最終更新日: 2025 年 10 月 8 日

宇宙望遠鏡: 大気圏を超えた人類の目

地球を周回する宇宙望遠鏡 — 打ち上げから 30 分後の 2009 年 5 月 14 日、ハーシェルの計器は発射装置の最終段から分離し、ラグランジュ点 L2 (150 万 km) に向かいました。 2013 年 5 月、ハーシェルは太陽の周りの安定した廃棄物軌道に打ち上げられ、永久にそこに残ります。
画像出典:ESA/D.デュクロス

宇宙から宇宙を観察する

ザ宇宙望遠鏡地球の大気圏外に設置された天文台であり、地上の機器に影響を与える光学的、熱的、無線の障害から解放されています。彼らの目標は、ガンマ線から電波に至るまでのあらゆる波長で宇宙を観察し、深宇宙、銀河形成、極端なエネルギー現象を調査することです。

空間観測のメリット

地球の大気は電磁スペクトルの大部分を吸収します。望遠鏡を宇宙に設置することで、乱流や大気の吸収を受けることなく、宇宙の完全な視界を得ることができます。これにより、特に赤外線と紫外線において、優れた角度分解能と感度の向上が可能になります。

組み込み技術

宇宙望遠鏡は以下を使用します。

最大限の光を集める大口径セグメントミラー。
CCD または赤外線検出器は、熱ノイズを最小限に抑えるために非常に低い温度に冷却されました。
正確な照準を維持するためのジャイロ安定化システム。
観測結果を地上の科学センターに中継するための高速データ伝送。

歴史的な主な宇宙望遠鏡

の発売以来、ハッブル1990 年、いくつかの宇宙天文台が、電磁スペクトルの異なる部分を調査し、宇宙についての私たちの理解に革命をもたらしました。

ウフル (1970)

最初の X 線宇宙観測所、ウフル(Explorer 42) は 300 以上の X 線源をカタログ化し、高エネルギー天文学への道を切り開きました。

1990: ハッブル宇宙望遠鏡 (HST)

NASAとESAによって打ち上げられ、ハッブル可視光と紫外光で宇宙を観察しました。その高解像度画像により、宇宙の年齢を推定したり、遠方の銀河を研究したり、宇宙膨張の加速を確認したりすることが可能になりました。

コンプトンガンマ線天文台 (1991)

この望遠鏡はガンマ線バースト、パルサー、ブラックホールを観測してきました。これにより、ガンマ線による空の完全なマッピングが初めて可能になりました。

1999: チャンドラ X 線天文台

望遠鏡チャンドラX線領域で空を観察します。ブラックホール、超新星、銀河団からの放射が明らかになり、暗黒物質や高エネルギー現象に関する重要な手がかりが得られました。

2003: スピッツァー宇宙望遠鏡

赤外線用に設計されており、スピッツァー星や原始惑星系円盤の形成が検出されました。彼の観察により、星間雲や系外惑星の化学組成を研究することが可能になりました。

2009: ハーシェル宇宙天文台

ESAによって構築され、ハーシェル遠赤外線とサブミリ波を研究しました。これにより、分子雲の構造と銀河の熱進化が明らかになりました。

ケプラー (2009)

トランジット法により系外惑星を検出するように設計されており、ケプラー2,600 以上の太陽系外世界が確認され、比較惑星学に革命をもたらしました。

ガイア (2013)

使命ガイアは、比類のない天文精度で天の川銀河の 10 億個以上の星をマッピングし、銀河の力学を 3D で研究することを可能にします。

テス (2018)

ザトランジット系外惑星調査衛星近くの明るい系外惑星を探します。ほぼ完全に空を覆い、ケプラーの研究を完成させます。

2021: ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST)

ザジェームス・ウェッブ大きな進歩を表しています。 6.5 m の鏡と赤外線機器のおかげで、ビッグバン後に形成された最初の銀河を観察し、系外惑星の大気を分析し、星の形成過程を調査します。

宇宙望遠鏡の比較

主な宇宙望遠鏡の一覧表
割り当て	発売年	終了日	宇宙機関	波長	科学的結果
ウフル	1970年	1973年	NASA	X線	銀河 X 線源の最初の完全なカタログ
グラナト	1989年	1998年	ソ連 / CNES	X線とガンマ線	ブラックホールやパルサーの観測、銀河ガンマ線の研究
ハッブル	1990年	アクティブ	NASA/ESA	可視、紫外、近赤外	宇宙の膨張率の測定、遠方銀河の観測
コンプトン	1991年	2000年	NASA	ガンマ線	ガンマ線天空図作成とガンマ線バーストの研究
ハルカ (VSOP)	1997年	2005年	JAXA	無線	活動銀河核を研究するための空間干渉法
ソーホー	1995年	アクティブ	ESA/NASA	可視、紫外線	太陽活動と太陽風の継続観測
チャンドラ	1999年	アクティブ	NASA	X線	超新星とブラックホールの構造
Spektr-R (ラジオアストロン)	2011年	2019年	ロスコスモス	無線	地上電波望遠鏡による非常に長い基線空間干渉法
スザク(ASTRO-E2)	2005年	2015年	JAXA/NASA	X線	高温の銀河間ガスと銀河団の研究
スピッツァー	2003年	2020年	NASA	赤外線	原始惑星系円盤と宇宙塵の研究
フェルミLAT	2008年	アクティブ	NASA	ガンマ線	ガンマ線バースト、ブレーザー、パルサーの研究
ハーシェル	2009年	2013年	ESA	遠赤外線	冷たい宇宙と星形成の観察
ケプラー	2009年	2018年	NASA	見える	通過による数千の系外惑星の発見
ネオワイズ (旧ワイズ)	2009年	アクティブ	NASA	赤外線	地球近傍の小惑星の探索と追跡
アストロサット	2015年	アクティブ	イスロ	紫外線、可視光線、X線	インド初の多波長宇宙観測所
ガイア	2013年	アクティブ	ESA	見える	天の川銀河の10億個の星の3Dマッピング
HXMT (洞察)	2017年	アクティブ	CNSA	X線	パルサー、ブラックホール、ガンマ線バーストの観測
テス	2018年	アクティブ	NASA	見える	近くにある明るい系外惑星の検出
Spektr-RG (eROSITA / ART-XC)	2019年	アクティブ	ロスコスモス / DLR	X線	X線空の完全なマッピング、暗黒物質の研究
ソーラーオービター	2020年	アクティブ	ESA/NASA	可視、UV、X	太陽風と太陽コロナの磁場の研究
アインシュタインプローブ	2024年	アクティブ	CNSA / ESA	軟X線	超新星や星の合体などの過渡現象の検出
IXPE	2021年	アクティブ	NASA/ASI	X線	極端な磁場を研究するためのX線偏光の測定
ジェームス・ウェッブ	2021年	アクティブ	NASA / ESA / CSA	中近赤外線	最初の銀河と系外惑星大気の観測
エックスリズム	2023年	アクティブ	JAXA/NASA/ESA	X線	宇宙高温プラズマの高分解能分光法
ユークリッド	2023年	アクティブ	ESA	可視および近赤外線	暗黒物質と暗黒エネルギーの宇宙論的マッピング

ソース：NASAのミッション、ESAサイエンス、CSA。

宇宙望遠鏡の寿命と使命の終了

宇宙望遠鏡の寿命は、エネルギーの利用可能性、熱の安定性、センサーの経年劣化など、多くの要因によって決まります。地上の天文台とは異なり、軌道上に到達すると通常、修理や再供給ができません。ハッブルこれは、当時のアメリカのスペースシャトルによる 5 回のメンテナンスミッションの恩恵を受けました。

ミッションは通常 3 ～ 10 年の公称運用期間を想定して設計されていますが、多くの機器はシステムの堅牢性のおかげでこれらの期待をはるかに超えています。例えば、スピッツァー予想されていた5年間ではなく、ほぼ17年間運営され、チャンドラそしてハッブル発売から20年以上経った今でも活動を続けています。

ミッションの終了にはいくつかの原因があります。

燃料切れ軌道修正やラグランジュ点の維持に必要です。
熱劣化極端な温度サイクルによる電子部品や光学部品の損傷。
検出器の老朽化(CCD、ボロメータ、フォトダイオード) はスペクトル感度に影響します。
コミュニケーションの喪失または送信アンテナの故障。
軌道拘束: 低軌道にある望遠鏡の場合、大気の抵抗により軌道から徐々に外れます。

望遠鏡は運用寿命の終わりに、制御された状態で地球大気圏に再突入するために軌道を外されるか、コンプトン2000 年に）、あるいは活動中の軌道の汚染を避けるために、安定して遠く離れた「墓場」軌道に残されました。ラグランジュ点 L2 にある天文台。ジェームス・ウェッブまたはユークリッド、この最後の手順に従います。

エンジニアが設計段階から計画を立て、段階的な消滅段階残留エネルギーの利用を最適化し、確実に廃止措置を行うため。この段階は技術サイクルの終わりを示しますが、より効率的な新世代の天文台の出現を準備します。