次期赤外線天文衛星 SPICA全体試験計画の概要

2010 年 2 月 18 日　打ち合わせ用

SPICA プリプロジェクトチーム

ＳＰＩＣＡ全体試験計画

SPICA の特徴寒剤なしで極低温冷却を実現

地上実証試験が困難

FM を使っての試験計画ミッション部熱試験SPICA 望遠鏡 (STA) 冷却光学試験ＦＰＩ（焦点面観測装置）総合性能評価試

験

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ＦＰＩ総合性能評価試験

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SPICA 望遠鏡焦点面観測装置Focal Plane Instrument (FPI)

TOB ： Telescope Optical Bench

IOB: Instrument Optical Bench

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ＦＰＩのシステム全体試験を計画するにあたって考慮すべき重要項目

非常に精密な衛星熱設計をベースに、最終的にJ-T 冷凍機で、 FPI を～５ K に冷却する、というコンセプトが本当に成立するか？

機械式冷凍機・姿勢制御系（ RW,IRU ）からの、振動じょう乱や、干渉をどう低減し、問題ないことを実証するか？ 軌道上での、高感度（低雑音）を実現するため

焦点面ガイドカメラとの協調動作に問題ないことを、どう実証するのか？ 電気的干渉の有無 ? アラインメントは ?

FPI 間で望遠鏡焦点にずれがないこと（ Co-focus ）をどう実証するか？ ( 特に、近中間赤外の装置 ) 望遠鏡の副鏡調整機構をそう頻繁には動かせない

FPI モデルの考え方

前述したシステムレベル試験を行う上で、最小限のモデルは以下の３つとなる : FM (Flight Model) (& its spare) STM : structure thermal model 　熱構造モデル CQM : cold qualification model 　低温実証モデル

FMの納期 : 以下のシナリオだと 2016 年 6 月 ( 最悪 2016 年 8

月 )

STM :Structure Thermal Model

Description Mechanical I/F specifications (including disturbance

sources) is equivalent to that of FM Required Function

Same mechanical I/F specifications to FM Nearly the same thermal I/F (TBD, for spacecraft(PM)

thermal test) Equipped with thermometers, acceleration sensors for

measurement of I/F environmental condition Simulate mechanical disturbance according to the system

operation modes Proposed Delivery

Jan. 2013 : before starting of assembly of spacecraft (PM) for the system Mechanical Thermal Test

CQM :Cold Qualification Model

Description Nearly equivalent to FM incorporating with detectors

operable at low-temperature expected in orbit Required Function

Same thermal, mechanical, electrical I/F specifications to FM

Equipped with detectors operable at low-temperature, with the same noise performance as that of FM

Simulate heat-dissipation (load to J-Ts), mechanical disturbance according to the system operation modes

Proposed Delivery Apr. 2015 : when the PLM(FM) is available for us to

test the items (a), (b), & (c) in page 2.

今回提案するＳＰＩＣＡシステム試験とモデル

STM を使って : 2014 年の衛星 MTM 試験において、 FPI におけ

る、 J-T や AOCS からの振動じょう乱レベルを測定する。

CQM を使って J-T (PM) による冷却試験 (PLM (PM) の中で？ ) J-T および AOCS(PM もしくはシミュレータ ) から

の振動擾乱測定、および、 FPI 相互、 J-T 、 AOCSとの電気的干渉試験（ 2015 年度後半）

FM を使って 低温 FPI 性能試験（光学的・電気的） STA 極低温性能評価試験（前述） ミッション部熱試験（前述）

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FPI 低温性能評価試験　 (1)

時期： 2016 年後半、１－２ヶ月間場所：　６ｍスペースチェンバー？（要調整

）構成：

IOB （ダミー）＋ FPI(FM) ＋冷凍機 (FM) ＋ FPI-E(FM) ＋ STA シミュレータ

目的： すべての FM の FPI がそろった状態で、極低温

におけるすべての FPI 機能と、電気的・光学的性能評価試験（光学性能は STA シミュレータで）および相互干渉試験。

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FPI 低温性能評価試験　 (2)

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極低温環境での STA 光学性能試験

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SPICA 望遠鏡ＳＰＩＣＡ Telescope Assembly (STA)

3.5m is technically a good choice Monolithic Mirror

Ceramic material (SiC)

No deployable mechanism Simple, Feasible, Reliable

Smooth PSF Essential for Coronagraph

Herschel & AKARI Heritage SPICA: WFE 0.35μm, 5K (3.5m) AKARI: WFE 0.35μm, 6K (70cm) Herschel: WFE 6μm, 80K (3.5m)

STA 極低温性能評価試験（１）

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時期： 2017 年前半、１－２ヶ月間場所：　６ｍスペースチェンバー構成：

IOB （ＦＭ）＋ STA(FM)目的：

ＳＴＡの極低温（＜１０Ｋ）での光学性能の評価。

スティッチング法で複数の測定を接続するシュラウドを増設し＜１０Ｋを実現。

STA 極低温性能評価試験（２）

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Anti-Vibration Table

Test Specimen Mount Table (with Shroud)

Pillar of V

acuum V

essel

Independent Foundation

Cryo Sorption Pumps

AC

F

Turbo Molecular Pumps

Gear

Motor

Interferometer

GHe

LN2

LN2 Shroud

GHe Shroud

AC

F

1

2

34

5

67

8

ミッション部熱試験

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ミッション部熱試験

目的 ＳＰＩＣＡ冷却シス

テムの性能評価 方法

既存チェンバーに極低温シールドを追加

冷却時間短縮のための追加冷却能力の必要性

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全体スケジュール（書き込み用）

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全体試験スケジュール（案）

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Space Odyssey in 2018