課題
世界最大の周回観測器であり、NASA最大級の大規模無人観測器であるハッブル宇宙望遠鏡は、およそ610 km下方にある複雑な地上システムによって支えられています。この地上科学システムはさまざまな要素が複雑にからみあい、ソフトウェアシステム、コンピューター、宇宙飛行士、プログラマーなどがニューメキシコ州ホワイトサンド、メリーランド州グリーンベルト、メリーランド州ボルティモアから参画しています。
地上システムは、高性能かつ高度に体系化された中継システムによって動作します。科学データは宇宙望遠鏡からNASAの通信衛星に送られ、ついでホワイトサンドの受信局に送られます。データはつづいて商用通信衛星を介してグリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターに送信され、さらにボルティモアの宇宙望遠鏡科学研究所へと地上の回線を介して送られます。各サイトをつなぐこの地上システムを構築し日常業務を行ううえで、IMSLライブラリのルーチン類は重要な役割を果たしています。
宇宙望遠鏡科学研究所（STScI）の運営は、天文学研究大学連合（AURA：Association of Universities
for Research in Astromony）がNASAにかわって行っています。STScIの仕事は科学に関する計画作成とスケジューリング、そして科学データの処理とアーカイブ処理です。自然科学界と宇宙望遠鏡とのパイプ役を務める第一のセンターとして、研究所はたんなるオペレーションセンターでなく、十分に認知される研究機関でもあります。
世界中のプロおよびアマチュアの天文家が、宇宙望遠鏡の設備を使おうと観測時間の割り当てをSTScIに申請してきます。観測時間が決まると、天文家が立ち会いたい場合にはSTScIにて観測コンソールが提供されます。
ハッブル宇宙望遠鏡は大半の観測を自動実行します。望遠鏡に対するステップバイステップの指令は、NASAのゴダードにある科学スケジュールをもとに作成されます。新しい指令はNASAの追跡兼データ中継衛星を介して一日に数度、宇宙船に送信されます。
STScIの天文学者やプログラマーは、ハッブルの観測データを分析する特別なソフトウェアを数年かけて開発しました。その内容は、宇宙望遠鏡による天文観測の計画、実行、そして分析です。これらのプログラムはおよそ200万行あります。
ソリューション
STScI実行ソフト部門のプロジェクトエンジニアであるJoseph A. Polizzi氏は、ハッブル宇宙望遠鏡を支える地上科学システムにおいて技術改良を担当しています。
「IMSLライブラリーは地上システムの3つの重要エリアに使用されています。それらは、観測支援システム、恒星追尾カタログ作成システム、そして恒星追尾要求システムです」。（Polizzi氏）
観測支援システムでは、実際に運転を行う天文学者や職員が宇宙望遠鏡の動作を監視ならびにリアルタイム制御し、望遠鏡の各種科学測定器の工学パラメータを観測の最中に見直すこともあります。
「天文学者は、実験で得られた予備的な（未補正の）科学データも入手します。運転スケジュールがあらかじめ決まっている場合には、細かな操作を行って宇宙望遠鏡が標的を正しく捕らえるよう調整することがあります」、とPolizzi氏は語ります。
恒星追尾カタログ作成システムでは、恒星追尾データベースの構築にIMSLルーチンが使用されています。地上での観測で得られた1400枚を超える天体感光板を高分解能のデジタル式濃度計に読み込み、背景ノイズから天体が識別できるようデータを減力します。それぞれの天体は、恒星、銀河、あるいは不明のいずれかに分類され、中心の位置と等級がデータベースに記録されます。
投資対効果（ROI）
「ハッブル望遠鏡を正しく位置づけし、狙った標的に正確に向けるには、有効な恒星追尾ペアを正しく選択することが不可欠です。恒星追尾要求システムでは、指向要求に対して恒星追尾データベースから恒星追尾ペアを選択しますが、そこにIMSLルーチンが使用されています。代表的な要求は、宇宙望遠鏡のある特別な口径に対して、そしてある決まった時間および位置の制約のもとに標的を識別します。恒星追尾要求システムはまた、所定位置に対する視野に明るい天体が現れた場合に注意を発する計画システムも備えています」、とPolizzi氏は言います。
NASAと欧州宇宙機関との国際協力プロジェクトとして実施されたハッブル望遠鏡は、打ち上げ後の最初の1年で多くの成果を上げ、宇宙研究を行う一番の国際装置として貴重な存在であることが確認されました。いずれは世界中の観測者がネットワークを通じて研究所とつながり、そのデータアーカイブにキーボードからアクセスできるようになるでしょう。
将来、ハッブル望遠鏡のための新しい装置が打ち上げられれば、この地上科学システムは宇宙観測に必要な重要なサポートをひきづつき提供することになるでしょう。
