小型衛星パスファインダーによる総合的試験 安東 正樹 (東京大学 理学系研究科 物理学教室) DECIGO-WG 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 小型衛星実験 (1) - 位置付け - DECIGO-PF 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 予備概念設計 R&D・概念設計 高度なR＆D・予備設計 最終設計・試験・製作 観測 DECIGO PF-1 設計・試験・製作 観測 コレ 新特定 PF -1 PF-2 設計・試験・製作 観測 DECIGO PF -2 LISA LPF ESA単独? LISA 遅れる可能性大 BBO 2020-2025目標 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 小型衛星実験 (2) - 概要 - 小型衛星実験 DECIGO実現のためには、各要素技術の地上での入念な試験は不可欠 その一方で、実際に宇宙空間でなければ試験できない項目もある 小型実験衛星 (DECIGO-PF) で試験 　　衛星のサイズ : 30cm立方, 10kg, 1 機 　　開発期間 : 5年 搭載機器 : 　　　基本装置 電源装置, レーザー光源とその周波数・強度安定化システム, 温度安定化システム, 計測・通信システム, 衛星の姿勢制御システム等 基礎物理実験のための装置 ドラッグフリー実験のためのテストマス, レーザー干渉計 宇宙空間における基礎技術の総合的な試験と動作検証 宇宙空間の安定な環境・レーザー干渉計 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　を利用した重力波観測実験 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 小型衛星実験 (3) - 実験コンセプト - 小型衛星 (DECIGO-PF) 実験案 実験コンセプト : DECIGOのための基礎となること 　　　　　技術開発 : レーザーを用いた精密計測、精密制御　 　　　　　天文・物理的意味のある成果 :　計測実験・観測実験 実験内容 : 　　 DECIGOの基本設計, 必要な開発項目に依存 重量・時間・リソースの制約との兼合いを考慮して目標を設定 実験案 　　短基線長重力波検出器 : 　　 基線長 10cm程度の小型重力波検出器による観測 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 短基線長重力波検出器 (1) - 概要 - 短基線長重力波検出器 基線長10cm程度のファブリ・ペロー共振器による重力波観測 　　地上での観測が困難な 0.1-10Hzの重力波を観測 　　実際に検出されない場合　 → これまでに無い周波数帯で、上限値を与える 熱雑音スペクトルの直接測定 要素技術 　　レーザー光源の開発・実証試験 　　　　 安定動作するレーザー光源 　　 周波数安定化 　　　　 打ち上げ時の衝撃に対するアラインメントの耐性 　　干渉計を用いた計測システムの開発・実証試験 　　　　 2点間の距離の精密計測 (ドラッグ・フリー実験) 　　　　 光学素子の精密制御 S/C 姿勢制御 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

短基線長重力波検出器 (2) - 干渉計の構成 - テストマス : 溶融石英, 質量 1kg レーザー光源 : Nd:YAGレーザー, 出力 200mW 周波数安定化 : 外部共振器を基準 パウンド・ドレーバー法により信号取得・制御 代案 テストマス : Au-Pt, 質量 1kg レーザー光源 : DFB半導体レーザー ファイバ・レーザー 　周波数安定化 : 固定鏡共振器を基準　 アクチュエータ : コイル-マグネット 特徴 : 出来るだけシンプルな光学構成 光学系 　　　→打ち上げ時の衝撃・ミスアラ インメントの影響を受けにくいもの 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

短基線長重力波検出器 (3) - 機械系の構成 - 主干渉計 : シールドに覆われる (磁気, 脱ガス, 宇宙線の遮蔽) 　　　　　　　 ドラッグフリー制御 によりシールド内に保つ 磁気シールド部 : S/C本体から柔らかく支持 　　　　　　　　　　　　　→ 防振効果 (必要に応じて多段化) 温度安定化 : 磁気シールド部, 基準共振器, レーザー光源 　　　　　　　　　　　の各部分で必要 特徴 : ドラッグフリー制御により 共振器を衛星内に保つ 光路長制御により共振状態を保つ 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 短基線長重力波検出器 (4) - 感度 - 重力波に対する感度 光源パワー : 100mW, フィネス : 100, 鏡質量 : 1kg 鏡Q値 : 107, サスペンションQ値 : 107, 温度 : 300K 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) 短基線長重力波検出器 (5) - 感度の比較 - 他の重力波検出器との比較 本格的な将来計画と比較すると見劣りするが、過去のものよりはやや良い 　　　　　　　　ドップラートラッキング h ~10-15 　(10-4-10-2 Hz) 　　　 パルサータイミング h ~10-14 　(10-8 Hz) 小型衛星検出器 大質量 ブラックホール連星合体 中性子星 連星合体 重力崩壊型 超新星爆発 LISA 銀河系内連星 銀河系内連星 バックグラウンド雑音 初期宇宙 からの重力波 (Wgw=10-14) DECIGO (量子限界) 基線長 108 m, マス 100kg, レーザー光 10MW, テレスコープ径 3m LCGT 重力場変動雑音 (地上検出器) 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) まとめ 小型衛星 (DECIGO-PF) によって、 宇宙空間における基礎技術の総合的な試験と動作検証 ドラッグフリー技術の検証 干渉計を用いた計測システムの宇宙での検証 宇宙空間の安定な環境・レーザー干渉計 　　　　　　　　　　　　　　を利用した重力波観測実験 を行なう 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)

新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」 第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台, 東京) おわり 終 新特定領域 「全波長重力波天文学のフロンティア」　第5回会合 (2005年7月30日 国立天文台,　東京)