スペースダイナミクスラボが宇宙の端を研究するためのカメラを構築

科学技術

2023 年 5 月 15 日

2023年3月20日に撮影されたSDLのエンジニアは、USUのイノベーション・キャンパスにあるSDLの施設で環境試験を受ける前に、完成した2台のカラザーズ紫外線カメラを画像検査している。 カメラの環境テストにより、打ち上げ時の極端な乱気流や宇宙の温度に耐えられることが確認されます。 (写真提供: SDL/アリソン・ビルズ)

ユタ州ノースローガン — ユタ州立大学の宇宙力学研究室は、地球と宇宙が出会う大気層を探査する NASA 宇宙船用の 2 つの主要なフライト カメラ システムを構築しています。 2 台の遠紫外線 (FUV) カメラは、カラザーズ ジオコロナ天文台の主要な科学機器として機能します。

カラザーズ ジオコロナ天文台は、一般に L1 と呼ばれるラグランジュ ポイント 1 から外気圏 (地球の大気の最外層) を調査します。 地球から約 150 万キロメートル離れた L1 は、地球と太陽の引力が等しく逆向きの宇宙点です。これは、カラザーズ ジオコロナ天文台が科学ミッションを遂行している間、安定した軌道位置に留まるということを意味します。

カラザース・ジオコロナ天文台は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の主任研究員ララ・ウォルドロップ氏が率いており、NASAの太陽物理学部門が管理している。

「2021年、NASAはSDLに対し、外気圏についての理解を深めるためのカラザーズミッション用の2台のFUVカメラの開発とテストを依頼しました」とSDLのカラザーズプログラムマネージャーのベネット・ケラー氏は述べています。 「地球の大気のこの層は十分に理解されていませんが、SDLが構築したカメラは、そのサイズ、形状、密度、そして地球や宇宙とどのように相互作用するかを決定するためのデータを収集する上で重要な役割を果たすでしょう。」

SDL は、このミッション用に各カメラに 1 つずつ、計 2 つのフィルター ホイールも構築しています。 フィルター ホイールにより、カメラは FUV 光のさまざまな周波数帯域を検査できるようになり、それぞれが大気の挙動のニュアンスを明らかにすることができます。

外気圏は、地表から約 500 キロメートルの高度から、地表から約 10,000 キロメートルの宇宙の果てまで広がっています。 外気圏は主に水素とヘリウムガスで構成されており、酸素や窒素などの微量の他の元素も含まれています。 ここは多くの宇宙船が地球を周回する地域でもあり、太陽風や宇宙からの有害な放射線から地球を守る上で重要な役割を果たしています。

外気圏の空気は非常に薄く、ガス分子は広く離れています。 この高度では、地球の重力は非常に弱く、分子は重力によって所定の位置に保持されなくなります。 さらに、外気圏の元素は太陽光によって分解されます。 これらの条件により、原子は宇宙に逃げることができ、外気圏は徐々に宇宙の冷たい真空に溶け込んでいきます。 SDL がカラザースのミッションのために構築しているカメラは、この大気圏脱出の自然なプロセスを観察することに焦点を当てています。

大気圏からの脱出は、火星の大気の枯渇と表面からの水の喪失に重要な役割を果たしました。 さらに、大気圏外への脱出は太陽系を超えて影響を及ぼし、系外惑星の居住可能性に影響を与えます。 地球の大気を研究することで、科学者はより広い宇宙の大気についての知識を広げることができます。

カラザース ジオコロナ天文台は、1972 年のアポロ 16 号のミッション中に使用された最初の月紫外線カメラを設計した NASA の物理学者で発明家のジョージ カラザースにちなんで名付けられました。彼の初期の研究に基づいて、科学者たちは FUV カメラを使用して分子やイオンからの放射を観察しています。地球の上層大気中では、太陽の紫外線によって励起されます。 これらの放出は、上層大気の温度、密度、組成に加えて、その地域に対する宇宙天気の影響に関する情報を提供することができます。

「天文台用のFUVカメラの開発は、宇宙への理解を促進し、宇宙技術と宇宙飛行士を保護するのに役立つ重要な科学機器をNASAに提供するというSDLの長年にわたる伝統の一部です」とケラー氏は述べた。 「SDL は、NASA 太陽物理学チームとウォルドロップ博士のリーダーシップの下、この前例のないミッションに取り組むことができることを誇りに思います。」

2025 年に打ち上げ予定のカラザース ジオコロナ天文台は、NASA の星間マッピングおよび加速探査機と宇宙への乗り物を共有します。

ユタ州ノース ローガンのユタ州立大学イノベーション キャンパスに本部を置く宇宙力学研究所は、USU が所有する非営利団体であり、国防総省大学付属研究センターです。 1,000 人を超える専任の SDL エンジニア、科学者、ビジネス専門家、学生従業員が、軍、科学コミュニティ、産業界が直面する技術的課題を解決し、すべての人の利益のために宇宙の秘密を探求するという NASA のビジョンをサポートしています。 SDL はニューメキシコ州アルバカーキに現地オフィスを構えています。 バージニア州シャンティリー。 オハイオ州デイトン; アラバマ州ハンツビル。 ユタ州オグデン。 そしてバージニア州スタッフォード。 詳細については、www.sdl.usu.edu をご覧ください。

カラザースの紫外線カメラは、2023 年 3 月 20 日のこの写真に見られます。写真は、カメラの光学系を汚染から守るために USU イノベーション キャンパスの SDL クリーンルームで組み立てられています。 3 つのカメラ シャーシ セグメントは、最終組み立て中に積み重ねられ、一緒に固定されます。 カメラの電子機器はシャーシの内側に見えます。 (写真提供: SDL/アリソン・ビルズ)

エリック・ウォーレン広報担当ディレクター宇宙力学研究所 435-881-8439 [email protected]

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