グラナート (宇宙望遠鏡)

国際天体物理学望遠鏡「グラナート」

国際天体物理学望遠鏡「グラナート」（GRANAT）は、ソビエト連邦（後のロシア）が中心となり、フランス、デンマーク、ブルガリアとの協力で開発された宇宙望遠鏡です。1989年12月1日にプロトンロケットで打ち上げられ、約9年間運用されました。

概要

グラナートは、X線からガンマ線までの広いエネルギー範囲で宇宙を観測するために設計されました。搭載された7つの観測装置は、硬X線や軟ガンマ線の画像化、ガンマ線バーストの研究、X線源の分光観測など、多様な観測を可能にしました。主要な観測装置であるSIGMAは、硬X線と軟ガンマ線の両方を画像化することができ、PHEBUSはガンマ線バーストなどの一時的な現象の観測に特化していました。

宇宙機

グラナートは、3軸安定化されたベネラ級宇宙船をベースとしており、ラヴォーチキン記念科学製造合同によって製造されました。アストロン望遠鏡の設計を基にしており、当初は「アストロン2」とも呼ばれていました。質量は4.4トンで、うち2.3トンが国際科学機器でした。高さ6.5メートル、全長8.5メートルの太陽電池を持ち、科学機器に供給できる電力は約400Wでした。

発射と軌道

1989年12月1日、カザフスタンのバイコヌール宇宙基地からプロトンロケットで打ち上げられました。遠地点200,000km、近地点2,000km、軌道傾斜角51.5度の高偏心軌道に投入されました。この軌道は、太陽や月の重力の影響で軌道傾斜角が増加し、離心率が減少する特性を持っていました。その結果、1994年9月の観測終了時には、軌道はほぼ円形になっていました。当初、4日間の公転周期のうち3日間が観測に費やされました。約9年間の軌道上での運用後、1999年5月25日に地球大気圏に再突入しました。

観測機器

SIGMA

フランスの宇宙線研究センターとフランス原子力庁が共同で開発した、硬X線・低エネルギーガンマ線望遠鏡です。35-1300keVのエネルギー範囲を観測し、有効面積は80cm²、視野は最大で5°x5°でした。角分解能は15arcmin、エネルギー分解能は511keVで8%でした。

ART-P

モスクワのIKI（宇宙研究所）が担当したX線望遠鏡です。4-60keVのエネルギー範囲で画像化、4-100keVで分光と時間測定を行いました。4つの同一のモジュールから構成され、各モジュールはURA符号化マスクと位置敏感型マルチワイヤ比例計数管を備えていました。各モジュールの有効面積は約600cm²、視野は1.8°x1.8°でした。

ART-S

IKIが開発したX線スペクトロメーターで、3-100keVのエネルギー範囲を観測しました。視野は2°x2°で、分光MWPCに基づいた4つの検出器で構成されていました。有効面積は10keVで2,400cm²、100keVで800cm²でした。

PHEBUS

フランスの宇宙線研究センターが開発した高エネルギー過渡現象観測装置で、100keV-100MeVのエネルギー範囲を観測しました。2つの同一の検出器で構成され、それぞれがBGO結晶とプラスチックの反同時計数ジャケットを備えていました。2つの検出器は、宇宙の全方向（4πステラジアン）を観測できるように配置されました。

WATCH

デンマーク宇宙研究所が設計した装置で、6-180keVのエネルギー範囲で光源の位置を特定することができました。回転変調コリメータを使用し、視野は0.5°でした。3つの視野で空の約75%をカバーしていました。

KONUS-B

サンクトペテルブルクのヨッフェ物理学技術研究所で設計された装置で、10keVから8MeVまでの光子を検出する7つの検出器から構成されました。これらの検出器は、ヨウ化ナトリウムシンチレーター結晶で構成され、厚さ5mmの鉛層で保護されていました。

TOURNESOL

フランスの装置で、4つの比例計数管と2つの光検出器で構成されています。比例計数管は、2keVから20MeVまでの光子を測定し、視野は6°x6°でした。光検出器は5°x5°の視野を持っていました。この装置は、高エネルギー事象のガンマ線分光だけでなく、硬エネルギーバースト源の光学対応を探すために設計されました。

科学的成果

グラナートは、銀河中心領域の詳細な画像化と分光観測、ブラックホール候補の広範な観測、X線新星の観測など、多くの成果を上げました。特に、銀河マイクロクエーサー1E1740-294やX線新星Muscae（GRS 1124-683）からの電子・陽電子消滅線の発見、ブラックホール候補のスペクトルと時間変動の研究などが重要な成果として挙げられます。また、約20個の新しいX線源（ブラックホールや中性子星の候補）を発見し、それらの名称はグラナートにちなんで「GRS」で始まるものが付けられました。代表例として、銀河系で初めて発見されたマイクロクエーサーであるGRS 1915+105やGRS 1124-683などがあります。

ソ連崩壊の影響

ソビエト連邦の崩壊は、グラナート計画に2つの問題を引き起こしました。1つは、主要な宇宙船制御センターがウクライナ領のクリミアにあるイェウパトーリヤにあったことで、政治的な困難が生じました。もう1つは、ソ連崩壊後のロシアの財政危機により、計画の継続に必要な資金を見つけることが難しくなったことです。このため、フランス国立宇宙研究センターが資金提供を主導し、計画が継続されることになりました。