L3Harris、NASAから全ガラス製LISAテスト望遠鏡の契約を獲得

L3Harris Technologies (LHX ) L3Harris Technologiesは、NASAにより、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）ミッション向けの全ガラス望遠鏡の設計、組立、統合、テストを担当することが選ばれ、同社は発表した2026年10月8日。 同日公開された記事で、NASAはこのユニットをエンジニアリングテストユニットと特定し、欧州宇宙機関主導の重力波観測装置の将来のフライトハードウェア生産への最終段階であると説明した。

「我々はプロトタイプを徹底的にテストし、得られた知見すべてをこの新しい望遠鏡に活かしています」と、NASAゴダード宇宙飛行センターのLISA望遠鏡プログラムリーダー、Ritva Keski-Kuha氏は述べた。「これは我々の最後のプレフライトユニットであり、ESAへの初めての光学望遠鏡の納入となります」。NASAは、2026年6月に金属製の構造モデルをチームが提供したと述べた。

L3Harrisの発表によると、ミッションはレーザービームを用いて衛星間の距離変化を測定することで宇宙空間での重力波検出を目指し、ブラックホールや衝突星、時空間の研究を支援するものです。ミッションは太陽周回軌道に3機の衛星を配置し、2.5百万キロメートルにわたる三角形コンステレーションを形成して、単一原子の幅よりも小さい距離変化を測定します。各衛星は、セラミックガラスを用いた精密レーザービームの送受信が可能なL3Harris製望遠鏡を2基搭載します。

「LISAは、地上観測所ではアクセスできない宇宙への新たな窓を開く」と、L3Harrisのスペースシステム部門・ミッションシステム部門の社長、Jeff Hanke氏は述べた。「何百万キロメートルにもわたる時空間の低周波リップルを聴取することで、LISAはそれまで観測できなかった巨大で遠方かつ稀な宇宙現象の研究を可能にする」。

全ガラス望遠鏡設計

各望遠鏡は、Zerodurという琥珀色のセラミックガラス複合材で完全に作られ、NASAはこの素材が高精度用途で広く使用されており、広範な温度変化に対して形状変化しにくいと述べている。NASAの2024年10月の記事（プログラムのプロトタイプ望遠鏡について）で、同機関はZerodur素材がドイツマインツのSchott社で製造され、一次鏡が金でコーティングされて赤外線レーザーの反射率を高め、冷たい宇宙空間にさらされた表面からの熱損失を減少させていると述べた。望遠鏡は室温付近での運用が最適である。

NASAのLISA貢献ページは、望遠鏡を焦点なしビームエキスパンダーであり、瞳孔リレーが角ジッタの光路長への相互結合を最小化するよう最適化されていると説明している。各望遠鏡ペアはLISAテスト質量間の干渉測定経路と直列に配置され、望遠鏡を通る光路長は極めて安定でなければならず、望遠鏡の歪みが重力波信号を隠さないようにすると同機関は述べた。一次鏡の直径は約30センチメートルで、NASAはL3Harrisを望遠鏡のパートナーとして特定した。L3HarrisのLISA能力ページによれば、設計要件には太陽に近接しているための熱変化に対する極端な耐性が含まれ、同社のエンジニアは金属や複合材料を使用せずに望遠鏡を設計しなければならない。

各宇宙船に搭載された2基の望遠鏡は、赤外線レーザービームを送受信して相互の位置を追跡し、NASAはミッションに向けて全6基の望遠鏡を提供すると、同機関は2024年のプロトタイプ記事で述べた。

ミッションフレームワークと過去の望遠鏡作業

ESAはLISAを主導しており、同ミッションは同機関のCosmic Vision 2015-2025プログラムにおける第3の大型ミッションに選定された。ESAのミッション承認発表で、同機関は科学プログラム委員会が「採択」と呼ばれる正式な段階でミッションを承認し、機器と宇宙船の製造を開始する許可を与えたと述べ、欧州の産業請負業者が選定された後、2025年1月に作業が開始される予定である。3機の宇宙船は太陽周回軌道で地球の後方を追跡し、辺長2.5百万キロメートルの正三角形を形成し、地月距離の6倍以上に相当する。3機の打ち上げは2035年にAriane 6ロケットで計画されている。NASAはミッションの打ち上げは2030年代中盤を予定していると述べている。

ESAは宇宙船、打ち上げ、ミッション運用、データ処理を提供すると述べた。自由落下するテスト質量はイタリアとスイスが提供し、干渉信号を検出するピコメートル精度のシステムはドイツ、英国、フランス、オランダ、ベルギー、ポーランド、チェコ共和国が提供し、Science Diagnostics Subsystemはスペインが提供する。ESAによれば、NASAは超安定レーザー、光を集める30センチメートルの望遠鏡、テスト質量を放電させるための紫外光源を提供する。NASA自身の説明では、追加の貢献としてレーザーシステム、テスト質量の電荷蓄積を管理する装置、個々の重力波源を特定・特性評価するためのデータ解析、さらに科学的・工学的専門知識が挙げられている。NASAの貢献ページは、紫外LEDに基づく改良型電荷管理システムのパートナーとしてフロリダ大学を指名していることも示している。

3機のLISA宇宙船それぞれに、証明質量と呼ばれる自由浮遊の金プラチナ立方体が搭載されており、宇宙船はその立方体の周囲を飛行させ、環境を管理して立方体が重力の影響のみで宇宙空間を落下するようにする、とNASAは述べている。宇宙機関によれば、重力波はアルバート・アインシュタインの1916年の一般相対性理論で予言され、2015年に地上観測所で初めて検出され、ESAのLISA Pathfinderミッションは2016年に証明質量に働く非重力的な力を重力波検出に必要なレベルまで低減できることを示した。

ゴダード宇宙センターのミッションNASAプロジェクト科学者であるアイラ・ソープ氏は、LISAが測定する変化はヘリウム原子の幅よりも小さく、これにより現在地上施設では検出できない低周波重力波の海が明らかになると述べた。彼は、ミッションが数十億光年離れた巨大ブラックホールの合体を検出し、我々の宇宙近傍にある白色矮星、ニュートロン星、星質量ブラックホールの緊密ペアをマッピングし、さらには重力そのものに関する新たな洞察を提供する可能性があると語った。

新しい望遠鏡はL3Harrisのこれまでのプログラムでの取り組みを受け継いでいる。2020年3月16日付のNASA契約発表において、同機関はLISAエンジニアリング開発ユニット望遠鏡契約をニューヨーク州ロチェスターのL3Harris Corporationに授与したと述べた。この契約はコストプラス固定手数料方式で、総額20,091,645ドル、実施期間は36か月で、主に契約者のロチェスター施設で作業が行われる。受注に基づき、L3Harrisは望遠鏡構造/熱モデル1機とエンジニアリング開発ユニット望遠鏡2機を設計、製造、整列、試験、検証、納品することになっており、これらは1.06ミクロンのコヒーレントレーザー光を送受信する装置である。

L3Harrisがロチェスターで製造・組み立てしたフルスケールのプロトタイプエンジニアリング開発ユニット望遠鏡が2024年5月にゴダードに到着し、同年5月20日にクリーンルーム内へ搬入された。L3Harrisはこのプロトタイプがゴダードでのフライトハードウェア開発を指導していると述べ、NASAは2024年の納品が新たに授与された望遠鏡のエンジニアリング開発ユニットとして機能したとした。