予定)との連携した観測・サイエンスデータのさらなる取得
本実習では、橋本修氏(ぐんま天文台)、高橋英則氏(東京大学)に多大なるご尽力をいただきました。この場を借りて御礼申し上げます。