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海軍精密光学干渉計( NPOI ) は、世界最大の基線長を持つアメリカの天文干渉計で、海軍研究所(NRL) が運用しています。2022 年末までは、NRL と海軍天文台フラッグスタッフ観測所(NOFS)、ローウェル天文台を含むコンソーシアムによって運用されていました。NPOI は主に宇宙画像と天体位置測定を行っており、後者は国防総省のあらゆる種類の車両の安全な位置特定と航行に必要な主要な要素です。この施設は、アリゾナ州フラッグスタッフ(米国)の南東約25 キロメートル (16マイル)のアンダーソン メサにあるローウェルのアンダーソン メサ観測所にあります。2011 年 11 月までは、この施設は海軍試作光学干渉計 (NPOI) として知られていました。その後、この装置は一時的に海軍光学干渉計と改名され、現在は恒久的にケネス・J・ジョンストン海軍精密光学干渉計（NPOI）と名付けられている。これは、施設の運用上の成熟度を反映するとともに、その主要な推進者であり退役した創設者であるケネス・J・ジョンストンに敬意を表している。[ 1 ] [ 2 ]
NPOIプロジェクトは、 1987年に米国海軍天文台（USNO）によって開始されました。 [ 3 ] USNOがアンダーソンメサにNPOIを建設することを決定した翌年、ローウェルがプロジェクトに参加しました。[ 4 ] 建設の第一段階は1994年に完了し、その年に干渉計は最初の干渉縞、つまり複数の光源からの光を合成したものを観測することができました。[ 5 ] 海軍は1997年に定期的な科学運用を開始しました。 [ 6 ]それ以来、NPOIは継続的にアップグレードおよび拡張されています。古典的な干渉計としてのNPOIの動作については、Scholarpedia [ 7 ]およびNPOIサイト[ 8 ] で説明されています。
NPOIは、 3本のアームが「Y」字型に配置された天文干渉計で、各アームは等間隔に配置され、長さは250メートル（820フィート）です。NPOIでは2種類の 観測ステーションを使用できます。天体の位置を非常に正確に測定するために使用される位置測定ステーションは、各アームに1つずつ、中央に1つずつ、 21メートル（69フィート）間隔で配置された固定ユニットです。イメージングステーションは、各アームの9つの位置のいずれかに移動でき、標準的な観測を行うために一度に最大6つまで使用できます。どちらのタイプのステーションからの光も、まず空気が抜かれた長いパイプで構成されるフィードシステムに導かれます。フィードシステムはミラーのスイッチヤードにつながり、そこで光は6つのロングディレイラインに導かれます。ロングディレイラインは、各ステーションまでの距離の違いを補正する別の長いパイプのセットです。次に光はビーム結合施設に送られ、そこで高速ディレイラインに入ります。この3番目の真空管群には、鏡を非常に高い精度で前後に動かす機構が内蔵されています。これらは、鏡が天体を追尾する際の動きやその他の影響を補正します。最後に、光はBCF内部の管を出てビーム合成テーブルに送られ、そこで画像が形成されるように光が合成されます。[ 3 ]
どちらのタイプの観測所も、シデロスタット、広角星捕捉（WASA）カメラ、狭角追尾（NAT）ミラーの3つの要素で構成されています。最初の要素は、直径50cm（20インチ）の精密研磨された平面ミラーです。WASAカメラは、ミラーを天体目標に向ける方向を制御します。シデロスタットからの反射光は望遠鏡を通り、ビームをパイプの直径である12cm （4.7インチ）まで狭めます。その後、光はNATのミラーに当たり、大気の影響を補正して光をフィードシステムに導きます。[ 3 ]
2009年、NOFSはNPOIに4台の1.8m （71インチ）口径の光学赤外線望遠鏡を組み込む最終計画を開始し、2010年に海軍に受け入れられ、[ 9 ] [ 10 ]海軍天文台フラッグスタッフ基地に割り当てられた。[ 11 ]これらは当初、ハワイのWMケック天文台 の「補助」望遠鏡として計画されていたが、設置されず、ケックの干渉計に組み込まれることはなかった。最初の設置には3台の望遠鏡が計画されていたが、[ 12 ] [ 13 ]これらの計画は棚上げされた。4台目は現在オーストラリアのマウントストロムロ天文台にあり、将来のある時点で組み込まれる予定である。[ 11 ]新しい望遠鏡は、既存のシデロスタットよりも集光能力が 高いため、暗い天体の撮像と絶対位置天文学の改善に役立つ。 [ 11 ]
NRLはNPOIの運営と科学研究を主導している。
4基の1.8m「アウトリガー」望遠鏡プロジェクトが中止されたことを受け、NRLとローウェル天文台は、資金提供を受けた科学研究に基づき、3基の1メートル望遠鏡アレイの設置計画を策定した。このプロジェクトのために3台のPlaneWave CDK1000望遠鏡が購入され、2020年にうち2基の初期設置が完了した。
NPOIはマイケルソン干渉計の設計の一例であり 、主要な科学研究はNRLが管理しています。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。[ 14 ] [ 15 ]下部にそのレイアウトの図があります。NOFSはNPOIを使用して、恒星の絶対位置天体測定の研究だけでなく、広範囲にわたる多様な一連の科学研究を実施してきました。[ 16 ] NPOIでのNOFSの追加科学には、連星、Be型星、扁平星、高速回転星、黒点を持つ星の研究、恒星円盤（史上初）およびフレア星の撮像が含まれます。[ 17 ] 2007年から2008年にかけて、NRLはNOFSとともにNPOIを使用して、静止軌道を周回する衛星の史上初のクロージャー位相画像前駆を取得しました。[ 18 ] [ 19 ]
光干渉計は、可視光（場合によっては近赤外線も）において、開口部が空いている非常に複雑な集光望遠鏡であり、入射データの逆フーリエ変換を行うことで、合成画像と干渉縞データを「オンザフライ」で生成します（後で合成するためにデータを記録する電波干渉計とは異なります）。天体位置測定は、干渉縞を生じさせながら遅延線の追加を精密に測定し、基線端からの光路差を一致させることで理解されます。三角法を基本として、アレイが「向いている」角度と位置を決定し、それによって天球上の正確な位置を推測することができます。
運用可能と考えられるものはごくわずかしか存在しない。現在までに、NPOIはあらゆる天文観測機器の中で最高解像度の光学画像を生成してきたが、CHARAアレイとマグダレナリッジ天文台干渉計が光学帯域での運用を開始すれば、この状況は変わる可能性がある。[ 20 ] NPOIによって最初に画像化された（分解された）天体はミザールであり、それ以来、かなりの量の天体位置測定、基準タイフレーム、高速回転星、Be星円盤の研究が行われてきた。[ 21 ] NPOIは、主要な光学素子を互いに、そして岩盤に接続する複雑な計測用レーザーアレイを使用してコンポーネントを光学的に固定しているため、数ミリ秒角の精度で天体の位置を決定することができる。
長い光学系を整列させるために、多くの特殊なレーザーも使用されています。NPOIシデロスタットアレイとCHARAアレイは、6つの要素を同時に同位相にできる世界で唯一の長基線光干渉計です。[ 22 ]
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