WFOSが概念設計審査会に合格

WFOS(Wide Field Optical Spectrometer;広視野可視撮像分光器)は、TMTの運用開始時期から使用される第一期観測装置の一つで、可視光での撮像と分光の機能を持っています。WFOSはアメリカ、日本、中国、インドの国際共同開発で進められています。国立天文台は2010年にWFOS開発に加わって以来、直径40cm程度の非常に大きなカメラレンズシステムの検討やイメージスライサー(注1)と呼ばれる特殊な光学素子を用いた観測モードの検討などを行ってきました。2019年からは多天体分光に用いるスリットマスクを交換する機構やスリットマスク製造設備(注2)、将来計画として考えられている面分光ユニットの検討を行いました。

WFOSの構造。現在の各国の役割分担が示されています。左下の人の大きさと比べると、WFOSが非常に巨大な装置であることが分かります。(画像提供:カリフォルニア工科大学)

国立天文台先端技術センターで設計されたスリットマスク交換機構。紫色で示したマスク収納庫(左パネル)に12枚のスリットマスクが収納されています。交換の際には収納庫から1枚取り出され、青色で示した搬送装置(中央上パネル)によって緑色で示したマスク設置部(右上パネル)に設置されます。(クレジット:国立天文台)

2022年2月9、10日(日本時間)にWFOSの概念設計審査会が行われ、国立天文台からは、上記の開発や検討事項について報告しました。審査会は新型コロナウイルス感染症のためにオンライン開催となり、参加者が世界各地に散らばっているので、日本では深夜(午前3時)からの開催となってしまいました。審査の結果、大きな問題は見つからずに合格することができました。

思い起こせば、国立天文台がWFOSに参加した2010年には既に概念設計段階に入っていました。装置コンセプトの見直しや中心開発メンバーの交代など色々ありましたが、12年目にしてようやく概念設計段階を終えることができました。WFOSは4月から次の基礎設計段階へ進みます。

 


(注1) イメージスライサーは、分光の時に天体の光を失うことなく、かつ、高い波長分解能を得るための特殊な光学素子です。イメージスライサーの概念については、2018年のTMTブログをご覧ください。

(注2) スリットマスクは、多天体分光で使用する薄い金属板です。目的の天体の光だけが装置に入るように、スリットマスクには複数の天体の位置に合わせた細長い穴(スリット)が開けられています。

地球の裏側とも 「ふれあい天文学」

国立天文台が毎年開催している天文学の出張授業「ふれあい天文学」は昨年に引き続き、今年もコロナ対策としてオンライン主体での開催となりました。対面での授業が制限される一方で、オンラインの授業により、海外に勤務する者も帰国することなく講師として参加できるようになり、対象の学校も海外の日本人学校や日本語補習校などに広がっています。

TMTプロジェクトの能丸(ハワイ勤務)は、2021年11月から2022年2月にかけて、国内2校と海外2校向けに授業を行いました。11月の授業の時にはたまたま日本に帰国していましたが、自己隔離中だったので自宅からオンラインで、そのほかの授業はハワイからオンラインで実施しました。

今回は担当した学校のひとつ、フランスの北部にあるノールパドゥカレー補習授業校向けの授業について書きます。この学校は、昨年に能丸が担当したイスタンブールの補習授業校向けのオンライン授業に参加されましたが、今年は初めて単独でふれあい天文学に参加されました。こういった相乗りが簡単にできるのもオンライン授業のいいところです。授業に参加されたのは先生方と小学校1年生から中学校3年生までのおよそ25名で、3つの教室からそれぞれオンライン会議につなぎました。授業では太陽系の大きさを実感できるような自作ビデオを上映したり、太陽系の要素から恒星、銀河まで様々な天体についての話をしたりし、最後は最近増えている宇宙旅行のロケットについて話をしました。ハワイから見るとフランスはほぼ地球の真裏になります。そこの生徒さんにリアルタイムで授業ができるというのは考えただけでもわくわくしました。授業は12月でしたのでフランスはきっと寒かったことと思いますが、私は半そでのアロハシャツ姿でした。よくあいさつのときに「今日は寒いですね」などと言って共通の話題を見つけようとしますが、それが通用しないのがオンライン授業です。

太陽系の大きさを実感してもらうために自作した動画の一場面。

授業のあと、学校の先生から郵便が届きました。生徒さんが授業のあとに書いた感想文が封筒に入っていました。オンライン授業では教室の雰囲気や生徒さんの顔はよく見えませんので、こういった感想文は授業がどの程度生徒さんの間に浸透したかを知る手がかりになります。絵を描いてくれた生徒さんもいましたし、「アンドロメダ」のそれぞれの文字で始まる文を並べてくれた生徒さんもいました。読んでいてとても楽しかったです。

授業の感想がつづられた、ノールパドゥカレー補習授業校の生徒さんたちからのお手紙

授業のあとにはいつも、天文学者は得をしているな、と思います。子どもたちの多くが興味を持っている分野だからです。人気者は講師ではなくて天文学です。これはきっとほかの学問の先生方がうらやましがっていることだと思います。その上にアグラをかくのではなく、より多くの人々に天文学のすばらしさを伝えられるよう、努力したいと思います。

ハワイ島ヒロ高校で出前授業

今年もやってきました、ジャーニー(Journey through the Universe)の季節。これはハワイ島を中心に、ハワイ州の天文やハイテク産業に従事する職員が、地元の学校に集中的な出前授業を行うものです。今年で18回目、昨年に続き講師がリモートサイトから学校のクラスに授業を行う形式をとりました。ハワイ州でもオミクロン株による感染症の大津波が引いて、学校のオンサイトでの授業をやや安心して行える段階に達していたのは何よりでした。

3月2日には、TMTプロジェクト カリフォルニア事務所の林が、日本の高校2−3年生に相当する学年向けの授業を行いました。ヒロ高校から2クラス、もしかしたらラナイ島の学校も参加していたかもしれないとのことです。

オンライン授業のスクリーンショット。いずれは、地球から火星へのリモート授業も夢ではなくなるかも?!(クレジット:TMT国際天文台)

ハワイ諸島は玄武岩質の溶岩から成り立っていることから、月や火星と似ています。そのためいろいろな訓練や試験がハワイ島やマウイ島で進められました。ここの高校生たちは、その様子を直接見ることができるかもしれないのです。また玄武岩質の土壌から建材を作るテストは、生活に直接役立つし、将来自分達が月や火星で働く際の基本的な知識となるわけです。

ハワイ島やマウイ島の景色は月や火星と似ている。(クレジット:John J. Mosesso, USGS, NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS)

では太陽系以外にも、地球の様な環境があるでしょうか。温度条件が整っていて水があって… 植物があるとしたら、どのように見えるでしょうか。ここでは、ハワイ島の生態系にとって大切なオヒアの木の森が衛星画像でどのように見えるか、害虫によりダメージを受けつつある地域の見え方が全く異なることを題材に、地球環境と第2の地球の見え方とを考えてもらいました。

ハワイ島の生態系にとって大切なオヒアの木の森の衛星画像。害虫によりダメージを受けた領域では見え方が異なります。(クレジット:University of Hawaiʻi, Cooperative Extension Service)

アルテミス計画の始動が迫る中、ヒロ高校では太陽系を職場としたいと考える生徒もいるそうです。今回の授業では、学校側がストリーミング形式をとっていたため、生徒さんたちの反応が分からなかったのですが、画面の向こう側に将来の宇宙技術者がいると思いながらお話につとめた次第です。

 

ニューヨーク日本語補習校とふれあい天文学

米国では3連休の初日の土曜日にあたる2022年2月19日、ニューヨーク日本語補習校にTMTプロジェクトカリフォルニア事務所の林が「ふれあい天文学」授業を行いました。この補習校はニューヨーク州の人口が多い地域にあるウェストチェスター校とロングアイランド校の2つの学校を含みます。まだ感染状況が広く改善しているわけではなかったため、ロングアイランド校は学校ではなく家庭などからの参加でした。しかもこの週は大雪が降り、休校になったところもあったそうです。

実はニューヨーク州は、すばる望遠鏡にとって特別な場所です。すばる望遠鏡の大きな鏡のもとが、この州の北部カントンにある工場で作られたので、鏡が生まれたところと紹介できるからです。授業では、すばる望遠鏡でわかってきたさまざまな天体の様子を見てもらいました。

ニューヨーク州カントンから、ペンシルバニア州の研磨工場に向けて輸送される、すばる望遠鏡の主鏡(クレジット:NAOJ)

この春には月に有人基地を作るアルテミス計画のうち、アルテミス1号機の打ち上げが予定されています。月面着陸はしませんが、その一つ手前の段階でさまざまな実証実験が行われることになっています。この計画のためのロケットや宇宙船、さらに月面で使うハードウエア部品の製造が進んでいますが、ニューヨーク州でもさまざまな部品が作られている。もしかして授業に参加していた生徒さんの家族が関わっているかもしれません。月や、ローバーの活躍で見慣れるようになった火星など、いまどきの小中学生にとっては旅行先どころか、職場として考えられるようになります。

一方、この授業の直前に太陽面で起きた大爆発。これは幸い地球に向かう方向ではなかったため、通信などへの悪影響を心配しないですみました。が、太陽がその活動周期の中で活発な時期に入りつつあることから、これから太陽面での爆発にいっそう注意が必要です。また昨年12月に公開された映画では、小惑星衝突が題材になっています。そこで取り上げられたような大規模な被害を生ずるものは滅多に起きないとはいえ、太陽系の中でのさまざまな天体のあり方を考えさせられるものでした。

2月19日の太陽。左端にガスの噴出(プロミネンス)が見える。(クレジット:GOES (NOAA))

授業の終わりの方でたくさんの質問が出てきました。宇宙でもっとも早いもの、天体が丸い理由、宇宙服なしで活動できる惑星の存在、TMTの主鏡分割鏡はなぜ六角形か。さらに高校生からの質問で、JWSTが打ち上げられL2ポイントに到達した、安定した軌道の位置としてL2を始めL1、L3はわかりやすいが、L4、L5がなぜ安定なのか。3体問題の特別なケースとして、物理の授業で習うはずですね。

およそ10年後に火星に行き、現在ローバーが集めている岩石を持ち帰る計画や、太陽系以外の惑星系に大気や海洋を探す大型望遠鏡の建設など、天文宇宙に関連する産業が広がってきています。天体衝突に際しての減災や対策も、理工系ばかりでなく人文社会系の専門家が必要、というように、職業としても広がっていきます。授業に参加してくれた生徒さんたち、これからどのように自分の可能性を切り開いていくでしょうか、しかも地球ではないところで。たいへん楽しみなことです。