高エネルギー宇宙を拓く硬X線望遠鏡の開発

研制硬X射线望远镜探索高能宇宙

• 批准号: 21K18152
• 负责人: 粟木 久光
• 金额: $ 16.47万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18152/
• 关键词: X線望遠鏡; 炭素繊維強化プラスチック; 高角度分解能; CFRP; 精密加工

宇宙は活動的な現象に満ちており、X線を使った宇宙観測は活動的宇宙の解明に大きく貢献してきた。その中で、X線望遠鏡を用いた撮像観測は大きな役割を果たしてきた。しかし、X線望遠鏡、特に硬X線望遠鏡の製作は難しく、大面積での高角度分解能化は、いまだ、道半ばというのが現状である。本研究では、NuSTARの角度分解能を超えた過去最高の反射鏡を作成すること(ステップ1)、さらには、その上を行く10秒角の結像性能をもった望遠鏡の製作に挑戦すること(ステップ2)である。本研究による高角度分解能硬X線望遠鏡製作技術の確立は、硬X線撮像観測を通して高エネルギー宇宙への窓を開くものとなる。令和4年度は、ステップ1から2への移行として、表面形状劣化の原因の1つである異物混入に関する研究を行った。目視では一見綺麗に見えるガラス表面も顕微鏡で観察すると数ミクロン以下の異物が付着しており、これがガラス接着時のガラス表面凹凸の原因となる。実際、CFRP表面の非接触形状測定器による詳細測定でも数ミクロン以下の凹みがCFRPミラー表面に複数見られていた。ガラス表面の洗浄を工夫することで、異物の量を減少できることがわかってきたことから、CFRPミラー表面の凹みも減少できるものと考えている。一方、ステップ2では超精密金型を使用してのCFRP成形が鍵となる。今年度前半に試作した金型１号機を使ったCFRP加工業者による試験加工を始めるとともに、今年度後半から１号機の経験をいかした２号機の加工を進めた。令和5年4月の時点で、加工形状と測定形状とのずれが1μm以下(PV)であることを確認した。まだ、加工機に対して改良の余地があり、さらなる改善を進めている。

Universe な phenomenon に は activities against ち て お り, X-ray を っ た the universe 観 は activity measurement の interpret に big き く contribution し て き た. を そ の で, X-ray telescopes い た pinch of like 観 は measurement き な "を cut fruit た し て き た. し か し, X-ray telescope, に hard X-ray telescope の making は difficult し く, massive で の high Angle decomposition can は, い ま だ, half ば と い う の が status quo で あ る. This study で は, made の Angle can decompose を super え た past supreme の reflector を made す る こ と (ス テ ッ プ 1), さ ら に は, そ の を line く 10 seconds on Angle の knot like performance を も っ た telescope の making に pick 戦 す る こ と (ス テ ッ プ 2) で あ る. This study に よ る high Angle can decompose the hard X-ray telescope technology の establish は, hard X-ray pinch of like 観 を measurement し て high エ ネ ル ギ ー universe へ の 窓 を open く も の と な る. And four year は, ス テ ッ プ 1 か ら 2 へ の transitional と し て degradation, surface shape の reason の 1 つ で あ る foreign bodies with に masato す る を line っ た. A visual で は see beautiful に え る ガ ラ ス surface も 顕 micromirror で す was 観 る と number ミ ク ロ ン の eyewinker が pay below the し て お り, こ れ が ガ ラ ス then when の ガ ラ ス surface concave and convex の reason と な る. Be international, CFRP の non-contact surface shape meter に よ る detailed measurements で も number ミ ク ロ ン following の concave み が CFRP ミ ラ ー surface に plural see ら れ て い た. ガ ラ ス surface の を time at す る こ と で, foreign bodies, の decrease を で き る こ と が わ か っ て き た こ と か ら, CFRP ミ ラ の ー surface concave み も reduce で き る も の と exam え て い る. One side, ステップ2で で ultra-precision metal mold を uses <s:1> て <s:1> CFRP to form が keys となる. This year first half に attempt し た gold type 1 machine を make っ た CFRP processer に よ る test processing を beginning め る と と も に, our second half か ら machine 1 の 経 験 を い か し た 2 machine の を into め た. In April of the 5th year of Reiwa, the <s:1> time point で, the processed shape と, the shape is measured と ずれが ずれが below 1μm (PV)である とを とを confirmation た. Youdaoplaceholder0, the processing machine に should be improved over て. There is room for があ る and さらなる should be improved over を to めて and る る.

项目成果

活動的宇宙の観測を目指した硬 X 線撮像システムの気球による実証実験

旨在观测活跃宇宙的硬X射线成像系统的基于气球的演示实验

• 发表时间: 2021
• 作者: 垣内理那;嘉副裕;粟木久光・松本浩典・高橋弘充・斎藤芳隆・鈴木浩文
• 通讯作者: 粟木久光・松本浩典・高橋弘充・斎藤芳隆・鈴木浩文

Current status of development of lightweight x-ray mirror with carbon fiber reinforced plastic (CFRP)

碳纤维增强塑料（CFRP）轻量化X射线镜的发展现状

• DOI: 10.1117/12.2629705
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the SPIE
• 作者: Awaki Hisamitsu;Kametani Norika;Imamura Ryuta;Ishida Manabu;Iwasaki Masahiro;Kodani Kenshin;Maeda Yoshitomo;Matsumoto Hironori;Mori Koji;Nakazawa Kazuhiro;Ozaki Tsuyoshi;Suzuki Hirofumi;Takahashi Hiromitsu;Tsuru Takeshi;Utsunomiya Shin
• 通讯作者: Utsunomiya Shin