地上から観測困難な“光”を捉える宇宙望遠鏡は実現可能？　10万機以上の小型衛星を活用する斬新な計画

宇宙空間内の放射源天体から届けられる光（電磁波）のなかで、地上の天文台では観測が困難な周波数帯の“光”が存在するのをご存じでしょうか。

周波数が15MHz以下の低周波電波（※1）は約50～1000km上空の「電離層（電離圏）」によって遮られることがあるため、地上の天文台では受信することが困難です。この低周波電波を観測するための宇宙望遠鏡の「集合体」を配備する構想「GO-LoW（Great Observatory for Long Wavelengths）」が、マサチューセッツ工科大学（MIT）ヘイスタック観測所のMary Knappさんが率いる研究グループによって提案されています。

※1…天文学で低周波電波（Low Frequency Radio）という用語が使われるが、周波数の範囲は明確に定められていない

低周波電波を観測できる天文台はオランダの「LOFAR（Low Freqency Array）」、米国ニューメキシコ州の「LWA（Long Wavelength Array）」、オーストラリアの「MWA（Murchison Widefield Array）」などが存在するものの、低周波電波を観測できる人工衛星はこれまでにアメリカ航空宇宙局（NASA）が運用した「エクスプローラー」38号（RAE-AあるいはRAE-1）と同49号（RAE-BあるいはRAE-2）しかないようです。

また、近年運用されている宇宙望遠鏡は「コンプトン」ガンマ線観測衛星、「SWIFT」観測衛星（ガンマ線用）、「チャンドラ」観測衛星（X線用）、「ハッブル」宇宙望遠鏡（紫外線、可視光、近赤外線用）、「スピッツァー」および「ジェイムズ・ウェッブ」宇宙望遠鏡（赤外線用）と、観測対象が低周波電波である人工衛星はありません。

研究グループによると、低周波電波の観測に対応する宇宙望遠鏡の実現にはいくつかの課題があるといいます。伝統的な宇宙望遠鏡は単一の人工衛星で構成されているため、ある箇所で故障が生じるとシステム全体が機能不全に陥る「単一障害点」という課題を抱えているようです。また、電波を捉えるアンテナの口径は対応する波長が長いほど大きくなるため、周波数が300kHz～15MHz程度の低周波電波用の口径は中分解能の場合でも数百m～数kmになってしまうといいます。