導入
ハーシェルは、欧州宇宙機関 (ESA) のプログラムによる宇宙望遠鏡の名前です。その科学的目的は、星の誕生と銀河の進化について詳しく知るために、 80 μmからの遠赤外線およびサブミリ波の領域で天体観測を行うことです。
この宇宙望遠鏡は、打ち上げ時に生産された最大のもので、ISO（1995年～1998年）、スピッツァー（2003年～）、 ASTRO-F （2006年～）の後継となる尖頭赤外線観測衛星です。これは、ヨーロッパの多数の研究所（コンポーネントの設計と製造を担当する CEA-イルフ、CEA-レティ）を結集するホライズンプログラム（1980 年に開発され、1985 年から 2005 年の期間の ESA の使命を定義するプログラム）のコンポーネントの 1 つです。
このミッションは、ドイツ出身でその後イギリスに定住した天文学者ウィリアム・ハーシェルにちなんで名付けられました。ミッションの責任者はESAのゴラン・ピブラット氏です。
遠赤外線望遠鏡
ハーシェルは遠赤外線望遠鏡であり、サブミリ波に至るまで宇宙を観測する初めての望遠鏡になります。直径3.5 m の主鏡(ハッブル宇宙望遠鏡の場合はわずか 2.4 m) を備えており、2013 年にジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡が到着するまでは、軌道上で最大の望遠鏡となります。
タレス・アレニア・スペースによってすでに建設され、1995年から1998年にかけて赤外線天文学に革命をもたらしたISO天文台の後継となるハーシェルは、他の望遠鏡ではアクセスできない、寒くて塵が多い宇宙の領域を観測できるようになる。主に銀河の起源と星形成の進化、さらに星が誕生するガスや塵の雲、原始惑星系円盤、彗星の毛に含まれる複雑な有機分子を研究する予定だ。
打ち上げ、軌道、持続時間
ハーシェル宇宙望遠鏡は、アントノフ号に乗って 2009 年 2 月 12 日にガイアナに到着し、その後、4 月 16 日に予定されている打ち上げに向けた最終準備のためにクールー宇宙基地に加わりました。
最終的に、2009 年 5 月 14 日午後 1 時 38 分 17 秒 (協定世界時) に、アリアン 5-ECA発射機188 によって、近地点 270 km の楕円軌道に打ち上げられました。地球/太陽系の第 2ラグランジュ点(L2 と呼ばれる) 付近まで続く 1,193,622 km の遠地点。
5月15日、ヒドラジンスラスターを22分間点火することにより、最初の大きな軌道修正がハーシェルを秒速8.7メートル加速させた。
6月14日、クライオスタットのカバーを開けた。この望遠鏡は、比類のない鮮明さで出現する M51銀河の最初の画像を撮影しました。これは、ハーシェルが撮影する将来の画像を予感させます。
7月15日頃、点L2付近にリサージュ軌道と呼ばれる軌道を描いて配置されます。衛星はそこで少なくとも 21 か月間運用する必要があり、最終期間は主に冷却システム (2300 リットルの超流動液体ヘリウム) からの漏れの影響を受けます。
衛星
このプロジェクトは、カンヌ マンドリュー宇宙センターのタレスアレニア スペース フランス、プログラム ディレクターのジャン ミッシェル レイス、およびヨーロッパ 15 ヶ国にまたがる約 100 社からなる産業チームによるプロジェクト管理の下で開発されました。
プラットフォーム – ハーシェルとプランクの共同開発
サービス モジュール(SVM) は、ハーシェル衛星とプランク衛星の両方を 1 つのプログラムに組み合わせて、タレス アレニア スペースによってトリノの工場で設計および製造されました。
2 つのサービス モジュールの構造は非常に似ており、形状は八角形です。各パネルは、隣接する衛星実験や機器の放熱を考慮して、熱機器やヒーター専用となっています。
さらに、2 つの衛星のアビオニクス、姿勢測定および制御システム、制御およびデータ管理システム、遠隔測定および遠隔制御サブシステムの共通設計も維持されました。
すべてのプラットフォーム機器は冗長化されています。
電力
各衛星では、三重接合太陽電池、バッテリー、バッテリーの充電を管理し、さまざまな機器に 28 ボルトの安定化電圧を分配する制御システムを備えた太陽光発電機によって電力が供給されます。
Herschel では、太陽電池パネルがサンシェードの底部に取り付けられており、その主な機能はクライオスタットを太陽光から遮蔽することです。その上部は、太陽エネルギーの 98% を反射する純粋なシリカミラー ( OSR、光学ソーラー反射器) で覆われているため、クライオスタットを含むこの領域にエネルギーが入るのを防ぎます。
この太陽光発電装置は、3 軸姿勢制御システムのおかげで、常に太陽に向けられています。
姿勢計測制御システム
姿勢制御は、姿勢センサーからの測定値を考慮し、ハーシェルおよびプランクのペイロードの指向および傾斜仕様を満たすように制御トルクを制御するコンピューターによって実行されます。
ハーシェル衛星は 3 つの軸に沿って安定しており、3.7 秒角の指向仕様を満たしています。
2 つの衛星とスター トラッカーの主要な姿勢センサー。ハーシェルでは、姿勢はスタートラッカーと非常に正確なジャイロスコープからの測定値から推定されます。制御トルクはリアクションホイールによって提供されます。
ペイロード
このペイロードは、フランスのタルブ近郊のバゼにあるBoostec社のSIC製直径3.5mの主鏡を備えた望遠鏡をベースとして、ドイツのEADS Astrium Satellitesによって生成されました。それは宇宙天文学のために作られた最大の鏡です。
これには 3 つの科学機器が含まれています。
- Pacs (光検出器アレイカメラおよび分光器)
これは、55 ～ 210 ミクロンの波長で動作する中解像度の光伝導体ボロメータカメラおよび分光計です。分光計を使用すると、炭素と酸素のスペクトル特徴を分析できます。これは、DLR (ドイツ) からの資金提供を受けて、ガーヒングとカイザースレデにあるマックス プランク地球外物理学研究所によって提供されました。ボロメーターは CEA-Léti によって設計および製造され、その後テストされて CEA-Irfu に統合されました。 CEA-Inac が開発した極低温発電機は、温度を2 Kから0.3 Kに下げます。
- Spire (スペクトルおよび測光イメージング受信機)
これは、200 ～ 670 ミクロンの波長で動作する中解像度のカメラおよび分光計です。 3 つの色と光源の最長波長を測定する 5 つのボロメーターを備えています。ウェールズのカーディフ大学が提供し、フランスも共同出資者となった。スパイアは冷凍機によって冷却されます。
- Hifi (遠赤外線用ヘテロダイン計器)
これは非常に高分解能のヘテロダイン分光計で、157 ～ 625 ミクロンの波長で動作し、光源の化学組成、運動学、物理的環境の研究を目的としています。これはオランダ宇宙研究所（SRON）が提供し、フランス、ドイツ、米国も参加した。
- とても寒い
この衛星には、望遠鏡の焦点面と 4 ケルビンの低温空間内の 3 つの機器の敏感な部分を取り囲む堂々とした液体ヘリウムクライオスタット (2400 リットル) が搭載されています。搭載された液体ヘリウムの沸騰をゆっくりと制御することで、ミッションが続く 3 年半の間、この極低温を維持することが可能になります。