超高精度フォーメーションフライトと補償光学による合成開口望遠鏡の地上実証

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近年の超小型衛星技術の進展と利用の展開は目覚しく、地球観測でも低軌道から1m近い高分解能を実現する衛星が開発されている。低軌道衛星の課題は高頻度観測であり、たとえば森林火災検知などで求められる10分程度の高頻度の実現には数百機を超える衛星群が必要となる。本提案では、そのような非常に高い観測頻度を実現するための「発想の転換」として、静止軌道周辺に超小型衛星を配置することで「静止リモセン」の学術分野を切り開くことを目指す。静止軌道からの地球観測は空間分解能の点で不利であり、高い空間分解能の実現には巨大な口径の光学系を必要とするが、それを複数の超小型衛星が共同して光学系を構成する「合成開口望遠鏡」の実現手法を提案する。そのためのキー技術は超高精度フォーメーションフライト、能動光学、補償光学、そしてこれらの協調制御である。これまでに、超高精度フォーメーションフライトにおいて、従来実現されている精度と、補償光学で実現される波長以下の精度との間のギャップを埋め、超高精度なFFを構築する「PSF最適化手法」を提案した。今年度は、合成開口望遠鏡のハードウェアシミュレータの設計および開発を行った。さまざまな外乱要因を考慮に入れた場合でも、最終的に波長以下の精度を実現し、合成開口画像が得られることを実証した。また、FFSATを構成する鏡衛星、撮像衛星の熱構造モデルを構築し、軌道上運用を想定した解析を行った。光学系の保持方法、光学特性を適切に設計することにより、最悪ケースであっても補償光学により補正可能な程度の変形に抑えることが可能であることを示した。さらに、これらの成果を受け、合成開口望遠鏡の光学系の配置誤差、鏡衛星の配置を考慮に入れ、静止軌道から地上観測を行った際に得られる画像の数値計算を行った。ミラー配置の最適化と配置誤差の低減により、高い空間周波数の情報が得られることを示した。