米国海軍天文台フラッグスタッフ観測所(NOFS)は、米国アリゾナ州フラッグスタッフ近郊にある天文台です。米国海軍天文台(USNO)傘下の国立暗空観測施設です。[ 1 ] NOFSとUSNOは、米国国防長官の天体基準フレーム[ 2 ]管理者として連携しています。 [ 3 ] [ 4 ]
フラッグスタッフ基地は、1955年に米国海軍天文台(USNO)によって設立された司令部であり(ワシントンDCにおける1世紀にわたる光害の深刻化が最終的に容認できなくなったため)、アリゾナ州フラッグスタッフの西5マイル(8.0km )の地点に位置し、主に運用科学者(天文学者および天体物理学者)、光学および機械技術者、および支援スタッフのポストがある。
NOFSの科学は、位置天文学のあらゆる側面をある程度サポートしており、国内だけでなく国外にも支援を提供しています。NOFSでの研究は、正確かつ精密な天文カタログの作成を容易にするために、位置測定と天体物理学の全範囲を網羅しています。また、膨大な数のそのような移動天体が宇宙空間を独自の旅をする中で、天体の力学(および相対論的効果[ 5 ])のために、おそらく10億個の星のカタログの各天体の位置と動きを確定するために必要な時間は非常に長くなる可能性があります。各天体の複数回の観測自体が、数週間、数か月、または数年かかる場合があります。これに、使用するために削減する必要のあるカタログ化された天体の膨大な数と、すべてのカタログエラーを非常に注意深く統計的に理解するために観測後に分析する必要があることを考慮すると、最も精密で暗い位置測定カタログの厳密な作成には、完成までに何年も、時には何十年もかかることになります。
米国海軍天文台フラッグスタッフ基地は、2005年末にワシントンDCから移転して50周年を祝いました。[ 6 ] 1947年から海軍天文台の赤道部門長を務めていたジョン・ホール博士がNOFSを設立しました。アート・ホーグ博士は1955年に初代所長に就任し(1965年まで)、その後、両名とも近隣のローウェル天文台の所長も務めました。[ 7 ] NOFSは1955年以来6人の所長を輩出しており、現在の7代目所長代理はスコット・ダーム博士です。[ 8 ]
NOFSは、国の保護ミッションを支援するため、[ 11 ] [ 12 ]および将来の世代のために国の資源遺産を促進および保護するため、 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]地域の暗い空を支援する活動を継続しています。 [ 9 ] [ 10 ]

NOFSは、北アリゾナのサンフランシスコ・ピークスに隣接し、高山地帯のコロラド高原にあり、地理的にはモゴロン・リムよりも上に位置しています。フラッグスタッフとココニノ郡は、地域の照明を規制する先進的な条例の制定により、北アリゾナの光害を最小限に抑えています[ 16 ] 。 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]
実際、設立から半世紀しか経っていないにもかかわらず、NOFSは豊かな伝統を誇っています[ 21 ]。これは、米国最古の科学機関である親組織USNO [ 22 ]に由来しています。注目すべき出来事としては、USGSの近くにある宇宙地質学研究センターが主催するアポロ宇宙飛行士計画への支援や、1978年の冥王星の衛星カロンの発見(後述)などがあります。標高約7,500フィート(2,300メートル)にあるNOFSには、数多くの天文観測機器が設置されています[ 23 ](一部は世界の光学望遠鏡リストにも記載されています)。また、近くのアンダーソンメサにも追加の観測機器が設置されています。NOFSは(親組織であるUSNOとともに)、ハワイのUKIRT赤外線望遠鏡で基礎科学研究も行っています。
海軍は、海軍南西部管区およびエルセントロ海軍航空施設を通じて、施設、土地、および関連する暗い夜空保護活動の管理を行っています。
1.55メートル(61インチ)のカジ・ストランド望遠鏡(またはカジ・ストランド天体反射望遠鏡、KSAR)は、米国海軍が運用する最大の望遠鏡です。議会は1961年に予算を計上し、1964年に初光を迎えました。 [ 24 ]この状況は、NPOIの4つの1.8メートル望遠鏡が近い将来に初光を迎えると変わります。KSARは赤道フォークマウントのアームに搭載されています。この望遠鏡は可視スペクトルと近赤外線(NIR)の両方で使用され、[ 25 ]後者では30ケルビン以下のヘリウム冷却式InSb(アンチモン化インジウム)カメラ「アストロカム」を使用します。[ 26 ] 1978年、1.55メートル望遠鏡は「準惑星冥王星の衛星カロン」の発見に使用されました。 (冥王星自体は1930年に、同じ街の反対側にあるローウェル天文台で発見された。)カロンの発見は質量計算につながり、最終的に冥王星がいかに小さいかが明らかになり、国際天文学連合(IAU)が冥王星を準惑星(主惑星ではない)に再分類するきっかけとなった。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] 1.55メートル望遠鏡は、2005年にNASAのディープインパクト宇宙船が有名なテンペル彗星9p/Tempelとの惑星間衝突に成功した際の観測と追跡にも使用されました。この望遠鏡は、恒星視差研究、宇宙航行を支援する狭視野天体測定に特に適しており、 2002年にはこれまで知られている中で最も低温の褐色矮星の1つを発見する上でも重要な役割を果たしました。[ 30 ] KSARドームはNOFSの敷地の中央に位置し、ドーム構造にサポート棟とオフィスビルが付属しています。大型真空コーティングチャンバー施設もこの複合施設内にあります。このチャンバーは、非常に正確なコーティングとオーバーコーティングを提供できます。厚さ100 ± 2オングストローム(アルミニウム原子約56個分の厚さ)で、直径最大1.8メートル(72インチ)までの小型から数トンの光学部品に使用可能。真空度は100±2オングストロームを超える。 垂直光学系、1500アンペア放電システムを使用して、7 × 10⁶ Torrの真空度を実現しています。誘電体コーティング機能も実証されています。大型の光学機器や望遠鏡部品は、クレーン、リフト、貨物用エレベーター、専用カートなどの設備を使用してNOFS内を移動できます。メインコンプレックスには、NOFSおよびNPOIに必要なレーザー、適応光学、光学開発、コリメーション、機械、マイクロエレクトロニクス制御システムのための、環境制御された光学および電子機器ラボも含まれています。
KSAR望遠鏡の直径18メートル(60フィート)の鋼鉄製ドームは、望遠鏡の焦点比が長いf/9.8(天体観測に必要な非常に正確な光学コリメーション、つまりアライメントに有利)であるため、望遠鏡の口径に対してかなり大きい。非常に広い2シャッターの垂直スリットを使用している。開発研究により、この由緒ある機器の計画されたライフサイクル交換は、高速な最新の光学系を使用することで、元のドーム内で効率的に行うことができ、将来の口径が最大3.6メートル(140インチ)の望遠鏡にできることが実証されている。[ 31 ]しかし、61インチ望遠鏡は、ミリ秒角レベルまでの非常に高精度な相対天体測定と、近接分離PSF測光の両方を運用できるという点で依然としてユニークである。いくつかの重要なプログラムは、今日でもこの機能を活用している。
1.3メートル(51インチ)の広視野リッチー・クレチアン望遠鏡は、 DFMエンジニアリングによって製造され、その後NOFSスタッフによって補正および自動化されました。[ 32 ] 主鏡はコーニング・グラス・ワークスとコダックによって製造されました。双曲面副鏡には、広い視野にわたって星や衛星の非常に正確な位置(ミリ秒角の天体位置測定)を可能にするために、高度なコンピューター制御のコリメーション(アライメント)システムが備わっています。このシステムは、ハルトマンマスクを使用して明らかになった波面偏差の傾斜フィットを取ることによってモデル化された光路の光学収差を分析します。この望遠鏡には、最先端の極低温広視野モザイクCCD [ 33 ]カメラも搭載されています。[ 34 ] [ 35 ]また、 Pan-STARRSの伝統を受け継ぐ新しい「マイクロカム」直交伝達アレイ(OTA)の使用も可能になります。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]この望遠鏡で使用するために、LANL が製造した RULLI 単一光子カウンター nCam など、他の高度なカメラシステムも配備されています。[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]望遠鏡の特別なソフトウェア制御を使用すると、カメラが両方を撮影しながら、望遠鏡は恒星と地球を周回する人工衛星の両方を追跡できます。 1.3 m のドーム自体は、f/4 の高速な全体的な光学系のおかげでコンパクトです。これは、非常に大きな 61 インチ ドームの近く、南西に位置しています。 (宇宙状況認識、SDSS [ 45 ]、SSTなどの)天体位置測定研究に加えて、この望遠鏡での研究には、青色星やK型巨星の研究、多重星系の天体力学と力学、人工衛星の特性評価、系外惑星の天体位置測定とトランジット測光が含まれます。
1.0メートル(40インチ)の「リッチー・クレチアン望遠鏡」もまた、赤道儀駆動のフォークマウント望遠鏡です。[ 46 ]リッチー望遠鏡は、1955年にワシントンのUSNOから移設された、ステーションのオリジナルの望遠鏡です。また、あの有名な光学設計に基づいて作られた最初のRC望遠鏡でもあり、偶然にもジョージ・リッチー自身が最後に作った望遠鏡でもあります。この望遠鏡は、NOFSでの半世紀にわたる天文学の後もまだ稼働しています。クエーサーに基づく重要な基準フレーム操作(国際天体基準フレーム)、系外惑星の通過検出、ヴィリニュス測光、M型矮星分析、力学系分析、軌道上の宇宙物体の情報に対する基準サポート、 NPOIに対する水平視差ガイドサポート、そして(新しい兄弟機とともに)位置天文学研究に対する測光操作サポートを実行します。この40インチ望遠鏡には、液体窒素冷却式カメラ、コロナグラフ、および9等級の中性密度スポット焦点面アレイカメラが搭載されており、これらを用いて星の位置を相互チェックした後、基本的なNPOI基準座標系天体測定に使用されます。
この望遠鏡は、ティルト機構と可変形状ミラー光学系を用いた、内部開発の光学適応光学系(AO)システムの試験にも使用されます。シャック・ハルトマンAOシステムは、シンチレーション(シーイングの劣化)によって引き起こされる波面収差を、より高次のゼルニケ多項式で補正します。NOFSのAOシステムは、将来的に1.55mおよび1.8m望遠鏡に導入される予定です。
直径40インチのドームは、NOFSが位置する小高い山の山頂、つまり最高地点にあります。ドームに隣接して、高度なCAD駆動型CNC加工機械や、幅広い設計・サポート用工具を備えた総合的な計測機器工場があります。
現代の完全ロボット式トランジット望遠鏡の例としては、1981年に完成し天文台に設置されている小型の0.20メートル(8インチ)フラッグスタッフ天体観測走査トランジット望遠鏡(FASTT)がある。 [ 47 ] [ 48 ] FASTTは、USNO天文暦と航海暦に組み込むための太陽系天体の非常に正確な位置を提供する。これらの暦は、 NASAが惑星探査機や軌道外宇宙船の深宇宙航行にも使用している。[ 49 ]多くの NASA 深宇宙探査機の航行に不可欠なこの望遠鏡からのデータは、NASA JPLによる土星の主要衛星タイタンへのホイヘンス着陸機の 2005 年の航行着陸の成功に貢献し、2015 年 7 月に冥王星に到着した NASA のニュー ホライズンズ深宇宙探査ミッションの航行基準を提供しました。FASTT はまた、NASA のSOFIA空中観測所が珍しい冥王星の掩蔽を正確に特定、追跡、撮影するのにも使用されました。[ 50 ] FASTT は、主要複合施設の南西150 ヤード (140 メートル)に位置しています。その大きな「小屋」に隣接して、NOFS の電子工学および電気工学研究所とクリーン ルームを収容する建物があり、高度なカメラ エレクトロニクス、極低温、望遠鏡制御ドライブのほとんどがそこで開発および製造されています。
NOFSは、フラッグスタッフの南東15マイル(24km )にあるアンダーソンメサで、ローウェル天文台および海軍研究所と協力して、海軍精密光学干渉計(NPOI)[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]を運用しています。NOFS(USNOの運用天体測量部門)はすべての主要運用に資金を提供し、その資金からローウェル天文台と契約してアンダーソンメサ施設の維持管理と、NOFSが主要な天体測量科学を実施するために必要な観測を行っています。海軍研究所(NRL)も、ローウェル天文台とNRLが追加の長基線シデロスタット局を実装するための契約に資金を提供しており、NRLの主要な科学作業である合成画像(天体と軌道衛星の両方)を促進しています。USNO、NRL、ローウェルの3つの機関はそれぞれ、運用諮問委員会(OAP)に幹部を派遣し、干渉計の科学と運用を共同で指導しています。 OAPは、NPOIの主任科学者兼所長に、パネルの科学研究と運営を委託した。この管理者はNOFSの上級職員であり、NOFS所長に報告する。
NPOIは、由緒ある実績のあるマイケルソン干渉計設計を採用した、成功した天文干渉計です[ 54 ] 。前述のとおり、干渉計科学と運用の大部分はNOFSによって資金提供および管理されていますが、ローウェル天文台とNRLは、干渉計を使用するために時間の一部を提供することで科学的な取り組みに参加しています。85%は海軍(NOFSとNRL)、15%はローウェルです。NPOIは、光学干渉計を実施できる世界でも数少ない主要な機器の1つです。[ 54 ] [ 55 ]下部にそのレイアウトの図があります。NOFSは、星の絶対位置天体測定の研究にとどまらず、NPOIを使用して幅広く多様な一連の科学研究を実施してきました。[ 56 ] NPOIでのNOFSの追加科学には、連星、Be星、扁平星、高速回転星、黒点を持つ星の研究、恒星円盤(史上初)およびフレア星の画像化が含まれます。[ 57 ] 2007~2008年にNRLはNOFSを使用してNPOIを使用し、静止軌道を周回する衛星の史上初のクロージャ位相画像前駆画像を取得した。[ 58 ] [ 59 ]
