LISA Pathfinder – 重力波天文学の未来を切り拓くために
もし宇宙そのものに耳を傾けることができたら──。欧州宇宙機関（ESA）は、LISAパスファインダーミッションによって、そのビジョンの実現に向けた決定的な一歩を踏み出し、宇宙ベース初の重力波観測所への道を切り拓きました。この先駆的なミッションの中核をなすのが、最も過酷な環境下でも卓越した光学的安定性を実現するSCHOTTのZERODUR®ガラスセラミックです。超精密材料が科学の新たなフロンティアの開拓にいかに貢献しているかをご覧ください。主な特長
重力波の探索
2015年12月3日に打ち上げられた欧州宇宙機関（ESA）のLISAパスファインダーミッションは、アインシュタインの一般相対性理論によって予測された時空の微細な歪みである重力波の直接検出を前進させる上で、極めて重要なマイルストーンとなりました。ブラックホールの合体などの事象で発生するこれらの波は、10⁻²¹という極めて微小な効果しか生じないため、観測には極めて高い精度が求められます。
将来の宇宙ベース重力波観測所の中核技術を検証するため、ESAは、より大規模なレーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）ミッションの前段階としてLISAパスファインダーを設計しました。LISAは、250万km離れて三角形に配置された3機の探査機から構成され、地上の検出器では観測できない低周波の重力波を検出できる能力を持ちます。
打ち上げストレス下でサブピコメートルの安定性を達成
LISA Pathfinderの主目的は、2つの自由浮遊試験質量をサブピコメートル精度で制御・監視できることを実証することでした。これを達成するため、ミッションでは寸法安定性に極めて優れた光学ベンチにレーザー干渉計システムを搭載しました。軌道上でこの高精度な測定を実現するだけでなく、すべてのコンポーネントは最大20gの振動加速度を含む打ち上げ時の機械的ストレスにも耐える必要がありました。光学的精度と構造的堅牢性という2つの要件が、宇宙機のペイロードに使用される材料に極めて高い要求を課しました。重力波探索のための超高安定サポート
LISAパスファインダーの光学測定システムであるLISAテクノロジーパッケージ（LTP）には、ミッションの科学モジュール内のコンパクトな真空チャンバー内に、「電極ハウジング」で囲まれた2つの金プラチナ製試験質量が含まれています。これらの試験質量（38センチメートル離れて配置）の間には、レーザー干渉計の光学ベンチが設置されています。クレジット：ESA/ATG medialab
建設中のLISAパスファインダー飛行用光学ベンチ。クレジット：グラスゴー大学
フライトオプティカルベンチは、LISAパスファインダーテクノロジーパッケージへの統合準備が整っています。クレジット：グラスゴー大学およびバーミンガム大学
LISAパスファインダーミッションにおける主要なパートナーとその役割
LISAパスファインダーミッションの成功は、主要な宇宙機関、研究機関、業界パートナーが緊密に連携し、それぞれ独自の専門知識を持ち寄ったことにより実現しました。
- 欧州宇宙機関 (ESA)
ミッションのオーナー兼コーディネーターとして、ESAはミッション設計や資金調達から打ち上げ、運用に至るまでプロジェクト全体のライフサイクルを統括しました。 - エアバス・ディフェンス・アンド・スペース（旧EADS Astrium）
主契約者として、宇宙船バスの開発や統合、ペイロードが厳格な宇宙飛行要件を満たすことの保証に責任を担いました。 - マックス・プランク重力物理学研究所（アルバート・アインシュタイン研究所）、ドイツ
重力波の測定に不可欠な超高精度光学計測システムを含む、ミッションの中核となる科学機器を開発しました。 - CNES（フランス宇宙機関）
重力基準センサーおよび、テスト質量を自由落下状態に維持するために不可欠なその他のペイロードコンポーネントを提供しました。 - OHB System AG
主要な宇宙船サブシステムやペイロード統合の支援に貢献しました。 - SCHOTT AG
光学ベンチやテストマスハウジングに用いられる超安定ガラスセラミック材料ZERODUR®を供給し、宇宙における熱的・機械的安定性を実現しました。
この連携により、LISA Pathfinderは、重力波天文学を通じて宇宙への新たな扉を開くために不可欠な最先端技術の検証を可能としました。
