衛星全体が望遠鏡?! ここがスゴイ！ひとみ [その1]

X線天文衛星「ひとみ」（ASTRO-H）は、質量2.7t、全長14mと、日本のX線天文衛星史上、最大のサイズで宇宙の構造とその進化の解明に迫ります。このトピックスでは、「ひとみ」のパワーアップした望遠鏡の性能からご紹介します。

趣味の天体観測などに使われる屈折式の望遠鏡では、凸レンズで屈折させた光を焦点に集めます。接眼レンズで見ると、対象が逆さまに見えま すね。また天文台などの大きな反射望遠鏡は、レンズの代わりに凹面鏡を使って光を集め、接眼レンズに導くしくみです。

ところが、X線は透過率が高いため、可視光のようにレンズで屈折させて集光することができません。X線には、「なめらかな物質表面」になんと「１度以下」というごく浅い角度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という性質があります。この性質を利用してX線を１点に集めるX線用の望遠鏡が開発されました。

図：望遠鏡断面図とX線が集まる様子
断面図から、薄いアルミ板の反射鏡をバウムクーヘンのように同心円上に多数並べて層にした構造がわかります。その数、なんと200層以上！　 実際は円錐の一部になっており、わずかな角度でX線が反射して集まります。

「ひとみ」に搭載される望遠鏡は2種類あります。軟X望遠鏡と硬X線望遠鏡で、それぞれ２台あり、あわせて４台搭載されます。どちらも、X線を反射するアルミ板を1000枚以上使って、同心円上に200層以上並べた構造で、効率良く多くのX線を集めることができます。このうち硬X線望遠鏡は、「すざく」にはなかったもので、高いエネルギーのX線を集めることができます。しかし、焦点距離も12mと長いため、打ち上げ時はロケットのフェアリングに収まりません。そこで打ち上げ後、伸展式光学ベンチ(EOB)を軌道上で6m伸展させて、硬X線撮像に必要な焦点距離12mを確保します。

図：「ひとみ」分離から観測開始までの「ひとみ」の様子。
打ち上げ後、太陽電池パドルを展開して、伸展式光学ベンチ（EOB）を伸展させます。

新しい仕組みと、国産ナノ技術を駆使して開発することで、「ひとみ」は硬X線帯域において、「すざく」より100倍高感度の観測を実現して、最大限の科学的成果を引き出すことが可能になりました。