超広視野初期宇宙探査衛星計画

なぜ、今、日本に WISH 計画が必要か？
１．すばる望遠鏡の大きな成果である広視野深撮像による高赤方偏移銀河探査を、次の段階へと発展させる。
２．HSC / PFS に続く精密宇宙論と暗黒エネルギーの研究に道を拓く
３．太陽系から銀河まで、様々な分野で、世界をリードする基礎データを供給する。
４．TMT/ ALMA への研究ターゲット供給、すばるとの相補性
５．「TMT の次」への20年の基礎づくり、光赤外のスペースへの展開の基礎を作る。
６．SPICA 計画にも発展性を持つスペースミッション計画。

自立（自律）的な研究の発展

Wide-field Imaging Surveyor
for High-redshift
超広視野初期宇宙探査衛星計画

On behalf of
JAXA/ISAS WISH Working GroupJAXA 宇宙科学プログラム パンフレット
LiteBird

Solar-C

SPICA

WISH

WISH : JAXA/ISAS 理学委員会下の WISH Working Group として
次期の「戦略的中型」ミッション公募への応募を予定 (Pre-Phase A)

WISH 計画の科学目的
１．宇宙最初期の銀河形成（主目的）‐ 銀河宇宙史・最後のフロンティア‐ 宇宙再電離を跨ぐ初期銀河形成

２．Ia型超新星による宇宙の加速膨張史‐ 高精度観測による精密宇宙論‐ 超新星発生頻度

３．次世代の近赤外線撮像サーベイ‐ 様々な分野で新たな天文学研究を開拓‐ これまでにない、深さ・広視野の観測

WISH計画・概要● 口径 1.5m の宇宙望遠鏡 (衛星全体で~1.4t)● 波長 1‐5μm （近赤外線、80‐100K 放射冷却）● 広視野 850 平方分角 (0.155”/pix, 128Mpix)● SE‐L2 軌道、運用５年間
JAXA 宇宙科学研究所
理学委員会においてWISH ワーキンググループ
2008年9月～2020年頃までの打上を目指す

WISH = 広視野サーベイ専用
WISH による基本サーベイ計画（全観測時間の８０％、計画を最適化）
Depth (5σ,Pole)(AB mag)
Ultra Deep Survey(UDS)+ Filter 5 (4.0μm)

Area

フィルタ中心波長1.0, 1.4,1.8, 2.3,

28

100 deg2 3.0 μm

27100 deg2 4.0μm

Ultra Wide Survey
(UWS)

24-25

1000 deg2 1.4, 1.8, 2.3μm

Extreme Survey

29-30

0.25 deg2 1.0, 1.4, 1.8μm

UDS 1500days (with 50% overhead)
UWS 50-60 days Filter5 150 days
ExS
20 days/FoV

Nominal Five Years

WISH計画・概要
２０％の観測時間（～１年）● Narrow‐Band Survey （フィルタスロット max 5）● 分光観測(オプション WISHSpec / 広視野グリズム）● 銀河面 Campaign 散開星団/変光天体● バルジ Campaign 位置天文観測
JASMINE 計画との協力● Transit 系外惑星 Campaign● 重力レンズ系外惑星 Campaign● 太陽系小天体 氷探査 Campaign

Size： (HII‐A) 4/4D‐LC 下段
Mass： ~ 1.4t

2013年12月 WISH Science Workshop
国外からの参加者も多く、全体で約60名が参加

なぜ、今、日本に WISH 計画が必要か？
１．すばる望遠鏡の大きな成果である広視野深撮像による高赤方偏移銀河探査を、次の段階へと発展させる。
２．HSC / PFS に続く精密宇宙論と暗黒エネルギーの研究に道を拓く
３．太陽系から銀河まで、様々な分野で、世界をリードする基礎データを供給する。
４．TMT/ ALMA への研究ターゲット供給、すばるとの相補性
５．「TMT の次」への20年の基礎づくり、光赤外のスペースへの展開の基礎を作る。
６．SPICA 計画にも発展性を持つスペースミッション計画。

自立（自律）的な研究の発展

日本の天文学大型計画におけるWISH の位置づけTMT

すばる
近赤外広視野深撮像（高赤方偏移へ）

強い親和性
相補性

あかり

大口径
高解像度
高感度

WISH

Feasibility Matching（例） z=11‐12 の銀河を WISH で見つけて TMT で分光する。
WISH 撮像 Ultra Deep Survey(100deg2, 28AB, 1‐4um 各バンド 10‐20時間積分)
近赤外多色測光により、z~11‐12 銀河を同定● z=11‐12 銀河に期待される光度 ~26.5AB等級 ~27AB等級期待される検出個数~5個/平方度 ~20個/平方度（z=6‐8 の光度進化を外挿）
TMT IRIS 分光感度0.1” aperture AO 観測
連続光 H‐band 5時間積分 S/N= 2‐3
26‐27 AB （R~4000 波長単位）
Wright et l. 20100.1” aperture / point source0.05”/pix （最も粗い）
夜光平均背景光WISH と TMT分光
TMT 1h 分光感度
（夜光輝線の間）
R~4000100mas aperture
1h R~400
AB~28  S/N~3200mas aperture
10h, R~400
AB~28  S/N~3TY

Hubble0.1‐1.8μm

Spitzer IRAC 3‐10μm（特に3.6 & 4.5μm バンド）

Akari IRC NIR 2‐5μm

WISH
1‐5μm

Euclid
0.4‐1.8μm

可視広視野撮像分光＋近赤外測光
精密宇宙論（暗黒エネルギー）

広視野0.2” 程度のサイズの天体の測光サーベイ
スピードは WISH がJWST の２倍

WFIRST
0.6‐2μm (option ‐2.4μm)

WISH 100平方度観測で得られるサンプル数はWFIRST‐2.4m 2000 平方度の観測で得られる銀河の約 10‐100倍

WISH : differential

Euclid は26mag(5σ)
40deg^2(X1/50)

WFIRST 広視野観測をおおまかに模した場合の計算の図で、実際の予想値は2014/9/9
緑と灰色の中間程度

WFIRST SDT report より
WISH dM/dz=0.4

18WISH と ALMA
Dust‐rich galaxy at z=6.3
Herschel で候補検出
0.24deg‐2 ~10‐7 ~ ‐8 Mpc‐3

Riechers et al. 2013

Low‐metal, low‐dust galaxy
at z=6.6

ALMA ダスト連続光未検出
ALMA CII 輝線未検出

Ouchi et al.2013

WISH と SKA
Spatial
HI / 銀河の相関は構造形成
再電離トポロジーを分離するのに必要

Simulation

HI 21cm Brightness

Iliev et al.2012

WISH and CCAT
High Redshift Galaxy Evolution with CCAT
(Scott Chapman, on behalf of CCAT team)

12/01/13

WISH と日本の光赤外スペース将来計画（WISH からの期待）相補性・親和性‐ 波長 1‐5μm 帯での観測‐ 近赤外位置天文観測の可能性‐ 近赤外広視野モニタ観測の可能性‐ 宇宙再電離源と赤外宇宙背景放射‐ ダスト吸収をうけた天体の検出‐ Ｌ２での極低温ミッションへのステップ

JAXA/ISAS 次期戦略的中型計画公募
今年度内に行われる予定WISH Working Group山田亨 (主査、東北大）
岩田生、矢部清人、田中賢幸、柏川伸成、児玉忠恭、小宮山裕、中屋秀彦（国立天文台）
松原英雄、和田武彦、杉田寛之、佐藤洋一、岡本篤、安藤麻紀子 (JAXA)
利川潤（総研大）、馬渡健（東北大）、井上昭雄（大阪産業大）、河合誠之（東工大）
太田耕司（京都大）
諸隈智貴、久保真理子、鈴木尚孝、東谷千比呂、土居守、安田直樹、筒井亮（東京大）大藪進喜（名古屋大）
米徳大輔（金沢大）、後藤友嗣（DARK）
池田優二（フォトコーディング）
岩村哲（エム・アール・ジェイ）
定例 WISH 検討会 毎月
WISH 技術検討会 随時
WISH
年1‐2回
2014/9/9 サイエンスワークショップ

24

WISH 観測波長帯と広帯域フィルタ

WISH
ハッブル
６枚のWISH
フィルタ

2013年度の開発検討
要素

現状

光学系 基本レイアウト

・３枚非球面鏡 M1：1.5m 軽量鏡
・（静的）公差解析
・ゴースト評価/バッフル基本案
・グリズム分光系検討（オプション）・最適化のための光学系改訂

望遠鏡構造

・CFRP トラス構造基本案
・CFRP 構造部材・低温物性・吸湿測定
・予備的構造解析
・主要部材（鏡材、INVAR、接着剤）
低温物性
・主鏡概念設計、コーティング影響解析

主鏡保持機構・主鏡接合部概念検討
・クランプ機構概念検討、成立性解析
試験モデル試作・CFRP パッド接着方式の検討
強度評価／低温変形解析／試験・望遠鏡構造接合部概念検討

課題 / 補足

Cold Stop 位置
焦点面コンフィギュレーション

望遠鏡システム設計
コスト評価

常温試験、冷却光学試験へ

要素

現状

課題 / 補足

焦点面検出器・HAWAII‐2 (HgCdTe, Teledyne社）+ SIDECAR/ASIC (JWSTなど、TRL9)
・国際協力での試験・調達を検討
・パッケージ検討開始

常温部 駆動回路

フィルタ交換機構

・フリップ式機構策定（焦点面４分割、３段式）
・１ユニット試作 振動試験（OK）・冷却耐久試験（１０万回駆動）・ゴースト解析・宇宙用真空極低温駆動モータ評価

低温モータ耐久試験（継続中）

赤外フィルタ・試作・試験（冷却、放射線）国内A社
コンタミによる吸収

熱解析・設計・基本構造案に基づく予備的熱解析
望遠鏡構造部（目標90‐100K)
検出器ラジエータ部（目標40K）

サンシールド (SPICA)
検出器ラジエータ

データ生成量・通信量

・基本的運用プランに基づくデータ生成量評価
・データ伝送に必要な通信回線の検討
・国際協力での地上局も検討

Ka バンドISAS 臼田新受信局にむけて

要素

現状

衛星システムシステム設計・成熟した技術を用いた成立性が高い衛星システムの検討

課題 / 補足

衛星システム・技術成熟度の高い電源系サブシステ
電源系サブシステム
ムの検討(TRL8‐9)
衛星システム
信号処理系

・技術成熟度の高い基本信号処理系サ ASTRO‐H 等で開発中
ブシステムの検討
圧縮を行う場合には、(TRL3 TRL7@phaseA)
FPGA の導入が不可欠
・データ圧縮／圧縮を行う場合に必要な信号処理能力の検討

衛星システム・技術成熟度の高い基本通信系サブシ
通信系サブシステム
ステムの検討 S/X バンド (TRL8‐9)
・Ka バンドによる通信系の検討

Kaバンド地上局の検討

ASTRO‐H 恒星センサ
衛星システム・技術成熟度の高い姿勢系サブシステ
姿勢制御系サブシステム
ムの検討(TRL9、恒星センサTRL6)
・焦点面ガイド
ガイド制御系検討
サイエンス検出器部分読出によるガイド

衛星システム・技術成熟度の高い推進系サブシステ
二次推進系サブシステム
ムの検討(TRL9)

要素現状課題 / 補足

衛星システム・簡易構造解析を実施
構造系サブシステム
衛星システム
熱制御系サブシステム

・技術成熟度の高い熱制御系サブシス
テムの検討(TRL9)

ミッション部含む熱解析との整合性

2014 年度● 主鏡保持機構（部分モデル）の試験
メーカ常温試験・解析、輸送、WISH チーム冷却光学試験● 焦点面構造案の具体化
検出器パッケージ概念設計、焦点面構造概念● 低温モータ試験（継続）● 熱解析● 試験計画立案