磯部直樹 (ISAS/JAXA) & MAXIミッションチーム

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1 磯部直樹 (ISAS/JAXA) & MAXIミッションチーム
全天X線監視装置(MAXI) 磯部直樹 (ISAS/JAXA) & MAXIミッションチーム

2 全天X線監視装置 MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image)
国際宇宙ステーション日本実験モジュール「きぼう」の曝露部の初期利用ミッションである。 ９０分周期（宇宙ステーションの軌道周期）で全天をX線で監視し、変動天体の速報を行う。 ２種類の観測装置を搭載している。 Gas Slit Camera (GSC) : ガス比例計数管 　　Solid-state Slit Camera (SSC) : X線CCD X線監視装置として史上最高の感度を持っている。 2008年度にH2Aロケットで打ち上げ予定である。 観測期間は２年を想定している。 JAXA, 理研, 大阪大, 東工大, 青学大, 日大 などが開発に参加している。

3 (Japan Experiment Module)
国際宇宙ステーション(ISS) アメリカ,ロシア,日本,欧州,カナダなど15カ国が参加する宇宙の巨大有人実験室。 1998年11月に建設が始まり、2008年に完成する予定。 完成すると、サッカー場程度の大きさになる 高度 330 ～ 480 km, 軌道傾斜角51.6度, 軌道周期約90分　である。 現在 3人の宇宙飛行士が滞在している 日本実験棟「きぼう」, JEM (Japan Experiment Module) 進行方向

4 日本実験棟「きぼう」(JEM) 与圧部 曝露部 MAXI SMILES (P1-77,P1-78)

5 MAXIの構造 曝露部 電気 通信 冷媒 Gas Slit Camera (GSC) Solid-State Slit Camera
185 cm 80 cm 77 cm 全重量　約 500 kg 曝露部 電気 通信 冷媒 Solid-State Slit Camera (SSC) Gas Slit Camera (GSC)

6 X線源の位置検出原理 1次元位置検出器 スリット 進行方向 地球 天頂 天頂視野 前方視野 コリメータ

7 MAXIの感度 史上最高の感度である。 系外の天体（活動銀河核、銀河団） まで監視できる。 全天で 1000個以上の天体を検出できる。
天体のX線強度　[mCrab] 天体までの距離 [light year] 時間 [ days ] 天体のX線強度　[mCrab] 100 200 1 101 102 104 105 103 RXTE ASM 1周回 X線新星出現 ! 1日 1周回 1週間 1週間 史上最高の感度である。 系外の天体（活動銀河核、銀河団） 　　　　　　　　　　　　　まで監視できる。 全天で 1000個以上の天体を検出できる。 (Tanaka et al. より)

8 MAXIによる観測のシミュレーション （5ヶ月分の観測）
銀 河 面

9

10 ガススリットカメラ(GSC) 12台の1次元位置検出型比例計数管を使用
前方に3ユニット、天頂方向に3ユニットで全天を監視 （1 ユニット　= 比例計数管 2 台） 視野 : 1.5 x 80 deg (1ユニット) 　　　　　 1.5 x 160 deg (3ユニット) 位置決定制度 : 0.1 deg エネルギー帯域 : 2 ～ 30 keV エネルギー分解能 : ～ 20 % (Mo-Ka) 面積 : ～ 5400 cm2 (6ユニット)

11 ガススリットカメラ(GSC) A4 Paper 程度 1次元位置検出型比例計数管 HETE II WXMの改良版
Xe + CO2 (1%) ガス 10 mm 炭素芯線 6本 100 mm厚の Be 窓 Metorex社製 L R A4 Paper 程度 Position Measure : PM = Pulse Height : PH = L + R L – R L + R 358 mm

12 GSCの現状 理研, JAXA, 青学大, 東工大 で開発、実験を担当している。
紆余曲折はあったが、2003年夏から比例計数管のフライトモデル(FM)の製作が始まった。現在、9台が納入済みである。理研とJAXAで特性試験を分担で行っている。 昨年度、スリット+コリメータのエンジニアリングモデル(EM)が完成した。今年度JAXAで応答測定を行った。

13 GSC FM 比例計数管の 特性 1 mm 位置決定制度 0.1 deg には、 位置分解能 1 mmが必要。 動作電圧
芯線印加電圧 位置分解能　[mm] Position Measure PM 残差 [mm] X線照射位置 [mm] 動作電圧 1 mm 1650 V 位置決定制度 0.1 deg には、 位置分解能 1 mmが必要。 Position Measure : PM = L – R L + R

14 GSC FM 比例計数管の 特性 ゲインマップ 位置分解能をよくするため、 　　　　　　　　　　芯線電圧が高い 非制限領域で動作 5 % 程度のばらつきで一様

15 GSC EM コリメータ ほぼ設計どおりの性能を確認 角度 q [deg] コリメータの板どうしは約0.05度以内で平行
板どうしの間隔は設計値から 　　　　　　　　　3% 程度のばらつきしかない 板の歪みは許容範囲内である 角度 q [deg] -1.5 1.5

16 Solid-state Slit Camera (SSC)
国産のX線CCD(浜松ホトニクス社製)を搭載する。 　　　　　　32 素子 前方に1ユニット, 天頂方向に1ユニットで全天を監視する。 視野 : 1.5 x 90 deg 位置精度 : 0.1deg エネルギー帯域 : 0.5 ～ 10 keV エネルギー分解能 : ～140 eV 面積 : 200 cm2

17 Solid-state Slit Camera (SSC)
カメラボディの概観 CCD Chip 30 cm Peltier 24 cm (1024 pixel) スリット 可視光を防ぐため、 表面はアルミコーティング (2000 Å)

18 SSCの現状 大阪大学を中心にして、開発を進めている。 EM (CCDは 8素子のみ)が完成し、評価中である。
素子の製作が完了し、FM素子の評価も終了している。 コリメータのEMが完成し、評価を行っている。　

19 その他、FM素子などは上山 et al. によるポスター(P1-69)
SSC EMの特性 Al-Ka 1.4876 Cl-Ka Cl-Kb 2.8156 Ti-Ka Ti-Kb V-Ka V-Kb Fe-Ka 6.4038 Fe-Kb Ni-Ka Ni-Kb Zn-Ka Zn-Kb 9.5720 Cr-Ka Cr-Kb 5.9467 DE = 145 eV その他、FM素子などは上山 et al. によるポスター(P1-69)

20 CCDの冷却 : LHPRS Loop Heat Pipe and Radiator System
Condenser　Lines Accumulator Evaporator Honeycomb panels Radiator CCD Peltier device LHP Evaporator CCDを-60度に冷却 Peltier カメラボディを-20度に冷却 Loop Heat Pipe and Radiator System 小さな温度差で大量の熱輸送が可能 蒸発・凝縮潜熱利用 外部駆動力なし 毛細管力による駆動力 高い熱輸送能力 気流・液流分離 蒸発部にウィックを局在→より高い性能限界 機器配置自在性を持つ 蒸気・液管は、Smooth Tube 重力の影響を受けにくい 毛細管力が強い 日本で使用した実績はない １つの蒸発部に対し２つの放熱面 ２つの凝縮部の熱環境が異なる 変動するシンク温度 昨年度に熱環境試験で実証 (永井 et al. のポスター P2-6 参照)

21 まとめ MAXIは宇宙ステーションに搭載される全天X線監視装置である。 史上最高の感度を持ち、銀河系外の天体ま監視することができる。
2008年度の打ち上げに向け、そこそこ順調(?) に開発が進んでいる。 本年度中に、詳細設計を完了する。 各装置の EM の性能は、ほぼ設計どおりであり、目標が達成できそうである。 一部はすでに FM の製作が始まっている。

22 MAXI の 今後 検出器の較正データを取得し、データベース化する。 現実的なシミュレーションを確立する。 解析ソフトウエアを作る。
観測データベース、公開システムを確立する。 多波長連携体制を構築する。 Etc...

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24 予備

25 GSC の 特性

26 GSC の 特性 ゲイン 入射窓からの深さ 入射窓 芯線

27 データ中継衛星 (こだま)