研究開発の背景
この度、JAXAは国立研究開発法人科学技術振興機構が実施する経済安全保障重要技術育成プログラム（K Program）の研究開発構想「超高分解能常時観測を実現する光学アンテナ技術」に自然科学研究機構国立天文台および三菱電機株式会社と連携して応募し、採択されました。JAXAにおいては、大口径光学アンテナ合成開口地上実証（OSCAR-J）プロジェクトとしてこの事業を推進していきます。
本研究開発では、静止軌道からでも地球観測に適した観測精度を実現するための、大型かつ高精密な光学アンテナ（光学望遠鏡）の基盤技術を世界に先駆けて獲得することを目指しています。JAXAではこの構想を実現する手段として、複数枚の鏡を組み合わせて１枚の大きな主鏡として機能させる分割鏡技術に着目しました。可視光領域の光学衛星への搭載を想定した分割鏡技術は世界初の試みとなります。日本の強みである材料技術や精密部品の製造技術、光学センサの構築技術等を活用しつつ、宇宙空間で直径3.6m級の大型光学望遠鏡を実現するための地上実証を実施します。具体的には、実際と同じサイズの機能実証モデル※2を設計・製造し、分割鏡技術の実現性を確認するための光学試験を地上の試験設備で実施します。
研究開発で目指す将来の宇宙利用
「いつでも観測できる（常時性）」「見たい場所をすぐ観測できる（即時性）」「同じ場所を継続して観測できる（連続性）」という今後の地球観測ニーズに応える新しい広域観測システムを実現するため、常に上空にあり続けられる静止軌道の特性と極めて高い分解能をもつ大口径光学アンテナ技術を組み合わせます。
この研究開発が目指すのは、防災・減災や国土強靭化などの公的利用、インフラ監視や経済活動の把握などの民間利用にも役立つ、これまでにない多様な宇宙利用の未来です。さらに、この開発で得られる光学アンテナの技術は、地球‐月間の高速光通信や、宇宙望遠鏡による天文観測など、幅広い応用にもつながります。
研究開発における役割分担
本研究開発ではK Programの採択結果に基づき、自然科学研究機構国立天文台および三菱電機株式会社と以下の通りに役割を分担し、3機関で連携して研究開発を推進します。
| 名称 | 担当内容 |
|---|---|
| JAXA | 三菱電機/国立天文台と連携し、口径3.6m級光学アンテナの機能実証モデルによる光学試験（合成開口試験）等の分割鏡技術の研究開発を実施 |
| 三菱電機 | 軌道上環境を考慮した光学性能予測技術について、従来より高精度な開発プロセスの効率化を目指す宇宙機デジタルツイン※3の基盤技術の研究開発を実施 |
| 国立天文台 | 従来困難であった試験環境における凸面大型鏡の鏡面計測技術の研究開発を実施 |
JAXAが担当する研究開発の計画
本研究開発におけるJAXAの担当内容として、以下の研究開発を計画しています。
- 分割鏡に必要となる要素技術の研究開発
分割鏡の実現には、鏡を複数枚高精度に安定して製造する技術、鏡同士を精密に位置合わせする技術、それを確認するための精密な計測技術等が重要です。 - 宇宙機用分割鏡技術の実現性を実証する研究開発
直径3.6m級分割鏡技術の実現可能性を実証するため、1/1スケールの機能実証モデルを製作し、光学試験（合成開口試験）によりその性能を評価検証することが重要です。
- Optical Synthetic-aperture Collaborative Advanced Research in Japan
- 主鏡を構成する6枚の分割鏡のうち、2枚（図1の水色の主鏡）で鏡の精密製造技術や光学性能の検証を実施する（残りの4枚は同サイズ・質量の模型を使用）
- ここでは「熱・構造・光学を連携させた光学アンテナの精密シミュレーションモデルを構築し、軌道上の熱環境に影響される光学アンテナの光学性能状態を高精度に予測する技術」を意味する