FOCAL（宇宙船）

FOCAL （ Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lensの頭字語）は、太陽を重力レンズとして利用する宇宙望遠鏡の提案である。重力レンズ効果はアルバート・アインシュタインによって初めて導き出され、^[1]太陽の重力レンズミッションの概念はフォン・エシュレマン教授によって最初に提案され、^[2]イタリアの天文学者クラウディオ・マッコーネ^[3]らによってさらに分析された。^[4]

太陽を重力レンズとして利用するには、望遠鏡を太陽から最低550天文単位の距離まで送る必要があり、 ^[3]^{: 4–7}非常に高い信号増幅が可能になる。例えば、203GHzの波長では、1.3·10 ¹⁵の増幅が可能になる。^{[5]マコーネは、これで太陽系}外惑星の表面の詳細な画像を得るのに十分であると示唆している。^[6]

ミッションのその他の用途

太陽をレンズとして使用しなくても、FOCALは、他の方法では不可能なさまざまな測定を実行できます。別の望遠鏡を使用して視差によって恒星の距離を測定し、550 AUを基準にして天の川銀河のすべての恒星の正確な位置を測定し、^[3]^{: 18}さまざまなさらなる科学的発見が可能になります。^[3]^{: 18–22}また、星間物質を研究し、^[3]^{: 22}太陽圏を研究し、^[3]^{: 27}重力波を観測し、^[3]^{: 25}重力定数の可能性のある変化を確認し、^[3]^{: 25}宇宙赤外線背景を観測し、^[3]^{: 26}太陽系内の惑星間塵の特性を明らかにし、^[3]^{: 27–28}太陽系の質量をより正確に測定する^[3]^{: 26}なども可能です。

制限事項

FOCALには既存の技術は不要であるが、さまざまな制限がある。これほどの期間と距離の宇宙ミッションはこれまで試みられたことがない。比較のために言うと、ボイジャー1号とボイジャー2号の探査機は2019年時点でそれぞれ147 AUと122 AUの距離にある。^[7]重力レンズは背後の物体を曲げてしまうため、望遠鏡からの画像は解釈が難しい。^[5] FOCALは視点から太陽の真後ろにある物体しか観測できないため、観測する物体ごとに新しい望遠鏡を作らなければならない。^[3]^{: 33}^[5]

重力レンズ望遠鏡の技術に対する批判はランディスによってなされた。^[8]ランディスが指摘する問題点としては、太陽コロナの干渉による望遠鏡の信号対雑音比の低下、ターゲットの高倍率によるミッション焦点面の設計の困難、レンズ固有の球面収差の分析による解像度の制限などが挙げられる。

参考文献

^アインシュタイン、 アルバート(1936)。「重力場における光の偏向による恒星のレンズのような作用」。サイエンス。84 (2188): 506–507。Bibcode : 1936Sci ....84..506E。doi : 10.1126/science.84.2188.506。PMID 17769014 。
^ Eshleman, VR (1979). 「太陽の重力レンズ：星間距離での観測と通信の可能性」. Science . 205 (4411): 1133–1135. Bibcode :1979Sci...205.1133E. doi :10.1126/science.205.4411.1133. ISSN 0036-8075. PMID 17735051. S2CID 27692082.
^ abcdefghijkl Maccone, Claudio (2009-06-09). 深宇宙飛行と通信: 太陽を重力レンズとして利用する。ベルリン: Springer Science & Business Media。ISBN 9783540729426. 2015年1月18日閲覧。
^ Turyshev, SG および Andersson, BG.、「550 AU ミッション: 批判的議論」、Mon. Not. R. Astron. Soc. 341、pp. 577–582 (2003)。
^ abc Chorost, Michael (2013-06-26). 「70億マイルの望遠鏡」.ニューヨーカー.
^ Villard, Ray (2011-01-10). 「太陽を拡大鏡として使う」。2014-05-19時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ 最も遠い宇宙探査機。
^ ランディス、ジェフリー・A.、「太陽の重力焦点へのミッション：批判的分析」、論文 AIAA-2017-1679、AIAA 科学技術フォーラムおよび博覧会 2017、テキサス州グレイプバイン、2017 年 1 月 9 ～ 13 日。arXiv.org のプレプリント（2016 年 12 月 24 日にアクセス）。

外部リンク

ギルスター、ポール (2006 年 8 月 18 日)。「FOCAL ミッション: 太陽の重力レンズへ」。Centauri Dreams。
「太陽の重力焦点への宇宙ミッション」。MITテクノロジーレビュー。2016年4月26日。

[1] ^アインシュタイン、 アルバート(1936)。「重力場における光の偏向による恒星のレンズのような作用」。サイエンス。84 (2188): 506–507。Bibcode : 1936Sci ....84..506E。doi : 10.1126/science.84.2188.506。PMID 17769014 。

[Eshleman1979-2] Eshleman, VR (1979). 「太陽の重力レンズ：星間距離での観測と通信の可能性」. Science . 205 (4411): 1133–1135. Bibcode :1979Sci...205.1133E. doi :10.1126/science.205.4411.1133. ISSN 0036-8075. PMID 17735051. S2CID 27692082.

[ESGL-3] Maccone, Claudio (2009-06-09). 深宇宙飛行と通信: 太陽を重力レンズとして利用する。ベルリン: Springer Science & Business Media。ISBN 9783540729426. 2015年1月18日閲覧。

[4] Turyshev, SG および Andersson, BG.、「550 AU ミッション: 批判的議論」、Mon. Not. R. Astron. Soc. 341、pp. 577–582 (2003)。

[NY-5] Chorost, Michael (2013-06-26). 「70億マイルの望遠鏡」.ニューヨーカー.

[6] Villard, Ray (2011-01-10). 「太陽を拡大鏡として使う」。2014-05-19時点のオリジナルよりアーカイブ。

[7] 最も遠い宇宙探査機。

[8] ランディス、ジェフリー・A.、「太陽の重力焦点へのミッション：批判的分析」、論文 AIAA-2017-1679、AIAA 科学技術フォーラムおよび博覧会 2017、テキサス州グレイプバイン、2017 年 1 月 9 ～ 13 日。arXiv.org のプレプリント（2016 年 12 月 24 日にアクセス）。