ビーナスエクスプレス
軌道上のビーナス・エクスプレス
ミッションタイプ金星探査機
オペレーター欧州宇宙機関
コスパーID2005-045A Wikidataで編集する
SATCAT番号28901
Webサイトwww.esa.int/venus​​​
ミッション期間計画：2年
最終：9年2ヶ月9日
宇宙船の特性
メーカーEADS アストリウム
打ち上げ質量1,270 kg (2,800 ポンド) [ 1 ]
乾燥質量700 kg (1,500 ポンド) [ 1 ]
ペイロード質量93 kg (205 ポンド) [ 1 ]
寸法1.5 × 1.8 × 1.4 m (4.9 × 5.9 × 4.6 フィート) [ 1 ]
力1,100ワット[ 1 ]
ミッション開始
発売日2005 年 11 月 9 日、03:33:34 UTC [ 2 ] ( 2005-11-09UTC03:33:34 ) 
ロケットソユーズFG /フレガート
発射場バイコヌール 31/6
請負業者スターセム
ミッション終了
廃棄軌道離脱
最後の接触2015 年 1 月 18 日、15:01:55 UTC [ 3 ] ( 2015-01-18UTC15:01:56 ) 
減衰日2015年1月/2月
軌道パラメータ
参照システムサイテロセントリック
ペリキテリオンの高度460 km (290 マイル) [ 4 ]
アポキテリオンの高度63,000 km (39,000 マイル) [ 4 ]
傾斜90度[ 5 ]
期間24時間[ 5 ]
金星探査機
軌道挿入2006年4月11日
ビーナス・エクスプレス・ミッションの記章
ヴィーナス・エクスプレス・ミッションのESA太陽系記章

ビーナス・エクスプレス（ VEX ）は、欧州宇宙機関（ESA）による初の金星探査ミッション。2005年11月に打ち上げられ、2006年4月に金星に到着し、金星の極軌道から科学データを継続的に送信し始めました。7つの科学機器を搭載したこのミッションの主な目的は、金星の大気の長期観測でした。これほど長期間にわたる観測は、これまでの金星探査では行われておらず、大気の力学をより深く理解するための鍵となりました。ESAは2014年12月にこのミッションを終了しました。 [ 6 ]

目的

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金星と地球は、大きさや化学組成が類似していた初期の惑星系から始まり、その歴史は劇的な変化を遂げてきました。ビーナス・エクスプレスのデータは、現在の金星の大気の構造を深く理解するだけでなく、現在の温室効果ガスの大気条件をもたらした変化の理解にも貢献することを目的としていました。このような調査は、地球の気候変動の研究に貢献します。 [ 7 ]

楽器

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ASPERA-4：「A nalyzer of SPACE Plasmas and Enetic A toms（宇宙プラズマと高エネルギー原子の分析装置） 」の略称であるASPERA-4は、太陽風と金星大気の相互作用を調査し、プラズマ過程が大気に与える影響を解明し、プラズマと中性ガスの全球分布を明らかにし、高エネルギー中性原子、イオン、電子を研究し、金星近傍環境のその他の側面を分析しました。ASPERA-4は、マーズ・エクスプレスで使用されたASPERA-3の設計を再利用したものですが、より過酷な金星近傍環境に合わせて改良されています。

MAG：この磁力計は、金星の磁場の強さと、太陽風と金星自体の影響を受けた磁場の方向を測定するために設計されました。磁気圏シース、磁気圏尾部、電離層、磁気バリアを高解像度で3次元的にマッピングし、太陽風と金星大気の相互作用を研究するASPERA-4の支援、プラズマ領域の境界の特定、そして惑星観測（金星雷の探索と特性評価など）も行います。MAGは、ロゼッタ着陸機のROMAP装置から派生​​したものです。

測定装置の1つは探査機本体に設置された。もう1つは同一のもので、長さ1メートル（3.3フィート）のブーム（炭素複合材チューブ）を展開し、探査機本体から必要な距離だけ離れた位置に置かれた。2つの冗長化された花火カッターが細いロープの輪を1つ切断し、金属バネの力を解放した。駆動された膝レバーがブームを垂直外側に回転させ、所定の位置に固定した。一対のセンサーと探査機の回転を組み合わせることでのみ、探査機は探査機自体の擾乱磁場の下にある小さな自然磁場を分解することができた。探査機が生成した磁場を特定するための測定は、地球から金星への航路上で行われた。[ 8 ] [ 9 ]磁気クリーンさが欠如していたのは、磁力計を搭載していなかったマーズ・エクスプレス探査機のバスを再利用したためである。 [ 9 ] 2点同時測定のデータと、金星エクスプレス自体が生成した干渉を特定・除去するソフトウェアを使用することで、磁気クリーンな探査機が生成した結果に匹敵する品質の結果を得ることができた。[ 9 ]

VMC：金星監視カメラは広角のマルチチャンネルCCDです。VMCは、惑星全体の画像を撮影するために設計されています。[ 10 ]可視（VIS）、紫外線（UV）、近赤外線（NIR1とNIR2）のスペクトル範囲で動作し、火山活動の探索、大気光の監視、雲頂での未知の紫外線吸収現象の分布の研究、およびその他の科学観測を行って地表輝度分布をマップします。VMCは、マーズ・エクスプレス高解像度ステレオカメラ（HRSC）とロゼッタ光学分光赤外線リモートイメージングシステム（OSIRIS）から部分的に派生しました。カメラはコダックKAI-1010シリーズの1024 x 1024ピクセルインターラインCCDをベースにしており、画像データを前処理して地球に送信される量を減らすFPGAを内蔵しています。 [ 11 ] [ 12 ] VMCを担当する研究機関のコンソーシアムには、マックス・プランク太陽系研究所、ドイツ航空宇宙センター惑星研究所、ブラウンシュヴァイク工科大学コンピュータ通信ネットワーク工学研究所が含まれていた。[ 13 ]これはマーズ・エクスプレスに搭載された視覚監視カメラの発展形であるが、それとは別物である。[ 11 ] [ 14 ]

金星監視カメラチャンネル[ 11 ]​​
VMCチャンネル中心波長スペクトル範囲
VIS513 nm503～523 nm
NIR1935 nm900～970 nm
NIR21.01μm990～1030 nm
紫外線365 nm345～385 nm

PFS：「惑星フーリエ分光計」（PFS）は、 0.9μm から45μmの波長域の赤外線で動作し、金星大気の垂直方向の光学探査を行うように設計されていた。下層大気（雲高度100キロメートルまで）の3次元温度場を地球規模で長期監視するはずだった。さらに、存在する可能性はあるが未検出の微量大気成分の探索、大気エアロゾルの分析、地表と大気間の交換プロセスの調査を行うはずだった。設計はマーズ・エクスプレスの分光計をベースにしていたが、ビーナス・エクスプレス・ミッションに最適な性能になるように改良された。しかし、PFSは展開中に故障し、有用なデータは送信されなかった。[ 15 ]

SPICAV：「金星大気の特性調査のためのSP分光計」（SPICAV）は、赤外線および紫外線波長の放射を分析するために使用された撮像分光計です。これは、マーズ・エクスプレスに搭載されたSPICAM機器から派生したものです。しかし、 SPICAVにはSOIR（赤外線掩蔽）と呼ばれる追加チャンネルがあり、赤外線で金星の大気を通して太陽を観測するために使用されました。

VIRTIS：「可視・赤外線熱画像分光計」（VIRTIS）は、電磁スペクトルの近紫外線、可視光線、赤外線領域を観測する画像分光計でした。大気圏の全層、地表温度、地表と大気の相互作用現象を分析しました。

VeRa：金星電波科学は、探査機から電波を送信し、大気圏を通過させたり、地表で反射させたりして観測する電波探査実験でした。これらの電波は地球上の地上局で受信され、金星の電離層、大気、地表の分析に用いられました。この探査機は、ロゼッタに搭載された電波科学調査装置（RSI）から派生したものです。

ミッションの歴史

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発売前

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このミッションは、マーズ・エクスプレス・ミッションの設計を再利用するために2001年に提案されました。しかし、ミッションの特性により、主に熱制御、通信、電力の分野で設計変更が行われました。たとえば、火星は金星の約2倍太陽から遠いため、宇宙船の放射加熱はマーズ・エクスプレスよりもビーナス・エクスプレスの方が4倍大きくなります。また、電離放射線環境はより過酷です。一方、太陽電池パネルの照明がより強力になることで、より多くの太陽光発電が生成されます。ビーナス・エクスプレス・ミッションでは、ロゼッタ宇宙船用に開発された予備機器もいくつか使用されます。このミッションは、D. ティトフ (ドイツ)、E. ルルーシュ (フランス)、F. テイラー (イギリス) が率いるコンソーシアムによって提案されました。

打ち上げ

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ビーナス・エクスプレスの打ち上げ予定期間は2005年10月26日から11月23日までで、当初は10月26日午前4時43分（UTC）に予定されていた。しかし、フレガート上段の断熱材に問題が発生したため、宇宙船に付着した小さな断熱材の破片を検査・除去するため、打ち上げは2週間延期された。[ 16 ]最終的に、2005年11月9日午前3時33分34秒（UTC）にカザフスタンのバイコヌール宇宙基地からソユーズFG /フレガートロケットによって打ち上げられ、地球周回軌道に投入された。そして、打ち上げから1時間36分後に金星へのトランスファー軌道に投入された。[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

宇宙で

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最初の軌道修正操作は2005年11月11日に成功裏に実行された。金星には153日間の旅を経て2006年4月11日に到着し、UTC SCETの07:10:29から08:00:42の間にメインエンジンを点火して速度を落とし、金星の重力に捕らわれて400×330,000キロメートル（250×205,050マイル）の9日間の軌道に乗れるようにした。[ 20 ]点火はドイツのダルムシュタットにあるESAの管制センター、 ESOCから監視された。ビーナス・エクスプレスが最終的な金星の周りの24時間周回軌道に到達するまでに、メインエンジンで2回、スラスタで5回、合計7回の軌道制御操作が必要となった。[ 20 ]

目標軌道上

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2006年5月7日13時31分（UTC）、ビーナス・エクスプレスは遠点から目標軌道に入りました。この時、探査機は地球から1億5,100万キロメートル（9,400万マイル）の距離にありました。この時点で、探査機は最初の軌道周回時よりも金星にかなり近い楕円軌道上を飛行していました。極軌道は金星上空250～6万6,000キロメートル（160～41,010マイル）の範囲でした。近点はほぼ北極（北緯80度）の真上にあり、探査機は金星を一周するのに24時間を要しました。

ビーナス・エクスプレスは、金星の大気と雲、プラズマ環境、そして金星の軌道上から表面特性を詳細に調査しました。また、金星表面温度の全球地図を作成しました。ビーナス・エクスプレスは、金星軌道上から地球上の生命の兆候を観測するためにも使用されました。探査機が取得した画像では、地球は1ピクセル未満の大きさで、これは他の惑星系における地球サイズの惑星の観測結果を模倣しています。これらの観測結果は、太陽系外惑星の居住可能性研究のための手法の開発に利用されました。[ 21 ]

当初のミッション期間は地球の500日（金星の恒星日で約2日）と予定されていたが、ミッションは5回延長された。最初は2007年2月28日から2009年5月上旬まで、次に2009年2月4日から2009年12月31日まで、そして2009年10月7日から2012年12月31日まで延長された。 [ 22 ] 2010年11月22日には、ミッションは2014年まで延長された。 [ 23 ] 2013年6月20日には、ミッションは最終的に2015年まで延長された。[ 24 ]

ミッション終了

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2014年11月28日、ミッションコントロールはビーナス・エクスプレスとの連絡を失った。2014年12月3日に断続的に連絡が回復したが、推進剤の枯渇が原因で、探査機を制御できなかったとみられる。[ 25 ] 2014年12月16日、ESAはビーナス・エクスプレスのミッション終了を発表した。[ 6 ]探査機からの搬送信号はまだ受信されていたが、データは送信されていなかった。ミッションマネージャーのパトリック・マーティンは、探査機が2015年1月上旬に高度150キロメートル（93マイル）以下に落下し、1月下旬または2月上旬に破壊されると予想していた。[ 26 ]探査機の搬送信号がESAによって最後に検出されたのは2015年1月18日であった。 [ 3 ]

ミッションタイムライン

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2005年11月9日から2006年12月31日までのビーナス・エクスプレスの軌道を示すアニメーション
  ビーナスエクスプレス ·   金星 ·   地球 ・   太陽
2006年4月1日から2008年4月1日までの金星周回軌道を示すアニメーション
  ビーナスエクスプレス ·   金星

発売前

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  • 2005年8月3日: Venus ExpressはフランスのトゥールーズにあるAstrium Intespace施設で最終段階のテストを完了しました。
  • 2005年8月7日:ビーナス・エクスプレスがバイコヌール宇宙基地の空港に到着。
  • 2005年8月16日: 最初の飛行検証テストが完了。
  • 2005年8月22日: 統合システムテスト3。
  • 2005 年 8 月 30 日: 最後の主要システム テストが正常に開始されました。
  • 2005 年 9 月 5 日: 電気テストが成功しました。
  • 2005 年 9 月 21 日: FRR (燃料補給準備状況レビュー) 進行中。
  • 2005年10月12日:フレガート上段ロケットとの結合が完了。
  • 2005年10月21日:フェアリング内部に汚染物質が検出され、打ち上げが延期される。
  • 2005年11月5日: 発射台に到着。
  • 2005 年 11 月 9 日: 03:33:34 UTC にバイコヌール宇宙基地から打ち上げ。

宇宙で

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  • 2005年11月11日: 最初の軌道修正操作が正常に実行されました。
  • 2006年2月17日: 到着演習のリハーサルでメインエンジンの点火に成功。[ 27 ]
  • 2006年2月24日: 2回目の軌道修正操作が正常に実行されました。
  • 2006 年 3 月 29 日: 3 回目の軌道修正操作が正常に実行され、4 月 11 日の軌道投入が予定通り完了しました。
  • 2006 年 4 月 7 日: 軌道投入操作用のコマンド スタックが宇宙船にロードされます。
  • 2006年4月11日: 金星周回軌道投入（VOI）が以下のタイムラインに従って正常に完了しました。[ 28 ]
イベント宇宙船のイベント時間（UTC）地上受信時刻（UTC）
液体沈殿段階の開始07:07:5607:14:41
VOI主エンジン始動07:10:2907:17:14
近点通過07:36:35
日食の始まり07:37:46
掩蔽開始07:38:3007:45:15
掩蔽の終わり07:48:2907:55:14
日食の終わり07:55:11
VOIバーン終了08:00:4208:07:28
  • この最初の軌道の周期は9日間でした。[ 20 ]
  • 2006年4月13日:金星探査機「ビーナス・エクスプレス」が撮影した金星の最初の画像が公開された。
  • 2006年4月20日: 遠点降下操作1を実施。軌道周期は40時間。
  • 2006年4月23日: 第2回遠点降下操作を実施。軌道周期は約25時間43分。
  • 2006 年 4 月 26 日: Apoapsis Lowering Manoeuvre #3 は、前回の ALM に対する若干の修正です。
  • 2006年5月7日:ビーナス・エクスプレスは13時31分UTCに遠点の目標軌道に入った。

目標軌道上

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  • 2006年12月14日: 南半球の最初の気温マップ。[ 29 ]
  • 2007年2月27日: ESAは2009年5月までのミッション延長に資金を提供することに同意した。[要出典]
  • 2007 年 9 月 19 日: 公称ミッション終了 (地球の 500 日) – ミッション延長の開始。
  • 2007年11月27日：ネイチャー誌に一連の論文が掲載され、初期の研究結果が発表されました。この論文では、過去に海が存在した証拠が発見されました。また、金星に雷が存在すること、そして金星では地球よりも雷が頻繁に発生することが確認されました。さらに、金星の南極には巨大な二重の大気渦が存在するという発見も報告されています。 [ 30 ] [ 31 ]
  • 2008年5月20日: VIRTIS観測装置による金星の大気中の水酸化イオン(OH)の検出が、 2008年5月発行の天文学と天体物理学誌に報告された。[ 32 ]
  • 2009年2月4日: ESAは2009年12月31日までミッション延長に資金を提供することに同意した。[要出典]
  • 2009年10月7日: ESAは2012年12月31日までミッションに資金を提供することに同意した。[要出典]
  • 2010年11月23日: ESAは2014年12月31日までミッションに資金を提供することに同意した。[要出典]
  • 2011年8月25日:金星の上層大気にオゾン層が存在すると報告された。 [ 33 ] [ 34 ]
  • 2012年10月1日:金星の大気中にドライアイスが存在する可能性のある冷たい層が存在すると報告された。 [ 35 ]
  • 2014年6月18日～7月11日：エアロブレーキ実験に成功。[ 36 ]高度131～135kmを複数回通過。[ 37 ]

ミッション終了

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  • 2014年11月28日: ミッションコントロールがビーナスエクスプレスとの連絡を失う。[ 25 ]
  • 2014年12月3日: 断続的な通信が確立され、宇宙船の燃料が切れた可能性が高いと判断されました。[ 25 ]
  • 2014年12月16日：ESAが金星探査機「ビーナス・エクスプレス」のミッション終了を宣言。[ 6 ]
  • 2015年1月18日: 宇宙船のXバンド搬送信号の最後の検出。[ 3 ]

参照

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参考文献

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  1. ^ a b c d e 「Venus Express Factsheet」 . 欧州宇宙機関. 2014年6月1日. 2017年7月5日閲覧。
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  3. ^ a b c ダニエル・スクーカ（2015年1月23日）「ビーナス・エクスプレス：最後の叫び」欧州宇宙機関。 2015年1月26日閲覧。
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さらに読む

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