プランクのモデル | |||||||
| 名前 | コブラ/サンバ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ミッションタイプ | 宇宙望遠鏡 | ||||||
| オペレーター | 欧州宇宙機関 | ||||||
| コスパーID | 2009-026B | ||||||
| SATCAT番号 | 34938 | ||||||
| Webサイト | プランク | ||||||
| ミッション期間 | 計画: >15か月 最終: 4年5か月8日 | ||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||
| メーカー | タレス・アレニア・スペース | ||||||
| 打ち上げ質量 | 1,950 kg (4,300 ポンド) [1] | ||||||
| ペイロード質量 | 205 kg (452 ポンド) | ||||||
| 寸法 | 本体: 4.20 m × 4.22 m (13.8 フィート × 13.8 フィート) | ||||||
| ミッション開始 | |||||||
| 発売日 | 2009年5月14日 13:12:02 UTC | ||||||
| ロケット | アリアン5 ECA | ||||||
| 発射場 | ギアナ宇宙センター、 フランス領ギアナ | ||||||
| 請負業者 | アリアンスペース | ||||||
| 入隊 | 2009年7月3日 | ||||||
| ミッション終了 | |||||||
| 廃棄 | 廃止 | ||||||
| 無効化 | 2013年10月23日 12:10:27 UTC | ||||||
| 軌道パラメータ | |||||||
| 参照システム | 太陽-地球 L 2軌道 (1,500,000 km / 930,000 マイル) | ||||||
| 政権 | リサージュ | ||||||
| メイン望遠鏡 | |||||||
| タイプ | グレゴリオ暦 | ||||||
| 直径 | 1.9 m × 1.5 m (6.2 フィート × 4.9 フィート) | ||||||
| 波長 | 300 μm – 11.1 mm (周波数 27 GHz ~ 1 THz) | ||||||
| |||||||
ESA天体物理学プランクの記章 | |||||||
プランクは、 2009 年から 2013 年まで欧州宇宙機関 (ESA) が運用していた宇宙観測所です。これは、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB)の異方性をマイクロ波と赤外線の周波数で、高感度かつ高角度分解能でマッピングすることを目的とした野心的なプロジェクトでした。このミッションは大成功を収め、NASAウィルキンソン マイクロ波異方性探査機(WMAP) による観測結果を大幅に改善しました。
プランク天文台は、いくつかの宇宙論および天体物理学の問題に関連する主要な情報源でした。その主な目的の 1 つは、初期宇宙の理論と宇宙構造の起源を検証することでした。このミッションは、宇宙の構成と進化に関する重要な洞察を提供し、宇宙を支配する基礎物理学に光を当てました。
プランクは当初、COBRAS/SAMBA と呼ばれていました。これは、宇宙背景放射異方性衛星/背景異方性測定衛星の略です。このプロジェクトは 1996 年に開始され、後に黒体放射の公式を導き出したことで量子論の創始者として広く知られるドイツの物理学者マックス プランク(1858-1947) に敬意を表して改名されました。
プランクは、タレス・アレニア・スペース社によってカンヌ・マンデリュー宇宙センターに建設され、 ESAのホライズン 2000 長期科学計画の中規模ミッションとして開発されました。この観測所は 2009 年 5 月に打ち上げられ、2009 年 7 月までに地球/太陽 L2 地点に到達しました。2010 年 2 月までに、2 回目の全天調査を無事開始しました。
2013 年 3 月 21 日、プランク チームは初の宇宙マイクロ波背景放射の全天マップを公開しました。このマップは極めて高品質で、研究者は CMB の温度変化を前例のない精度で測定することができました。2015 年 2 月には、偏光データを含む拡張リリースが公開されました。プランク チームによる最終論文は 2018 年 7 月に公開され、ミッションの終了を告げました。
ミッションの終了時に、プランクは太陽中心の 墓場軌道に乗せられ、将来のミッションに支障をきたさないように不活性化されました。最終的な非活性化コマンドは、2013 年 10 月にプランクに送信されました。
このミッションは大成功を収め、いくつかの重要な宇宙論パラメータの最も正確な測定結果を提供しました。プランクの観測は、宇宙の年齢、宇宙の通常物質と暗黒物質の平均密度、および宇宙のその他の重要な特性を決定するのに役立ちました。
目的
このミッションには、次のような幅広い科学的目的がありました。[2]
- 原始CMB異方性の全強度と偏光の両方を高解像度で検出する
- スニヤエフ・ゼルドビッチ効果による銀河団カタログの作成、
- CMBの重力レンズ効果と統合されたザックス・ウルフ効果の観測、
- 明るい銀河系外電波(活動銀河核)と赤外線(塵銀河)源の観測、
- 星間物質、分散シンクロトロン放射、銀河磁場の測定を含む天の川銀河の観測、および
- 惑星、小惑星、彗星、黄道光を含む太陽系の研究。
プランクはWMAPよりも解像度と感度が高く、CMBのパワースペクトルをはるかに小さなスケール(×3)で調べることができました。また、天体物理学の前景モデルを改善することを目的として、WMAPの5つの周波数帯域ではなく 9つの周波数帯域で観測を行いました。
プランクの測定のほとんどは、検出器の性能やミッションの長さではなく、前景をどれだけうまく減算できるかによって制限されていると予想されます。これは偏光測定にとって特に重要な要素です。 [更新が必要] 支配的な前景放射は周波数に依存しますが、低周波数では天の川からのシンクロトロン放射、高周波数では塵が含まれる可能性があります。[更新が必要]
楽器



宇宙船には、低周波機器(LFI)と高周波機器(HFI)の2つの機器が搭載されています。[2]両方の機器は光子の総強度と偏光の両方を検出でき、合わせて約830GHz(30〜857GHz)の周波数範囲をカバーします。宇宙マイクロ波背景スペクトルは、160.2GHzの周波数でピークに達します。
プランクの受動冷却システムと能動冷却システムにより、機器の温度は絶対零度より0.1℃高い−273.05℃(−459.49℉)に維持される。[3] 2009年8月から、プランクは宇宙で最も冷たい物体として知られていたが、2012年1月に能動冷却剤の供給が枯渇した。[4]
NASAはこのミッションの開発に役割を果たし、科学データの分析に貢献しています。NASAのジェット推進研究所は、高周波機器用のボロメータ、低周波と高周波の両方の機器用の20ケルビンの冷凍機、低周波機器用の増幅器技術など、科学機器のコンポーネントを構築しました。 [5]
低周波楽器
LFIには3つの周波数帯域があり、30~70GHzの範囲をカバーし、電磁スペクトルのマイクロ波から赤外線領域をカバーしています。検出器には高電子移動度トランジスタが使用されています。[2]
高周波機器

HFI は 100 から 857 GHz の範囲で感度があり、JPL/Caltech 製の52 個のボロメータ検出器[6]を使用し、カーディフ大学物理天文学部製の冷光光学系を介して望遠鏡に光学的に結合されています[7]。トリプルホーン構成と光学フィルターで構成されており、 Archeops気球実験で使用されたものと同様の概念です。これらの検出アセンブリは 6 つの周波数帯域 (100、143、217、353、545、857 GHz を中心) に分割されており、各帯域の帯域幅は 33% です。これらの 6 つの帯域のうち、低い方の 4 つだけが入射光の偏光を測定でき、高い方の 2 つの帯域では測定できません。[2]
2012年1月13日、プランクの希釈冷凍機で使用されていたヘリウム3の搭載量が枯渇し、HFIは数日以内に使用できなくなると報告された。[8]この日までに、プランクはCMBのフルスキャンを5回完了しており、目標の2回を上回っていた。LFI(ヘリウム4で冷却)は、さらに6〜9か月は稼働し続けると予想されていた。[8]
サービスモジュール

共通サービスモジュール(SVM)は、ハーシェル宇宙望遠鏡とプランクミッションの両方のために、タレス・アレニア・スペースのトリノ工場で設計・製造され、1つのプログラムに統合されました。[2]
総費用はプランク計画では7億ユーロ[9]、ハーシェル計画では11億ユーロ[10]と見積もられています。どちらの数字にも、ミッションの宇宙船とペイロード、(共有の)打ち上げとミッションの費用、科学研究が含まれています。
構造的には、ハーシェルとプランクのSVM は非常に似ています。両方の SVM は八角形で、各パネルは指定されたウォーム ユニットのセットを収容するために専用になっており、さまざまなウォーム ユニット、機器、および宇宙船の放熱要件が考慮されています。両方の宇宙船では、航空電子機器、姿勢制御および測定 (ACMS)、コマンドおよびデータ管理 (CDMS)、電源、追跡、テレメトリおよびコマンド (TT&C) サブシステムに共通の設計が使用されました。SVM のすべてのユニットは冗長化されています。
電源サブシステム
各宇宙船の電源サブシステムは、三接合太陽電池を採用した太陽電池アレイ、バッテリー、および電力制御ユニット (PCU) で構成されています。PCU は、各太陽電池アレイの 30 セクションとインターフェイスし、調整された 28 ボルト バスを提供し、保護された出力を介してこの電力を分配し、バッテリーの充電と放電を処理するように設計されています。
プランクの場合、円形の太陽電池アレイは衛星の底部に固定されており、衛星が垂直軸を中心に回転するときに常に太陽を向きます。
姿勢と軌道制御
この機能は、姿勢制御および測定サブシステム (ACMS) のプラットフォームである姿勢制御コンピュータ (ACC) によって実行されます。これは、ハーシェルおよびプランクのペイロードの指向および旋回要件を満たすように設計されています。
プランク衛星は毎分 1 回転し、絶対指向誤差を 37 分角未満に抑えることを目指しています。プランクは調査プラットフォームでもあるため、20 日間で指向再現誤差を 2.5 分角未満に抑えるという追加要件があります。
ハーシェルとプランクの主な視線センサーはスタートラッカーです。
打ち上げと軌道
衛星は、ハーシェル宇宙望遠鏡とともに、2009年5月14日13:12:02 UTCに、ギアナ宇宙センターからアリアン5 ECA大型ロケットで打ち上げられ、無事に打ち上げられた。この打ち上げにより、衛星は楕円軌道(近地点:270 km [170 mi]、遠地点:1,120,000 km [700,000 mi]以上)に投入され、地球から1,500,000 km (930,000 mi)離れた、 地球太陽系のL 2ラグランジュ点に近づいた。
プランクをL2の最終軌道に投入する操作は、2009年7月3日に成功裏に完了し、L2ラグランジュ点の周囲40万km(25万マイル)の半径を持つリサージュ軌道に入った。 [11]高周波機器の温度は2009年7月3日に絶対零度(0.1 K)のわずか10分の1度上に達し、低周波機器と高周波機器の両方が極低温動作パラメータ内となり、プランクは完全に動作可能となった。[12]
廃止
2012年1月、HFIは液体ヘリウムを使い果たし、検出器の温度が上昇して使用できなくなった。LFIは、科学運用が終了する2013年10月3日まで使用され続けた。探査機は10月9日に地球とL2 点から遠ざかり太陽中心軌道に乗るための操作を行い、ペイロードの非活性化は10月19日に行われた。プランクは10月21日に残りの燃料を使い切るように指示され、その後、バッテリーの取り外しや保護機構の無効化などの不活性化作業が行われた。 [13]探査機の送信機をオフにする最終的な非活性化コマンドは、 2013年10月23日12:10:27 UTCにプランクに送信された。 [14]
結果


プランクは2009年8月13日に初の全天サーベイを開始しました。[16] 2009年9月、欧州宇宙機関はプランクファーストライトサーベイの予備結果を発表しました。これは機器の安定性と長期間にわたる校正能力を実証するために実施されました。結果はデータの品質が優れていることを示しました。[17]
2010年1月15日、ミッションは12か月延長され、少なくとも2011年末まで観測が続けられることになった。第1次サーベイが成功裏に終了した後、探査機は2010年2月14日に第2次全天サーベイを開始した。第2次全天サーベイの最後の観測は2010年5月28日に行われた。[11]
2009年からの計画されたポインティングリストデータの一部は、調査された空のビデオ視覚化とともに公開されています。[16]
2010年3月17日、太陽から500光年以内の塵の集中を示す最初のプランク写真が公開されました。 [18] [19]
2010年7月5日、プランク計画は初の全天画像を送信した。[20]
プランクの最初の公開された科学的成果は、 2011年1月にパリで開催されたプランク会議で発表された早期リリースコンパクトソースカタログです。[21] [22]
2014年5月5日、プランクを使って作成された銀河の磁場の地図が公開されました。[23]
プランクチームと主任研究員のナザレノ・マンドレーシとジャン=ルー・ピュジェは、2018年のグルーバー宇宙論賞を共同受賞した。[24]ピュジェは2018年のショー天文学賞も受賞した。[25]
2013年データリリース
2013年3月21日、プランク宇宙論探査機の背後にあるヨーロッパ主導の研究チームは、同ミッションの全天宇宙マイクロ波背景放射マップを公開した。[26] [27]このマップは、宇宙がこれまで考えられていたよりもわずかに古いことを示唆している。マップによると、微妙な温度変動は、宇宙が誕生して約37万年経った頃に深空に刻み込まれた。この刻み込みは、宇宙が存在し始めた10億分の1秒(10 −30 )という早い時期に生じたさざ波を反映している。これらのさざ波が、現在の銀河団と暗黒物質の広大な宇宙網を生み出したと理論づけられている。チームによると、宇宙は137億9800万± 0.037億年前のもので、4.82% ± 0.05%通常の物質、26.8% ± 0.4%暗黒物質と69% ± 1%の ダークエネルギー。[28] [29] [30]ハッブル定数も測定された。67.80 ± 0.77 (km/s)/Mpc . [26] [28] [31] [32] [33]
2015年データリリース
プランクの全ミッションの分析結果は、 2014年12月1日にイタリアのフェラーラで開催された会議で公表されました。[34]ミッションの結果を詳述した一連の論文は2015年2月に発表されました。[35]結果の一部は次のとおりです。
- 宇宙の物質の密度や分布などのパラメータに関する以前の WMAP の結果との一致度が向上し、誤差の幅が狭まり、より正確な結果が得られます。
- 宇宙の26%が暗黒物質で構成されていることが確認された。これらの結果は、国際宇宙ステーションの実験であるアルファ磁気分光計によって検出された電子に対する陽電子過剰に関する関連する疑問も提起している。以前の研究では、陽電子は暗黒物質粒子の衝突によって生成される可能性があることが示唆されていたが、これは暗黒物質の衝突の確率が初期宇宙よりも現在の方が大幅に高い場合にのみ発生する可能性がある。プランクのデータは、宇宙の構造を説明するためにそのような衝突の確率は時間の経過とともに一定のままでなければならないことを示唆しており、以前の理論を否定している。
- インフレの最も単純なモデルの検証により、Lambda-CDM モデルへのサポートが強化されました。
- ニュートリノにはおそらく 3 種類しかなく、提案されている 4 つ目のステライルニュートリノは存在しない可能性が高い。
プロジェクトの科学者たちはBICEP2の科学者たちとも協力し、BICEP2によって検出された信号が原始重力波の証拠なのか、それとも天の川銀河の塵による単なる背景ノイズなのかを解明する共同研究を2015年に発表した。 [34]彼らの研究結果は後者を示唆している。[36]
2018年最終データリリース
参照
参考文献
- ^ 「プランク宇宙望遠鏡は、アリアンスペースの次の打ち上げに向けてアリアン5号に搭載される」。アリアンスペース。2009年4月24日。 2013年12月31日閲覧。
- ^ abcde 「プランク:科学計画」(PDF)。欧州宇宙機関。2005年。ESA-SCI(2005)1 。 2009年3月6日閲覧。
- ^ Zu, H.; Dai, W.; de Waele, ATAM (2022). 「希釈冷凍機の開発 –レビュー」.低温工学. 121. doi :10.1016/j.cryogenics.2021.103390. ISSN 0011-2275. S2CID 244005391.
- ^ 「宇宙で最も冷たい既知の物体は非常に不自然」Space.com 2009年7月7日。 2013年7月3日閲覧。
- ^ 「プランク:ミッション概要」NASA 2009年9月26日閲覧。
- ^ 「プランク高周波計測器 (HFI)」ジェット推進研究所2013年3月21日。2015年4月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年3月22日閲覧。
- ^ 「高周波機器(HFI)」。カーディフ大学。2017年4月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年3月22日閲覧。
- ^ ab エイモス、ジョナサン (2012年1月13日)。「超低温プランクミッション、温暖化開始」BBCニュース。 2012年1月13日閲覧。
- ^ 「プランク:ファクトシート」(PDF)。欧州宇宙機関。2012年1月20日。2012年7月31日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。
- ^ 「ハーシェル:ファクトシート」(PDF)。欧州宇宙機関。2010年4月28日。2012年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。
- ^ ab 「プランク:ミッション状況概要」。欧州宇宙機関。2013年3月19日。2012年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月22日閲覧。
- ^ 「プランクの観測機器が最低温度に到達」。欧州宇宙機関。2009年7月3日。 2009年7月5日閲覧。
- ^ 「プランク、安全な引退に向けて順調に進んでいる」欧州宇宙機関。2013年10月21日。 2013年10月23日閲覧。
- ^ 「ESAのプランク宇宙望遠鏡に送信された最後のコマンド」。欧州宇宙機関。2013年10月23日。 2013年10月23日閲覧。
- ^ 「宇宙の過去を覗く窓」Spacetelescope.org 。 2018年2月12日閲覧。
- ^ ab 「プランクとの同時観測」。欧州宇宙機関。2009年8月31日。 2012年8月17日閲覧。
- ^ 「プランクの初観測で有望な結果が得られる」欧州宇宙機関、2009年9月17日。
- ^ 「プランク、冷たい塵のタペストリーを観測」欧州宇宙機関、2010年3月17日。
- ^ 「新しいプランク画像が冷たい塵を追跡し、天の川銀河の大規模構造を明らかにする」欧州宇宙機関。2010年3月17日。 2012年8月17日閲覧。
- ^ 「プランクが宇宙を明らかにする - 今と昔」。欧州宇宙機関。2010年7月5日。 2013年3月22日閲覧。
- ^ 「2011 Planck Conference」 。 2013年3月22日閲覧。
- ^ 「Planck Legacy Archive」。欧州宇宙機関。2012年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ クロケット、クリストファー(2014年5月9日)。「天の川の磁場をマッピング」サイエンスニュース。 2014年5月10日閲覧。
- ^ 「2018 Gruber Cosmology Prize」. Gruber Foundation. 2018年. 2018年5月28日閲覧。
- ^ 「2018年ショー賞受賞者発表」。ショー賞。2018年5月14日。2018年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年5月28日閲覧。
- ^ ab 「プランクミッションが宇宙を鮮明に捉える」ジェット推進研究所2013年3月21日2013年3月21日閲覧。
- ^ 「初期宇宙の地図作成」ニューヨーク・タイムズ。2013年3月21日。 2013年3月23日閲覧。
- ^ abc Planck Collaboration (2013) の表 9 を参照。「Planck 2013 の結果。I. 製品と科学的結果の概要」。天文学と天体物理学。571: A1。arXiv: 1303.5062。Bibcode : 2014A & A ... 571A ... 1P。doi : 10.1051 / 0004-6361/201321529。S2CID 218716838 。
- ^ 「Planck 2013 Results Papers」. 欧州宇宙機関. 2013年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab Planck Collaboration ( 2013 ). 「Planck 2013 の結果。XVI. 宇宙論パラメータ」。天文学と天体物理学。571 : A16。arXiv : 1303.5076。Bibcode : 2014A&A...571A..16P。doi : 10.1051/0004-6361/201321591。S2CID 118349591 。
- ^ 「プランク、ほぼ完璧な宇宙を明らかにする」欧州宇宙機関。2013年3月21日。 2013年3月21日閲覧。
- ^ オーバーバイ、デニス (2013 年 3 月 21 日)。「幼児としての宇宙: 予想よりも太っていて、ちょっとゴツゴツしている」ニューヨーク タイムズ。2013年3 月 21 日閲覧。
- ^ ボイル、アラン(2013年3月21日)。「プランク探査機の宇宙の『赤ちゃん写真』が宇宙の重要な統計を改訂」NBCニュース。 2013年3月21日閲覧。
- ^ ab Cowen, Ron; Castelvecchi, Davide (2014年12月2日). 「欧州の探査機が暗黒物質の主張を否定」Nature . doi :10.1038/nature.2014.16462 . 2014年12月6日閲覧。
- ^ ab 「Planck Publications: Planck 2015 Results」。欧州宇宙機関。2015年2月。 2015年2月9日閲覧。
- ^ BICEP2 / Keck and Planck Collaborations (2015年2月)。「 BICEP2 / KeckアレイとPlanckデータの共同分析」 。Physical Review Letters。114 (10): 101301。arXiv : 1502.00612。Bibcode : 2015PhRvL.114j1301B。doi : 10.1103 / PhysRevLett.114.101301。PMID 25815919。S2CID 218078264 。
{{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク) - ^ Planck Collaboration (2016). 「Planck 2015 の結果。XIII. 宇宙論パラメータ」。天文学と天体物理学。594 : A13。arXiv : 1502.01589。Bibcode : 2016A&A...594A..13P。doi :10.1051/0004-6361/201525830。S2CID 119262962 。
- ^ Planck Collaboration (2020). 「Planck 2018 の結果。VI. 宇宙論的パラメータ (PDF、15 ページ、表 2 を参照)」.天文学と天体物理学. 641 : A6. arXiv : 1807.06209 . Bibcode :2020A&A...641A...6P. doi :10.1051/0004-6361/201833910. S2CID 119335614.
- ^ 「ほぼ完璧な宇宙から両世界の最良のものへ」ESA Science & Technology 2018年7月17日2022年6月16日閲覧。
さらに読む
- Dambeck, Thorsten (2009年5月)。「プランク、ビッグバンの解明に着手」。Sky & Telescope。117 (5): 24–28。Bibcode :2009S&T...117e..24D。OCLC 318973848 。
外部リンク
- 欧州宇宙機関
- プランクミッションのウェブサイト
- プランク科学ウェブサイト
- プランク事業ウェブサイト
- プランク科学成果ウェブサイト
- 米航空宇宙局(NASA)
- プランクミッションのウェブサイト
- NASA/IPAC プランクアーカイブ
