WFIRSTが重要なマイルストーンを通過、開発とテストを開始する時がきた

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すぐに、天文学者や天体物理学者は、何をすべきかを知っている以上の観測力を持つようになります。ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡がいつか、あるいは今後数年のうちに、すべてがうまくいけば、コロナウイルスが再びそれを遅らせないのであれば、打ち上げて運用を開始することを望んでいます。しかし、WFIRSTと呼ばれるもう1つの強力なNASA宇宙望遠鏡は重要な段階を通過し、現実に一歩近づいています。

WFIRSTはWide Field Infrared Survey Telescopeの略です。ハッブルのレンズと同じサイズの2.4メートルのレンズが搭載されます。しかし、WFIRSTの視野はハッブルの100倍です。ワイドフィールドインストゥルメント（WFI）とコロナグラフィックインストゥルメントの2つの科学機器を搭載します。また、300メガピクセルのカメラも搭載されます。

赤外線という言葉は望遠鏡の名前にありますが、可視光でも観測されます。 NASAのプレスリリースでは、WFIRSTは「…宇宙全体からかすかな赤外線信号を検出すると同時に、宇宙の巨大なパノラマを生成できる…」と語っています。2020年半ばに発売される予定です。

最近重要なマイルストーンを通過した後、NASAはWFIRSTにハードウェアの開発とテストを開始する許可を与えました。 WFIRSTの設計はすでに高度なものであり、宇宙望遠鏡はすでに成熟している多くの技術を使用しています。これが、プロジェクトの開発コストが約32億ドルと予測されている理由の1つです。これは、JWSTの約100億ドルという価格よりもはるかに低いものです。

WFIRSTの設計は、すでにハッブル品質の望遠鏡コンポーネントを中心に、すでに実証済みで真実である多くのテクノロジーを必要としています。 NASAはまた、設計の多くはJames Webbの完成までの困難な道のりで学んだ教訓に基づいていると述べています。

WFIRSTの次のステップは、ミッションの設計を完成させることです。 NASAは、設計が宇宙での打ち上げと最終的な運用の両方に耐えられるかどうかを確認するために、テストユニットとエンジニアリングモデルを構築します。打ち上げ後、WFIRSTはJWSTと同じように、Sun-Earth LaGrange 2ポイントでハロー軌道に入ります。

「幅と深さの前例のない組み合わせにより、WFIRSTは私たちの宇宙を表示する新しい時代を開きます。」
NASAのビデオ「シミュレーション画像は、NASAのWFIRSTの力を示しています。」

WFIRSTには、非常に興味深い科学目標があります。赤外線望遠鏡として、宇宙に関するより大きな疑問に取り組むのに適しています。目標の1つは、宇宙の膨張を推進する力であるダークエネルギーに関するいくつかの質問に答えることです。宇宙論者は、暗黒エネルギーが時間とともにどのように変化したか、そしてどのようにそしてなぜ宇宙の膨張が加速しているのかを知りたいと思っています。

望遠鏡はまた、天文学で最も重要なトピックの1つである太陽系外惑星にも働きます。私たちには、私たちのような一般的な太陽系がどのように存在し、居住性がどのように決定されているのか、まだわかりません。 WFIRSTは、天文学者がこれらの質問に答えるのに役立ちます。

コロナグラフを利用して、大きな太陽系外惑星を直接画像化します。また、これらの惑星のスペクトルを取り、大気組成を決定します。これは、バイオシグネチャの検出に役立つものです。

WFIRSTの最も興味深い目的の1つは、太陽系外惑星の国勢調査です。 NASAは、マイクロレンズ現象を使用して、天の川にある太陽系外惑星の統計調査を完了する予定です。マイクロレンズとは、太陽系の外にある見えない惑星が遠方の背景の星の前を移動することです。惑星の重力はレンズとして機能し、スターライトを拡大して明るく見せます。 NASAは、WFIRSTがこの方法で数千の太陽系外惑星を発見することを期待しています。

望遠鏡は、決定された他の質問にも対応します。宇宙科学や宇宙望遠鏡は驚きに満ちているため、事前に予測できない発見や、驚くべき結果が出てくる可能性があります。

WFIRSTは、ハッブルと同じ高解像度の画像を提供しますが、視野ははるかに大きくなります。数か月前、NASAはWFIRSTの力を示すビデオをリリースしました。ビデオが示すように、アンドロメダ銀河のハッブルの肖像画は、キャプチャして1つに合成するために400を超える個別の画像を必要としました。ハッブルがそれをするのに4年もかかりました。強力なWFIRSTは、2つの画像のみで同様のモザイクを作成できます。また、2つそれぞれをキャプチャするのに必要な時間は約90分です。

WFIRSTは赤外線望遠鏡ですが、赤外線望遠鏡でもあるJWSTとはいくつかの点で異なります。 WFIRSTは宇宙のパノラマビューを提供しますが、JWSTは赤外線の感度がはるかに高くなります。ただし、JWSTの感度は高くつきます。それらの観測を行うには極寒が必要であり、望遠鏡はそれを涼しく保つために複雑で重要な日よけを持っています。 JWSTが運用を開始する前に、その日よけを折りたたんで打ち上げ用のロケットに詰め、展開する必要があります。

WFIRSTは赤外線望遠鏡でもありますが、同じ低い動作温度を必要としません。それでも冷却システムは必要ですが、扱いにくく、技術的に複雑な日よけは必要ありません。 JWSTの動作温度は50ケルビン（-223°Cまたは-370°F）です。 WFIRSTの動作温度はまだ確定されていませんが、NASAの設計文書によると、約200ケルビン（-73 Cまたは-100 F）です。

JWSTとWFIRSTはどちらも赤外線スコープであり、その使命はいくつかの点で重複している場合があります。 WFIRSTが特に興味深いものを見つけた場合、JWSTはより高い赤外線感度でそれを観察できます。このタイプのオーバーラップは、望遠鏡のミッションと設計のビルディングブロックです。たとえば、今年後半に最初の光が見られる来るべきヴェラC.ルビン天文台は、一時的な天体について空を調査します。超新星のようなものが発見された場合、他の望遠鏡はそれをより詳しく観測する役割を果たします。

現在のところ、WFIRSTの資金は2020年9月までです。NASAはJames Webbを完成させて運用したいと考えているので、その管理上の予防策を取っています。 2つの大規模で複雑なプロジェクトを同時に実行すると（両方とも宇宙望遠鏡）、両方のプロジェクトが複雑になります。

WFIRSTの暫定的な打ち上げ日は2025年のいつかです。その計画された任務期間は5年です。