TOMITA, Akihiko

Yoshizumi, Chiaki

Wakayama University Academic Repository

はやぶさ 2 地球スイングバイの光学望遠鏡での観測― 57 ―はやぶさ 2地球スイングバイの光学望遠鏡での観測Hayabusa 2 Observations during Earth Swing-by by Optical Telescope富田晃彦 1,2，吉住千亜紀 1,31 和歌山大学宇宙教育研究所、2和歌山大学教育学部、3和歌山大学観光学部観光教育研究センター2015年12月3日、小惑星リュウグウの探査に飛び立っていた探査機「はやぶさ2」が地球スイングバイを行った。その際、宇宙教育研究所の直径12mパラボラアンテナでの電波信号追跡と並行して、教育学部屋上天文台の口径60cm光学望遠鏡でも光跡をとらえることに成功した。キーワード : はやぶさ2、光学望遠鏡、天文教育報　告1. 背景2015年10月14日、JAXAより「はやぶさ2」のスイングバイについての軌道データが公開された。これを受け、姫路市宿泊型児童館「星の子館」の安田岳志氏が中心となり、日本公開天文台協会（JAPOS）による公開施設観測キャンペーンをすることになった。安田氏はさらに10月18日、日本公開天文台協会（JAPOS)、公開天文台ネットワーク（PAONET）、天文教育普及研究会（JSEPA）、日本プラネタリウム協議会（JPA）にメーリングリストでキャンペーン参加を呼びかけた。天文研究施設、公開施設対象で、JAXAの吉川真氏から軌道データをいただくことになった。このキャンペーンと連携して、一般向けには日本惑星協会がデータ提供をすることになった。著者の一人、吉住は日本惑星協会にデータ提供を依頼した。観測地点の北緯東経標高を連絡すると、はやぶさ2の、その地点からの赤経赤緯データをいただけた。10月29日、教育学部屋上天文台（口径60cm反射望遠鏡）の観測地点の位置情報 [1] を、富田から吉住に伝えた。東経 135°09'　08.4"　（135.1523 deg）北緯 34°15'　59.8"　（+34.2666 deg）海抜 107.8 m尾久土正己氏（観光学部、宇宙教育研究所）からは、宇宙教育研究所の電波観測通信施設である直径12mパラボラアンテナ（以下、12mアンテナ）で、はやぶさ2が出している電波を追跡しようと提案があった。そして、12月3日の宇宙カフェの催しと合同で、12mアンテナ、そして教育学部屋上天文台の口径60cm光学望遠鏡（以下、60cm望遠鏡）の両方ではやぶさ2の追跡を行うこととした。11月15日、吉住が日本惑星協会推進事務局の井本昭氏より、はやぶさ2スイングバイ観測データを受け取った。12月2日は、若干の計算修正を行った最終データが届いた（付録1を参照）。2. 観測方法60cm望遠鏡は、追尾の速度として粗動を得意としないことから、粗動で精度高く天体を追うのは難しい。また、特殊な軌道を持つ対象を追う観測経験がなかったため、はやぶさ2を追いながらの観測という方法は採用しないこととした。そこで、はやぶさ2が通過すると予報のあった場所に望遠鏡を向けておき、はやぶさ2の光跡を撮影するという方法を採用した。はやぶさ2は11等級程度にしかならないという予想があったため、それを撮影するのに十分な感度があるか、事前に確認した。デジタル一眼レフカメラ（Canon 和歌山大学宇宙教育研究所紀要　第５号― 58 ―EOS Kiss 7Xi）で動画のモードで待ち伏せることを検討したが、60cm望遠鏡に取り付けても、6-7等級しか写らないことや、長焦点（焦点距離7800mmでF値は13）があだになり、視野角が10分角にも満たないことがわかった。60cm望遠鏡に同架している15cm望遠鏡に取り付ければ焦点距離（焦点距離1800mm、F値は12）の点でやや有利であったが、このデジタル一眼レフカメラでは焦点が出ないことが分かった。SBIG社製CCDカメラSTL-1001E（以下、CCDカメラ）では、1秒ごとの、ダーク差引をしない生データの連続読み出し（FOCUSモード、視野確認や、焦点出しの確認のために用いるモード）であっても、Rcバンド（もっとも感度高く写る帯域）で13等級程度の撮影が可能であることが分かった。視野角は約10分角である。読み出しや次の撮影準備のための空き時間が約1秒半あるのが難点である。このCCDカメラも15cm望遠鏡では焦点が出ないので、60cm望遠鏡にCCDカメラを取り付けて、Rcバンドで1秒露出のFOCUSモードで待ち伏せることとした。3. 当日の観測NHKの取材が12mアンテナ、60cm望遠鏡ともに入ったが、60cm望遠鏡に取材の時は、曇っていて、「はやぶさ2」の光跡をその場で紹介することはできなかった。その後、天気はやや持ち直したが、時々雲の切れ間がある、という程度の状況が続いた。約30分ごとに、望遠鏡を予定の赤経赤緯に向け、その時刻になるまで待つという方法を取った。記録として、CCDカメラ制御（CCDOPSという名の、SBIG社製CCDカメラ用に開発されたソフトウエア）のノートPC上の画面を、デジタルカメラ（Canon S200を使用）で動画撮影をした（図1）。PC本体で、画面を動画として、あるいは連続の画像として保存した方が画質は良いだろうが、PCに過剰の負担がかかることから、控えることにした。図1左側にある小さな黒い正方形の窓が、FOCUSモードによる1秒露出画像である。約2.5秒ごとに更新される。なお、PC画面上では秒の単位まで表示する時計を表示させておいた。この時計は、桜時計というソフトウエアを用いて1秒以内の精度で合わせてある。はやぶさの光跡をなかなかとらえられなかったが、北極星の近くを通過する18:40 JSTの時、その前後1分間にも満たない時だけ雲が切れ、その時にはやぶさ2の光跡を捉えることができた。図2a-dは、18:40 JST（9:40 UTC）付近での、FOCUSモードによる1秒露出画像の部分を切り出したものである。図2bで、はっきりとはやぶさ2の光跡を捉えた。図2cでも、はやぶさ2の光跡が見える。図2bでの読み取りを、図3に示した。この光跡がはやぶさ2の予報位置と同じか確かめるために、Digitized Sky Survey（DSS）1によるPOSS II-Red2画像の上に予報軌跡を描いた。まず9:39 UTC, 9:40 UTC, 9:41 UTCでの、はやぶさ2の予報中心位置を中心として60分角の矩形の領域を切り出した（60分角がDSSとしてPOSS II-Redを切り出せる最大の画角）。これでは互いに視野が重ならないので、9:39 UTC, 9:40 UTCそれぞれ予報中心位置の中点、9:40 UTC, 9:41 UTCそれぞれ予報中心位置図1 CCDカメラの制御をしたPCの画面を、時計を出しつつ、デジタルカメラで動画撮影して記録した。図2a 18h39m55sから1秒露出はやぶさ 2 地球スイングバイの光学望遠鏡での観測― 59 ―た（図4a,b）。はやぶさ2の光跡を捉えたのは、18:40 JST（9:40 UTC）前後の時だけであった。しかし、確かにはやぶさ2を捉えることに成功した。観測中、これがはやぶさ2の光跡だろうと感じたが、その場では確認には至らず、12月5日なって、Digitized Sky Surveyによる図2b 18h39m58sから1秒露出 図2d 18h40m04sから1秒露出図2c 18h40m01sから1秒露出 図3 18h39m58sから1秒露出、読み取り；丸印は周辺の星の位置。　　 　の中点を中心として60分角の矩形の領域を切り出した。これら5枚の写真を印字したものを貼りあわせ、9:39 UTC, 9:40 UTC, 9:41 UTCの予報中心位置を線でつないだ。これがこの星図上のはやぶさ2の予報軌跡となる。そして、この軌跡上の予報時刻をたどっていくと、観測した時間に写りこんでいた光跡と一致し和歌山大学宇宙教育研究所紀要　第５号― 60 ―画像と照合することでようやく確認に至った。2012年2月、和歌山大学マスタープランによる約1000万円の予算を投じて、60cm望遠鏡は計算機制御で、高い精度で天体導入できるように改造した。事前に与えられた赤経赤緯に向けておいて、約10分角の視野内に予定通りはやぶさ2が通過したのを捉えられたのは、この望遠鏡の制御系改造の成果の一つと言えよう。なお、60cmでのはやぶさ2の追跡では、ドーム内で富田と吉住が待機して作業を行った。主に吉住がはやぶさ2の位置予報のデータを確認し、主に富田が60cm望遠鏡の操作、CCDカメラの操作を担当した。謝辞今回のはやぶさ2の光跡をとらえるために、多くの方にお世話になった。データを提供くださった吉川真氏をはじめとしてJAXAの関係者、それを仲介くださった井本昭氏をはじめとして日本惑星協会の関係者、後藤千晴氏（地域連携・生涯学習センター、地域連携コーディネーター）をはじめとして宇宙カフェの関係者、また、当日取材を下さった方々、そして宇宙教育研究所の関係者全員に感謝したい。注1  https://archive.stsci.edu/cgi-bin/dss_form2   POSS II = The Second Palomar Observatory Sky Survey, Red = Kodak IIIaF (red) plates参考文献[1]   「和歌山大学教育学部屋上天文台：望遠鏡および観測装置」富田晃彦、和歌山大学教育学部紀要（自然科学）, Vol. 61, 17-22（2011年2月）図4a DSSによる5枚のPOSS II-Red画像を印字したものの貼りあわせと、9:39 UTCから9:41 UTCまでのはやぶさ2の予　　  報軌跡を描きこんだもの。図4b  図3に対応した部分の拡大。予報の位置と時刻を鉛筆で描きこんでいる。図3での観測結果と一致しており、予報が高精度だったことを物語っている。はやぶさ 2 地球スイングバイの光学望遠鏡での観測― 61 ―付録日本惑星協会から送られてきた、60cm望遠鏡から見たはやぶさ2の予報位置のデータ（一部）#=============================================================================== #------------------------------------------------------------------------------- # Visible analysis result# Originator        : JAXA Hayabusa2 Project# Creation date     : 2015-12-01T15:00:07.000#------------------------------------------------------------------------------- # Target Spacecraft : HAYABUSA2# Observer          : Wadai ( 135.152 E, 34.267 N, 107.8 m ) # Calculate start   : 2015-12-02T00:00:00.000# Calculate stop    : 2015-12-03T10:20:00.000# Calculate step    : 1  [min] #=============================================================================== #       Date [UTC]       Az [deg]  El [deg]     RA [HMS]  DEC [DMS]       R [km]  PHASE [deg]El_s [deg]2015-12-02T00:00:00.000    82.176    49.830   16 52 46.1  +30 12 32    6.152e+05       127.48     21.04（中略）2015-12-03T09:38:00.000   346.144    32.813   17 13 54.2  +78 23 03    1.242e+04        79.42    -21.962015-12-03T09:39:00.000   347.729    33.001   17 13 48.7  +79 43 37    1.203e+04        78.09    -22.162015-12-03T09:40:00.000   349.424    33.186   17 13 28.5  +81 09 27    1.164e+04        76.68    -22.362015-12-03T09:41:00.000   351.240    33.365   17 12 41.6  +82 41 05    1.126e+04        75.18    -22.572015-12-03T09:42:00.000   353.189    33.534   17 11 00.0  +84 19 02    1.088e+04        73.57    -22.77（中略）2015-12-03T10:19:00.000   118.769   -24.098   06 32 27.6  -36 21 08    1.167e+04        64.51    -30.302015-12-03T10:20:00.000   120.283   -25.290   06 35 55.6  -38 06 19    1.209e+04        66.37    -30.51#------------------------------------------------------------------------------- # Column description:#   Date   [UTC] : Date at the observer location#   Az     [deg] : Azimuth (0 = North, 90 = East, 180 = South, 270 = West)#   El     [deg] : Elevation of the target center from the localhorizon#   RA     [HMS] : J2000.0 right ascension of target center#   DEC    [DMS] : J2000.0 declination of target center#   R      [km]  : Distance of the target center from the observerlocation#   PHASE  [deg] : Sun-Target-Observer angle#   El_s   [deg] : Elevation of the Sun from the local horizon#-------------------------------------------------------------------------------

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