Orbiting satellite with solar panels

衛星用ミラー基板

人工衛星は、現代社会の目であり、計器です。地球の気候の監視から遠方の惑星の探査まで、重要なデータをピンポイントの精度で提供します。しかし、宇宙という過酷な環境でこの精度を達成することは、エンジニアリングの最大の課題の1つです。軌道上では、温度は-150°Cから+150°Cまで変動することがあり、打ち上げ時の機械的負荷は極端であり、いったん展開されると調整の余地はありません。人工衛星に搭載される光学機器は、絶え間ない熱サイクル、真空状態、放射線被曝にもかかわらず、何年にもわたって完全に位置合わせされた状態を維持する必要があります。設計者が成功するためには、寸法安定性、光学品質、飛行の伝統を兼ね備えた材料が必要です。

衛星設計における課題の理解

熱安定性

軌道上の温度変動は、従来の材料を歪める可能性があります。ミクロン単位の膨張や収縮でさえ、焦点ぼけ、画像のぼやけ、機器の位置ずれを引き起こす可能性があります。

光学精度

高解像度の撮像装置や望遠鏡には、形状を極めて正確に保持する非常に安定した材料が必要です。軌道に乗ったミラーは、ミッションの性能を確保するために正確な曲率を維持する必要があります。

軽量で高剛性

宇宙に打ち上げられるすべてのキログラムが重要です。部品は軽量でありながら、剛性と均質性を備えた材料品質でなければならず、打ち上げに耐え、動作中の精度を維持できることを保証する必要があります。

放射線と長寿命

人工衛星は、宇宙放射線や荷電粒子に何年もさらされています。材料は放射線による損傷に耐え、長期間のミッションにわたって性能を維持する必要があります。

アライメントの安定性

干渉計、分光計、レーザー端末などの望遠鏡や機器は、安定したアライメントに依存します。わずかなシフトが光路を切断し、データ品質を損なう可能性があります。

精度が最も重要な分野:衛星アプリケーション

Pleiades Satellite ESA

地球観測・気象学

地形のマッピングから気象パターンの監視まで、地球観測衛星は非常に安定した光学システムに依存しています。SPOT、PLEIADES、CARTOSAT、KOMPSAT、GOES、METEOSATなどのミッションでは、安定したミラー基板を使用して、何十年にもわたって鮮明で再現性のある画像を提供します。
Cheops Satellite ESA

天文学と宇宙科学

ハッブル望遠鏡、チャンドラ望遠鏡、コロー望遠鏡、CHEOPSなどの宇宙望遠鏡や天文台では、遠方光を正確に捉えるためには、光学的なアライメントと図形の安定性を維持することが不可欠です。
Artemis satellite ESA

レーザー通信および技術デモンストレーター

ARTEMISのSILEXのようなレーザーベースのデータリンクや実験ペイロードは、信頼性の高いビームポインティングと干渉計測のために、熱的に不変な光学ベンチに依存しています。
Soho Satellite ESA

太陽惑星科学

ソーラー・オービター、SOHO、マーズ・リコネッサンス・オービターなど、太陽や他の惑星を研究するミッションは、極端な温度勾配に直面します。膨張がほぼゼロの材料のみが、精度を持続させます。地球低軌道から深宇宙ミッションまで、SCHOTTの材料は世界中の100以上の衛星に搭載されています。

衛星設計者とのパートナーシップ

SCHOTTでは、材料を提供するだけでなく、エンジニアと協力して、最も厳しい仕様を満たす光学および構造部品を設計しています。当社のサポートは、材料の選択と機械加工から、軽量化、高精度研削、計測まで多岐にわたります。
私たちは、ESA、NASA、CNES、ISRO、JAXAなどの主要な機関やシステムインテグレーターと提携し、何十年にもわたるミッションで飛行実績のあるソリューションを構築してきました。

私たちの使命は、軌道上での精度、信頼性、安定性を保証する材料で、お客様の成功を支援することです。

Detailed view of ZERODUR composite structure

ZERODUR:®宇宙で安定した光学を実現

平均線熱膨張係数

ZERODUR® ガラスセラミックには、0°C から 50°C の温度範囲で、以下の 6 つの膨張クラスで平均線熱膨張係数( CTE )が供給されます。

 

CTE(0°C;50°C)仕様公差
拡張クラス 2 0 ± 0.100 ppm/K
拡張クラス 1 0 ± 0.050 ppm/K
拡張クラス 0 0 ± 0.020 ppm/K
拡張クラス 0 スペシャル 0 ± 0.010 ppm/K
拡張クラス 0 エクストリーム 0 ± 0.007 ppm/K
用途の温度プロファイルに最適化された CTE
ZERODUR®テイラード 0 ± 0.020 ppm/K (± 0.010 ppm/K はご要望に応じて)
 

 

熱膨張がオプションではない場合、 ZERODUR® がお役に立ちます。熱膨張係数 (CTE) がほぼゼロで、極めて高い均質性、耐放射線性を備えているため、宇宙光学の標準材料です。

 

設計課題 ZERODUR® ソリューション
熱歪み ほぼゼロのCTEは、温度変化の下で形状を維持します
アライメントドリフト 寸法安定性により、長期的な光学精度が保証されます
表面品質 ナノメートルレベルの表面に対する優れた研磨性
重みの制約 カスタマイズされた軽量構成で利用可能
過酷な環境 実証済みの放射線および真空安定性
 

 

材料特性の詳細については、ZERODUR® 製品ページをご覧ください →


宇宙で実証された遺産

ZERODUR® は 40 年以上にわたり、複数の分野にわたる主要な衛星ミッションに参加してきました。

    地球観測

    スポット、プレアデス、メテオサット、ゴーズ、ランドサット、カルトサット

    科学とアストロメトリー

    ハッブル、チャンドラ、クフ王、ヒッパルコス

    レーザー通信

    アルテミス/サイレックス

    太陽・惑星ミッション

    太陽・惑星ミッション

    よくある質問

    衛星ミラーにはどのような材料が使用されていますか?

    衛星ミラーには、熱膨張がほぼゼロで光学品質が高いZERODUR®のようなガラスセラミックがよく使用されます。
     

    宇宙で熱安定性が重要なのはなぜですか?

    軌道上では、温度変動によって通常の材料が膨張または収縮し、光学系が歪んだり、機器の位置がずれたりすることがあります。熱的に安定した材料がこれを防ぎます。
     

    ZERODUR® が人工衛星に適している理由は何ですか?

    超低CTE、耐放射線性、長期飛行の伝統により、宇宙での高精度光学システムに最適です

    使用材料

      ZERODUR®
      ZERODUR®
      ZERODUR®ガラスセラミックスは50年以上にわたり、ショットの最もユニークで卓越した製品の一つです。 非常に低い熱膨張率を備えているため、並外れた精度が必要な多数の要求の厳しい最先端技術の用途に不可欠です。
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