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PI製品が太陽の謎の解明をサポート

「核融合炉」|「神聖な星」|「創造の宝石」– 研究者、詩人、神秘主義者たちは昼間の星、つまり太陽に数々の名前を与えてきました。太陽は最大の関心を集めていますが、太陽の性質に関する未解決の多くの疑問もこれらの名前に要約されています。これらの謎の少なくともいくつかを解き明かすために、2020年2月、宇宙探査機>>ソーラーオービター が打ち上げられました。中心的な観測装置であるPolarimetric and Helioseismic Imager (PHI)の副鏡として、PI社製のチップ/チルトユニットも搭載されました。

ソーラーオービターは2020年2月10日午前5時3分、ケープカナベラル空軍基地第41発射施設で「打ち上げ準備完了」となりました。この欧州宇宙機関(ESA)とNASAの共同プロジェクトの主な目的は、太陽風の形成と太陽の基礎となる動的プロセスを調査することです。数日前、ESAは最初の画像を公開しました。これは世界中の興味を引き、また初めて>> テレビ 放映されたことでもその関心の大きさが証明されています。

オービターに搭載された異なる10台の機器のうち特に重要なのが、Max Planck Institute for Solar System ResearchとLeibniz Institute for Solar Physicsが共同で開発したPolarimetric and Helioseismic Imager (PHI)です。>> PHIは、太陽の表面(光球)の画像を可視光スペクトルで提供します。さらにこの機器では、磁場の強度と方向、および太陽の表面におけるプラズマの流速を測定します。特に、太陽内部のプラズマ運動については、この情報から結論が導かれることが期待されています。衛星の微小振動の平衡を保つためには、高度な画像安定化システムが必要です。Leibniz Instituteの研究者が決定したソリューションは、望遠鏡の副鏡を動かすPIのチップ/チルトユニットに基づいています。これは重さ71グラムで、ゼロデュアでできています。

チップ/チルトユニットの主要開発者のArne Bramigkは、10年間の開発作業の成功を振り返ってこう述べています。「チップ/チルトユニットは、私たちにとって様々な意味で非常に重要です。私たちは今、弊社のシステムが宇宙領域に適していると断言できます。このように言える企業が他にあるでしょうか。つまり、超高温と高真空の両方で確実に機能するということです。たとえば、衛星の打ち上げ中の高加速による極めて大きな負荷に耐えられる必要があります。」しかし、チップ/チルトユニットの基本要件は、Bramigkとチームにとって大きな課題でした。変位は±295 µrad、帯域幅は300 Hz、共振周波数(負荷時)は1.3 kHzでした。「これを実現するには、メカニクスが特殊なチタン合金でできている、直接駆動のピエゾチップ/チルトミラーを採用するしかありませんでした。このプロジェクトでは、表面処理やFEMモデル計算について多くを学びました。」とBramigkは裏話を語っています。

Max Planck Institute for Solar System ResearchのPHIプロジェクトマネージャーであるDr. Joachim Wochはミッションを無事開始できたことを喜んでいます。「宇宙空間におけるPHIの任務は見事に完了しました。PHIが最初に撮影した太陽の光球の写真は素晴らしい出来でした。PI社のチップ/チルトユニットを含むすべての技術サブシステムは何の問題もなく機能しています。」

PI社のチップ/チルトユニットを含むすべての技術サブシステムは何の問題もなく機能しています。

この実装が成功したおかげで、そして目先の利益を越えたところで、BramigkにはPI社の他のミッションでの将来の可能性が見えています。そこではさらに多くのことも要求されます。たとえば、衛星から衛星への、または衛星から地球への光通信などです。

今や私たちは、より壮大な太陽の画像と、そこから研究者が引き出せる数々の科学的な調査結果に期待することができます。


PHIは2つの望遠鏡でできています。Full Disk Telescope (FDT)は、低角度分解能で太陽面全体を観測し、High Resolution Telescope (HRT)は、太陽の表面の一部を1000 x 1000アーク秒、対物レンズ口径14 cmで観測します。
ここでは、科学的要件と必要な偏光精度で指定された1アーク秒の角度分解能を得るために画像安定化ユニットが作用します。通常の条件下では、ショット間の残りの画像のモーションは、1/40アーク秒未満(スキャン検出器の画素の1/20)である必要があります。




この著者について

Arne Bramigk

Key Expert, R&D Design & Simulation, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG

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Markus Wiederspahn

Global Campaign Manager, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG

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