Ｘ線分光撮像衛星（ＸＲＩＳＭ）の記者説明会
柴田孔明 ２０２３年７月２１日にＸ線分光撮像衛星（ＸＲＩＳＭ：クリズム）の記者説明会が行われました。現地で衛星の公開も行われましたが、宇宙作家クラブはリモートでの記者説明会のみに参加しました。
（※一部敬称を省略させていただきます。また回線等の関係で一部聞き取れない部分があり、省略させていただきました）
写真提供はＪＡＸＡからです。
・登壇者
ＪＡＸＡ宇宙科学研究所 Ｘ線分光撮像衛星（ＸＲＩＳＭ）プロジェクトチーム
プロジェクトマネージャ 前島 弘則
プリンシパルインベスティゲータ（研究主宰者） 田代 信
・Ｘ線分光撮像衛星ＸＲＩＳＭについて
我々のＸ線分光撮像衛星（ＸＲＩＳＭ）は「クリズム」と呼びます。これは「Ｘ線分光撮像衛星」が日本語名ですが、英語で言いますと「X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission」の頭文字を繋げたものです。これはプロジェクト立ち上げ当初にアメリカと日本とで協議して決めた名前で、このミッションの性格を良く表しているということと、Ｘ線の分光をするということが大きなミッションになっていまして、分光というのはプリズムを使ってよく太陽の光を分光するというのがありますが、そのプリズムとよくかかっているというのも選考の理由になりまして、ＸＲＩＳＭと命名しております。
（※以下、配布資料より）
・Ｘ線天文学とＸ線分光撮像衛星（ＸＲＩＳＭ）について
・Ｘ線天文学はまだ６０年に満たない新しい学問です。しかし、ブラックホールや中性子星、銀河間高温プラズマなどを観測し、新しい宇宙の姿を世界に提供してきた分野です。
・ＸＲＩＳＭのミッションは、２０１６年に運用を停止したX線天文衛星ＡＳＴＲＯ－Ｈが担っていたサイエンスである「超高分解能Ｘ線分光による宇宙物理の課題の解明」を早期にかつ確実に回復することです。ＡＳＴＲＯ－Ｈ開発成果を最大限活用し、ＮＡＳＡ、ＥＳＡ、国内外の大学等研究機関と協力して、最先端のサイエンスを高い信頼性をもって達成することを目指します。
・定常運用時にはＸＲＩＳＭは世界に開かれた汎用X線天文台となります。そして、「宇宙の構造形成と銀河団の進化」、「宇宙の物質循環の歴史」、「宇宙のエネルギー輸送と循環」を研究するとともに、「超高分解能Ｘ線分光による新しいサイエンス」の開拓を目指し、さまざまな分野にわたる宇宙物理をさらに推し進めて、２０２０年代の物理学の広範な発展の一翼を担うというところを目指しています。
・搭載ミッション機器
・Ｘ線を効率よくセンサ部に集めるＸ線望遠鏡（ＸＭＡ）
・超精密にエネルギーを測る軟Ｘ線分光装置（Ｒｅｓｏｌｖｅ）
・広い視野で撮像する軟Ｘ線撮像装置（Ｘｔｅｎｄ）
・開発／運用体制
・JAXAが米国航空宇宙局(NASA)、欧州宇宙機関(ESA)と覚書を結んで進めている国際共同プロジェクトです。特にNASAとは、ジョイントプロジェクトとして位置づけられ、プロジェクト全般にわたって密接に協力しながら進めています。
・３つの宇宙機関だけでなく、日米欧それぞれの大学、研究機関、企業から、衛星開発、観測装置やデータ処理ソフトウェアの開発、さらには科学的な観測計画の策定のために１００名を超える宇宙物理学者、技術者が参画しています。
・観測データはNASA他と共に検証・処理され、検証済みサイエンスデータとして研究者に公開されます。
・衛星バスについて
・構造設計
→観測上、精度良く目標天体に指向させる必用があるため、熱歪が非常に低い構造材料を使用しています。さらに軌道上での環境変化に対して高い形状安定性を実現するべく、光学ベンチの上にＸ線望遠鏡を搭載しているのが特徴になっています。
→ミッション機器はベースパネルに搭載。
・熱設計
→機器の発熱は熱歪を嫌う光学ベンチ及びベースパネルに流さず、側面パネルのラジエータから排熱をする。熱輸送のためにはヒートパイプを採用しています。
・ロバスト性設計
→ASTRO-Hからスラスタ噴射異常対策機能を追加するなどロバスト性を向上している。
ASTRO-Hの軌道上の異常事象を受けて、いくつかのロバスト性向上策をとっています。その中でいちばん大きなものはスラスタ噴射異常対策機能というものがありまして、これは軌道上で万一スラスタが誤噴射を起こして衛星が回転を始めた時に、衛星が自律的に回転を検知して、ある一定以上の回転に達したときに衛星が自動的にスラスタの噴射を止めるという機能を付加しております。これをもって安全性をさらに高める設計をとっています。
・Ｘ線望遠鏡（ＸＭＡ）について
・Ｘ線望遠鏡（ＸＭＡは、天体からのX線を集光する機能を有し、Resolve用とXtend用に2台搭載されている。
・Ｘ線は、滑らかな物質表面に１度以下で入ってきた場合にのみ反射し、わずかに進行方向を変える性質を有している。これを利用してＸ線を１点に集める。
・２０３枚の薄い反射鏡シェルを同軸上に入れ子に配置し、口径４５ｃｍ、焦点距離５．６ｍの望遠鏡を構成している。
・軟Ｘ線分光装置（Ｒｅｓｏｌｖｅ）について
・Ｘ線望遠鏡（ＸＭＡ）の焦点に６×６画素のＸ線マイクロカロリメータアレイを搭載した精密分光器。
・これまでにないエネルギー分解能を0.3-12keVの広い観測帯域で実現する。
・マイクロカロリメータは検出器に入射したX線光子1個1個のエネルギーを素子の温度上昇として測定する。断熱消磁冷凍機、超流動ヘリウム、機械式冷凍機、それらを格納する真空断熱容器により検出器を-273.1度Ｃ(絶対温度0.05度)に冷却することで高分解能分光を実現する。
・日米欧の共同開発。
・軟Ｘ線撮像装置（Ｘｔｅｎｄ）について
・Xtendの検出器は純国産のX線CCDカメラで、軟X線(0.4-13keV)帯で撮像、分光を同時に行う。
・厚い空乏層、裏面照射型CCDを採用し、従来のX線CCDより高いエネルギーのX線検出、低エネルギーX線に対する高い量子効率を達成した。
・Ｘ線望遠鏡としては史上最大の38分角四方の視野をもち、満月より広い視野を一度に観測可能なのが売りになっています。
・大きく広がった天体の観測で力を発揮する他、Resolve視野外の天体を捉えることでResolveの観測をサポートする役割もあります。
・ミッション／科学運用
・ミッション運用
→JAXA内之浦宇宙空間観測所を主局として衛星状態の確認、記録データの再生、衛星制御コマンド送信などを行う。
→NASA局も使用して衛星監視を強化する。
→衛星自動監視システムを導入し、衛星の異常の早期発見に役立てる。
・科学運用
→JAXA/NASA/ESAが公募、採択した観測提案を1つにまとめ、JAXAにて日々の運用計画として詳細化する。
・観測されたデータは、JAXAにて天文学標準のデータ形式に変換され、NASAにて較正処理が施され、日米で配布、保管される。
・今後の予定
・射場整備作業
・推薬充填、フェアリング結合、ロケット結合など
・打上げ
・初期段階(3ヶ月)
・クリティカル期間
・姿勢、電力、通信など衛星の基幹機能の確立
・軟Ｘ線分光装置Resolve冷凍機の定常運転
・コミッショニング期間
・衛星の基本機能性能確認
・定常段階(33ヶ月)
・初期較正検証期間(7ヶ月)
・ミッション機器の較正、性能検証
・Guest Observations期間(26ヶ月)
・天文台として定常観測
・科学目標
・銀河団の構造はどのように形成されたのか？
・何が暗黒物質による崩壊を防いでいるのか？
・熱的圧力, 動的圧力（乱流） のエネルギー密度と分布
・宇宙の階層構造のなかでどのように元素は進化してきたか？
・超新星の種族、超新星残骸にふくまれる元素
・星間空間・銀河間空間への散逸
・巨大質量ブラックホール(活動銀河核)や銀河からのプラズマの吹き出しと銀河間物質との相互作用
・超新星残骸中の元素組成と拡散速度の直接測定
・画期的な装置(X線マイクロカロリメータ)が拓く新しい観測手法と宇宙物理
・ALMA, LiteBIRD, JWST, Subaru/TMT, XMM-Newton, Chandra, NuSTAR, Fermi, CTA,
IceCube, LIGO, KAGRA など世界のマルチメッセンジャー天文台の一翼として
・2030年代の超大型X線天文台Athena (ESA, NASA, JAXA)の水先案内人として
・質疑応答
時事通信・ＡＳＴＲＯ－Ｈのリカバリミッションだが、ハードウェア的にはいくつかのロバスト性の説明があったが、あらためて開発体制や運用体制でもＡＳＴＲＯ－Ｈでいろいろ指摘された問題点について、どのような対策をとったのか。
前島・我々のとってきた重要な対策の一つであります。プログラマティックあるいはシステマティックな面も対策をとっております。一つは体制について。一番大きなＡＳＴＲＯ－Ｈからの改善は、ＸＲＩＳＭはＮＡＳＡとのジョイントプロジェクトとして立ち上げました。ＡＳＴＲＯ－Ｈの時はＮＡＳＡはプロバイダだったが、今回はジョイントプロジェクトということで設計段階からＮＡＳＡから主にシステムエンジニアリングの観点でサポートいただいております。例えばスラスタ異常対策機能もＮＡＳＡとの議論の中で設計段階で出て来た機能で、これを使えばより衛星を安全に運用できるだろうということで取り込まれた機能になっています。これがＮＡＳＡとのパートナーシップの観点の改善でして、プロジェクトの中でもいくつか改善をしています。一つはプロジェクトマネージャの下にサイエンスを決めるPrincipal investigator、あと今日は同席しておりませんが技術面で責任を持つプロジェクトエンジニアというものを配置しています。これで往々にしてサイエンスを進めるものと、それを実現するエンジニアリングを進める者と意見が対立するところがあるが、あえて意見の対立を求めました。それでサイエンスに偏らずに安全に実現できるようなシステムというのを作り上げてきました。それと同時にプロジェクトの当初から工夫をいくつかしておりまして、一つは安全信頼性担当というものを当初から置いております。こちらが常に我々の開発を見ていただいて、安全面で大丈夫か、信頼性の面で大丈夫かというところを責任をもって見ていただいています。あともう１人、運用マネージャというものを開発当初から置きました。これで確実に運用できるようなシステムが出来上がっているかという面でチェックをしてきました。ということで、こういったところをＡＳＴＲＯ－Ｈからの反映として我々のシステム的、プログラム的という観点で取り込んでおります。
ＪＳＴサイエンスポータル・ハード面、運用面でのＡＳＴＲＯ－Ｈの改善策を伺いましたが、観測の部分で「ひとみ（ＡＳＴＲＯ－Ｈ）」からブラッシュアップした部分があれば伺いたい。Ｒｅｓｏｌｖｅのところで分光性能という話もありましたが、これもＡＳＴＲＯ－Ｈから向上しているのか。
田代・装置面ではＡＳＴＲＯ－ＨのＳＸＳとＳＸＩと呼んでいた装置と全く同じ設計をしております。これは信頼性、それからこれまで積み上げてきた検証結果といったものを踏まえて実現することを優先した結果です。部分的には改良した部分があるがそれはマイナーな改良となっています。サイエンスのオペレーションの面では、前もって進めることができました。ひとつはＡＳＴＲＯ－Ｈが１ヶ月ですが観測できたことで、これで何ができるかというのに大きなヒントが得られたことが判ります。それから我々が判ってないことも（ペルセウス座銀河団の例で）判ってきました。ということで取り組むべき課題が明らかになっているということが皆で理解出来ましたので、そこを踏まえた議論をこの期間でずっと進めてきました。その結果、最初のコミッショニングが終わった後の半年間の試験観測期間で観測すべきものを長い時間をかけて選び抜いてきております。この間のサイエンスの進捗を踏まえて、その点の観測ターゲットという意味では大きく進んでいると考えております。
ＪＳＴサイエンスポータル・観測機器に関しては部分てきな改良はあるがＡＳＴＲＯ－Ｈと同じと考えて良いか。
田代・性能という意味では同じです。信頼性という意味で少し改良している。
ＮＶＳ・ＡＳＴＲＯ－Ｈから機能を引き継いでいるとのことだが、ＡＳＴＲＯ－Ｈは焦点距離を長くするためにしっぽが伸びる構造だったが、今回それが無い。それも含めてほぼ同じ性能を有しているのか、それとも何か断念した機能があるのか。
田代・おっしゃる通りＡＳＴＲＯ－Ｈに搭載されていた硬Ｘ線撮像器、軟ガンマ線分光装置（？）、これらは搭載しておりません。というのは硬Ｘ線の撮像というのはＮＡＳＡが打ち上げたNuSTARという衛星で代替出来ると判断しました。ですのでNuSTARとのコラボレーションはいま密接に進めているところですが、ＸＲＩＳＭ単独では行わないということで、その分の機能は削減しております。
共同通信・（※音声トラブルにより不明。科学目標に書かれている元素の進化の件？）
田代・元素がどうやって作られてきたかというのは、恒星の中で核融合でだんだん重い元素が作られていくという大まかな筋は判っています。ですが鉄よりさらに重い元素は、超新星爆発の中で作られたり、あるいは中性子星が合体するときに作られたりというような、かなり強烈なエネルギー現象の中で作られていると考えられているが、まだよく判っていないところがあります。そういったものを銀河の中でどういう元素がどれくらい含まれているのか、その銀河の歴史は今までどうだったのか、今含まれている恒星にはどんなものがあるのか、そういったものを照らし合わせて、誰がこの元素を作っていったかといった事を明らかにしようと思っています。それがどういう風に動いていくのか、どれくらいのスピードで広がっていくのか、そういった物を踏まえて全体として元素がどのように広がっていくかを解き明かそうと、かなり大きな話ですので一つ二つの観測でどうにかなる話ではないが、それに大きく貢献していきたいと考えています。
読売新聞・前のＡＳＴＲＯ－Ｈの打ち上げから時間が経っていて、Ｘ線天文学という観点からも期待感の大きいミッションだと思います。いよいよ打ち上げに臨むということで、意気込みをお願いします。
前島・このミッションはＡＳＴＲＯ－Ｈのリカバリミッションとして立ち上がって、どうすれば確実にリカバリできるかというところを、日本のみならず米国欧州の方々と共にいろいろ検討して開発を進めて参りました。その開発の段階でも非常にチャレンジングな搭載機器を積んでおりますので、様々な困難があったが、これまで一つずつ解決をして、ようやくここに辿り着いたというところでございます。後は確実に打ち上げて、打ち上げ運用を確実にやっていきたいという風に思っています。衛星が地上試験の通りに動いてくれれば凄く良い成果が出てくるものと確信しておりますので、これからの打ち上げ運用を確実にやっていきたいという風に思っています。
田代・私自身も先日、海外の学会に参加しまして、Ｘ線の観測結果をシェアするシンポジウムで、「この観測で私はこんな成果を出した。これをＸＲＩＳＭで見たらこんな事が更に判る」という発表を沢山聞きました。若手を中心にこれからＸＲＩＳＭで何をやってやろうという意気込みが満ちているのを感じております。他の学会に参加したＸＲＩＳＭのメンバーからもそういう話を聞いております。非常に期待が高まっているというのを感じておりますので、ぜひその世界の期待に応えるべく成功させたいと考えております。
時事通信・ハードウェアのところでいくつかのロバスト性についての説明があったが、一つは予期しない回転に対して回転数で制限をかけてスラスタを止めるという前回の教訓を活かしたものだと思うが、他にハードウェアにロバスト性として加えられたものはあるか。
前島・それも大切な点です。複数の改良を行っています。三つほど追加で説明致します。まず太陽センサというものを搭載しているが、これを視野の広いものに交換しました。視野を広げることによって、我々の衛星は基本的に太陽の方向を軸として３０度のコーン角の中で姿勢を変えてターゲットを観測するという運用を行っていくが、その範囲の中でどのような姿勢をとっても必ず太陽センサが太陽を捕まえている設計にしています。もし我々の想定を超えて姿勢が変わった時にはすぐに見つかって、これは想定と違う姿勢をとっているということを衛星が自律的に検知して安全モードに行くような設計を取り入れました。もう一つは日照中に発生電力をモニタすることにしました。これでもし発生電力が想定値まで出ていないと判れ、これも衛星が自律的に安全モードで太陽を向くという設計にしています。あとオンボードでパラメータの有効チェックというものを取り込みました。これは万一地上系の人為的ミスによってパラメータを誤って衛星に送ってしまった場合、全てのパラメータに出来る訳ではないが、基本的なパラメータについては有効な範囲というものがありますので、その範囲を超えていないことを衛星がチェックをして、もし超えていた場合は実行しないという機能を取り込んでいます。他にも様々な対策を施していますが、こういったところを改善点として取り込んでいます。
時事通信・そういう意味では少なくとも前回の原因となったような事については全て手を打ってあるということか。
前島・はい、ご理解の通りです。
ＪＳＴサイエンスポータル・ＸＲＩＳＭを「ひとみ（ＡＳＴＲＯ－Ｈ）」の代替機と呼ぶか後継機と呼ぶか。２０１６年に失われた直後は「ひとみ」代替機という言い方を聞いていて、その後に後継機と資料で拝見するようになった。唯一の正解がある訳ではないかもしれないが、今ＪＡＸＡとしてどちらで呼ぶ事になっているか。またその理由もお聞きしたい。
前島・ご指摘の通りでして、プロジェクトが立ち上がった当初はＸ線天文衛星代替機という名称で立ち上がりました。ＡＳＴＲＯ－Ｈは非常に良い成果を短期間ですが出していたので、それを早くリカバリしたいという思いをもってそのような名称で立ち上がりました。これが開発の初期にＮＡＳＡと相談しまして、いつまでも代替機という名称では後ろ向きだろうと、我々はぜひこのミッションを成功させたいということで新しい名前をつけようじゃないかということで、ＮＡＳＡと相談をして検討した結果、ＸＲＩＳＭ・Ｘ線分光撮像衛星という名称に決めました。こういった経緯もありますので、プロジェクトとしては当初は代替機と呼んでいたが、今はＸＲＩＳＭです。
ＪＳＴサイエンスポータル・気持ち的に前向きにするために後継機ということか。
前島・はい。
フリーランス鳥嶋・ＥＳＡが中心となって、ＪＡＸＡも共同でＡｔｈｅｎａ（アテナ）という次のＸ線望遠鏡の計画を進めているが、今回のＸＲＩＳＭからＡｔｈｅｎａへの繋がりというか継続性という点で、例えば宇宙の謎についてＸＲＩＳＭでどこまで調べてどこまで解き明かしたいと考えているのか、そこからＡｔｈｅｎａでどういう事を調べていきたいのか。そのあたりの展望や期待を伺いたい。
田代・Ａｔｈｅｎａにどう繋ぐかというのも常に我々も意識しています。ＸＲＩＳＭとＡｔｈｅｎａはどちらもマイクロカロリメータとう技術を使おうと思っていまして、分光の面ではＸＲＩＳＭが先行しますがＡｔｈｅｎａの方が少し良くなるはずです。今までからの飛躍という意味ではＸＲＩＳＭが先に行くということになります。ただしＡｔｈｅｎａは非常に大型のＸ線天文衛星で、大変大きな望遠鏡を搭載する計画です。ですのでＸＲＩＳＭで見ることができない、例えば遠い銀河団まで見る事ができます。ですのでＸＲＩＳＭ近い銀河団では何が起きているのかというのを明らかにして、Ａｔｈｅｎａはこういうことに注目して見るべきだというパイロットになろうと思っています。Ａｔｈｅｎａはそれを遠くの宇宙まで拡大して、宇宙全体の歴史にそれを当てはめて理解していく、という形になればいいなと願っております。
ＮＶＳ・望遠鏡のＸＭＡ自体は２つ同じ物が搭載してあって、センサ部分の大きさが違うため、焦点距離を合わせるために先端の長さがちょっと伸びているように見えるという理解で良いか。
前島・正にその通りです。
ＪＳＴサイエンスポータル・開発費について、そこに含まれるもの含まれないものがあると思うので、例えば今回ＳＬＩＭ（小型月着陸実証機）と一緒だが、打ち上げ費用を含むのか、運用費用をある程度含む場合も金額の出し方にあるので、金額とそこに含む・含まれないものを伺いたい。
前島・プロジェクトの総開発費は、打ち上げ経費を含んで２７７億円です。この中に運用経費は含まれておりません。
ＪＳＴサイエンスポータル・打ち上げ費用を含む２７７億円は、ＳＬＩＭと割り勘などをしないで、専ら打ち上げ費用はここに入っているという考えで良いか。
前島・そうです。ローンチサービスから打ち上げサービスを調達する訳だが、その調達費用はＸＲＩＳＭ側が見ています。
以上です。
