太陽フレア観測向けの高解像度宇宙X線望遠鏡を共同開発——FOXSI-4に搭載東京大学ら

東京大学は2024年4月15日、名古屋大学らと共同で、日米共同太陽フレア観測ロケット実験「Focusing Optics X-ray Solar Imager4号機（FOXSI－4）」に搭載する、「高解像度宇宙X線望遠鏡」の製作を完了したことを発表した。

FOXSI－4は、X線集光撮像分光観測という今までにない新しい手法で太陽フレアを観測。同手法は、大規模な太陽フレア発生時に生じるプラズマの時間や空間、エネルギー情報を同時に取得できる。この手法を用いることで、フレア時の粒子の加熱や加速のメカニズムを解明することを目指す。

フレア発生時に発生する複雑な物理現象を精確に把握する必要があるため、FOXSI－4ではこれまでも搭載機器の高感度化に取り組んできた。同手法において、望遠鏡の解像度は画像の鮮明さを決める重要な要素だが、高い解像度の望遠鏡の製作は困難だった。

従来、高解像度の望遠鏡はアメリカ航空宇宙局（NASA）のマーシャル宇宙飛行センターが担当してきた。しかし今回、東京大学や名古屋大学、夏目光学などを中心とした産学連携のプロジェクトを立ち上げ、国産の高解像度宇宙X線望遠鏡の開発に挑んだ。

同望遠鏡は、「高解像度反射鏡」と打ち上げ時の振動や過酷な宇宙環境下での耐性を確保し、反射鏡の性能劣化を防ぐための「高精度反射鏡支持機構」（下の画像参照）で構成される。高解像度反射鏡は、精密ガラス研磨や精密電鋳法によって二次曲面形状を300nm程度の精度で作製することに成功。実際にX線を使って解像度の高さを確認した。

太陽フレア観測ロケットFOXSI-4搭載軟X線望遠鏡の組み立て図と部品図（左）およびNASAでのX線性能評価試験時の様子（右）

高精度反射鏡支持機構は、アルミ・ステンレス構造体のマイクロメートルレベルの精密加工技術や、チタン構造体の高アスペクト比精密金属3Dプリント技術、さらに、マイクロメートル厚の薄膜を貼り付け、組み立てる繊細なハンドリング技術などを駆使して製作した。

その後各種試験を完了し、打ち上げロケットと観測装置の組み合わせまで完了。現在、打ち上げ場でもあるアメリカのアラスカ州ポーカーフラットリサーチレンジにて打ち上げを待っている。打ち上げは2024年4月の予定だ。

今回の研究成果は、太陽地球圏の宇宙天気予報や地球外生命探索に貢献することが期待されている。

太陽フレア観測向けの高解像度宇宙X線望遠鏡を共同開発——FOXSI-4に搭載　東京大学ら