ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の仕組みは?各部の役割?使命も!

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ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の仕組みについて、わかりやすく解説します。

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ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の仕組み

下の図がNASAのジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の各部の名称です。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の各部の名称
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の各部の名称(出典:NASA

以下の順で説明します。

  • 黄色い部分の望遠鏡(OTE)
  • 黄色い部分の後部にある科学機器モジュール(ISIM)
  • ピンク色の大きな多層遮光板(Sunshield)
  • ピンク色の下部に取り付けられた複数の装置

望遠鏡(OTE)

上部の黄色い部分が望遠鏡(OTE)です。

地球上でもよく見られる電波望遠鏡と同じような形をしていますね。

地球上でもよく見られる電波望遠鏡

この黄色い部分は「主鏡(Primary Mirror)」と呼ばれています。

18 枚の金の鏡を組み合わせ、銀河からの赤外線を集めるように設計されています。直径は6.5m。

この「主鏡」に3本の支柱で支えられているのが「副鏡(Secondary Mirror)」です。

「主鏡」で集められた赤外線は、「副鏡」に反射され、「主鏡」中央の黒い部分から望遠鏡内へ取り込まれます。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の主鏡
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の「主鏡」(出典:NASA

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は、NASA のゴダード宇宙飛行センターのクリーンルーム内で製作されました。なぜ、クリーンルーム内なのか?それは、宇宙では潤滑油が使えないため、ほこりが原因で故障したり、汚れが付いてセンサーが動作しなくなることがあるからです。

科学機器モジュール(ISIM)

「主鏡」の後ろにあるのが、科学機器モジュール(ISIM)です。

科学機器モジュールには、

  • 近赤外線カメラ → 近赤外線は電磁波の一種で、可視光よりも長い波長の光です。人の目では見えないものを可視化する目的で監視カメラなどに応用されています。暗い天体や宇宙空間の塵に隠れて見えない天体を観測することができます。
  • 近赤外線分光器 → 近赤外線で撮影された光を測定するのが分光器です。
  • 中間赤外線観測装置 → 赤外線は、波長が短い順に近赤外線、中間赤外線、遠赤外線に分かれます。ジェイムズウェッブ望遠鏡は、「南のリング星雲」を近赤外線カメラと中間赤外線カメラの両方で撮影することにより、星の死を捉えています。
    >>その写真は、こちらをご覧ください。
  • 微小誘導センサー/近赤外線撮像装置およびスリットレス分光器

4つのセンサーがあり、取り込んだ赤外線を画像に変換します。

この4つのセンサーによって、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は有識者も驚嘆するような画像を作成するのです。

多層遮光板(Sunshield)

座布団

「主鏡」の下部にあるピンク色の座布団のような部分。これは太陽の光を遮る「多層遮光板(Sunshield)」です。

5層の薄い膜から成り、大きさはテニスコートぐらいあります。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は、常に地球を挟んで太陽の反対側に停止することで安定した観測ができるように設計されています。

そのため、太陽は地球の影にほぼ覆われ、地球のまわりにコロナが見える程度なのですが、赤外線機器は低温で作動する必要があるため、この多層遮光板によって太陽の光を完全に遮ります。

太陽のコロナ
コロナのイメージ
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の「多層遮光板」(出典:NASA

カリフォルニア州レドンド ビーチにあるノースロップ・グラマン施設内のクリーンルームで、多層遮光板のテストピースが積み重ねられた時の写真です。

多層遮光板の下の装置

「多層遮光板」の下には、

  • 天体トラッカー(Star Trackers) → 宇宙のどこにいるのかという位置情報を取得する部分。地球上のGPSと同じように、規則的な電波を発している天体からの信号を頼りに三角測量によって位置を割り出します。
  • 機体制御バス(Spacecraft Bus)
  • 地球指向アンテナ(Earth-pointing Antenna) → 地球と交信するために、常に地球の方向に向いているアンテナ。
  • 太陽電池(Solar Array)
  • 姿勢安定フラップ(Momentum Flap) → 飛行機で例えると、主翼の後縁や前縁に取り付けられ、揚力を増大させる可動翼片のこと。機体の姿勢を安定させるために動かします。

が設置されています。

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ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の最大の使命とは?

下の図がジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の設計図です。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の設計図
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の設計図(出典:NASA

アメリカ航空宇宙局(NASA)を中心に1996年から設計・開発が進められ、2021年12月25日に打ち上げられました。

その後、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は、人類史上初となる鮮明な画像の撮影に成功しています。このような画像です。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の赤外線画像(出典:NASA

この写真は、地球から6,500光年離れたワシ星雲内の「創造の柱」を撮影したものです。茶色く映っているのは星が誕生する際に発生する宇宙に浮遊する塵(チリ)やガスです。

今までの望遠鏡では、この塵やガスによってその先の視界が遮られていました。

しかし、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は赤外線で撮影するため、塵を透過して撮影することができるのです。

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の画像をもっと知りたい方は、こちらの記事をご覧ください。

宇宙では、「遠くを見ること」=「過去に発した光を見ること」=「宇宙の過去の姿を見ること」になるわけです。

宇宙が誕生したビックバンから約2億年後に輝き始めたファーストスターを初観測することが、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の最大の使命と言われています。

ファーストスター
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まとめ

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡(出典:NASA

以上、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の仕組みについて解説しました。

最近、ニュースなどでジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の最新画像の紹介と共に、その名前を聞く機会も増えてきました。

寿命は5年という短命ですが、ファーストスターの初観測に期待を寄せたいと思います。

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最後まで読んでいただきありがとうございました。

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