"「INDEX衛星搭載多波長オーロラカメラの開発」(2003)"

坂野井 健, 小淵 保幸, 岡野 章一（東北大学大学院理学研究科),
平原 聖文（立教大）, 武山 芸英, 金井 美一（ジェネシア）

近年の人工衛星搭載機器の性能向上に伴い、高度数千kmに存在するオーロラ 加速領域の詳細な報告がなされている。しかしながら、それらの粒子加速 メカニズムと、オーロラ発光の対応関係は十分に明らかにされていない。 特に、オーロラが人工衛星の粒子構造（1km程度）よりも小さな空間構造 （100m以下）を持つことや、アーク・レイ・パッチなどの様々な形態を 引き起こす加速メカニズムが未解明である。その理由として、オーロラ発光と 粒子の詳細な同時観測が難しい点が挙げられる。
INDEX衛星は、粒子とオーロラ発光の高時間分解観測によりオーロラ微細構造の 解明を目的としている。2004年冬期にH2Aロケットのピギーバックとして 高度680kmの極軌道(1030 - 2230 MLT)に投入される。我々は、それに搭載 される多波長オーロラカメラ（Multi-spectral Auroral Camera; MAC）の 開発を進めている。
MACによるオーロラ観測の特長を以下に示す。（1) 3つのCCDと干渉フィルター （N2+(1N) 427.8 nm, OI 557.7 nm, N2(1P) 670 nm）による、3波長狭帯域 イメージング観測。（2）粒子同時計測モード時は、磁力線フットポイント 近傍の約110x110kmの範囲を約1.7km、120msecの空間・時間分解で撮像。 （3）高度分布モード時は、衛星から約2000km離れたリム方向の270x270kmの 範囲を約4km、1secの空間・時間分解で撮像。
現在はフライトモデル（FM)フェーズであり、FMを用いた電気等の各種試験を 行っている（小淵他（本学会）を参照）。今回、微細なオーロラ発光を 捉えるのに不可欠な、高精度光学系の開発、調整とその性能評価について、 詳細に報告する。
光学系は、合成石英レンズ６枚から構成されるf=50mm直焦点で、最前面には 耐放射線用の石英板と干渉フィルタが配置される。レンズ単体試験では、 視野全面(7.6度)で歪曲収差が0.5%以下であること、スポットサイズ直径が ～20μm以下であることが測定された。これは、オーロラ撮像時の１ビン (16x16ピクセル)のサイズ（～100μm）より十分小さく、観測要求を満たす ことが分かった。
　 さらに、レンズ部をカメラ筐体に取り付け、CCDとの光軸、アライメント ならびにフォーカス位置調整を行う必要があり、そのための試験装置を 開発する。これは、コリメータ部とカメラステージ部から構成される。 すなわち、コリメータから射出された白色平行光を、レンズに対して水平と 垂直の両方向のいくつかの角度で入射させる機能を持ち、MACに限らず 光学系一般の調整に利用できる。この試験装置には、色収差の無視できる 白色平行光を射出することと、カメラ側入射角を変えるためのステージを 設けることが求められる。
これにより得られた画像から、レンズ-カメラ筐体間、またはCCD基板- カメラ筐体間に挟むシムの量を決定する。また、最終的には調整後に 性能評価試験を行い、レンズ単体試験結果との比較を行うことで、光学系の 精度を検討する。

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