準惑星の探査

中国の探査機「神梓」によるフライバイミッションの潜在的なターゲットである、 50000 クワオアとその衛星ウェイウォートの想像図。

準惑星探査とは、太陽系内のこれらの天体を研究することです。 2006年に国際天文学連合（IAU）によって冥王星が準惑星に再分類されて以来、宇宙探査はこれらの天体にますます重点を置くようになりました。

2015年には、ニューホライズンズとドーン探査機による冥王星とケレスのフライバイによって、準惑星探査における重要なマイルストーンが達成されました。[ 1 ] [ 2 ]

技術要件

準惑星の探査には大量の燃料資源が必要であり、その量は対象となる天体によって異なります。[ 3 ]しかし、長距離を移動する探査機の燃料を節約するためのさまざまな方法が開発されてきました。

ニューホライズンズなどの恒星間探査機は、高利得アンテナを使用して、遠距離から地球との通信を確保します。

太陽系外縁部の準惑星へのミッションは、綿密な計画と実行を必要とします。宇宙船の冬眠は、長期間の惑星間航行に必要なエネルギーを節約するために特に採用されます。これにより、宇宙船は航行と通信に不可欠な機能を維持しながら、長時間の航行に耐えることができます。[ 4 ] [ 5 ]

遠方の準惑星へのミッションを成功させるには、機体に十分な燃料を搭載する必要があります。これらの予備燃料は、目標の準惑星到着後の軌道調整、進路修正、そして軌道投入に不可欠です。宇宙船の推進システムは、旅の途中で遭遇する天体の重力の影響を打ち消すために、長距離にわたって必要な推力を供給する必要があります。

重力アシストは、宇宙船の軌道を最適化し、目標の準惑星へと加速させる上で極めて重要です。重力アシスト中、宇宙船は惑星や衛星などの天体の重力を利用して推進力を獲得し、余分な燃料を消費することなく軌道を変更します。これらの操作を慎重に計画することで、遠方の準惑星に到達するための移動時間と燃料消費量を大幅に削減できます。[ 6 ]

高利得アンテナは宇宙探査、特に準惑星のような遠方の天体へのミッションにおいて極めて重要です。従来のアンテナとは異なり、高利得アンテナは放射パターンを狭いビームに集中させることで、信号強度とデータ伝送速度を向上させます。この機能は、太陽系の遠隔地で無線信号が著しく減衰する場所で活動する宇宙船との途切れることのない連絡を維持するために不可欠です。高利得アンテナを活用することで、ミッションコントローラーは準惑星を探査する宇宙船から重要な科学データとテレメトリを受信し、リアルタイムの監視と運用制御を行うことができます。さらに、これらのアンテナはコマンドと指示の交換を容易にし、宇宙船が複雑な操作と科学観測を自律的に実行できるようにします。[ 7 ]

フライバイミッション

2010年代

夜明けのプログラム（2015年）

ドーン宇宙船が撮影した画像。ケレスの起伏の多い地形と、その目立つ特徴の 1 つであるアフナ山の様子が明らかになっています。

2007年9月、ドーン宇宙船はケープカナベラル宇宙発射施設17から打ち上げられ、小惑星帯の3大天体のうち4ベスタと1ケレスの探査ミッションを遂行した[ 8 ]。約4年後、ドーンは2011年7月16日にベスタの周回軌道に入った。その後、2012年9月5日にベスタ探査ミッションを終了し、ケレスへの旅を開始した[ 2 ] 。

2014年12月1日、ドーンはケレスの周囲に広がる円盤状の物体を捉えた画像を撮影した。2015年1月には、ケレスの一連の画像をストップモーションアニメーションにまとめ、低解像度でその自転を描いた。2015年1月26日以降、ドーンは地上望遠鏡で撮影されたものよりも高画質の画像を取得している[ 9 ]。2015年3月6日、ドーンはケレスの周回軌道に入った[ 2 ]。

2018年10月31日、ドーンは燃料を使い果たし、地球との通信が途絶えました。この探査機は少なくとも2038年まではケレスの周回軌道上に留まる予定です。[ 2 ]

ニューホライズンズ計画（2015年）

ニューホライズンズ探査機が35,445キロメートル（22,025マイル）の距離から撮影した冥王星の画像。複雑な窒素地質を示している。

2006年、ニューホライズンズ探査機が冥王星系の探査ミッションに向けて打ち上げられました。

2007年、ニューホライズンズは木星の重力を利用して重力アシストを実施しました。この操作により探査機の速度は4km/s（14,000km/h、9,000mph）増加し、冥王星への移動時間を3年短縮しました。[ 3 ]

2015年2月4日、ニューホライズンズは冥王星系に突入し、約2億300万キロメートル（1億2600万マイル）離れた冥王星とその衛星カロンの画像を撮影しました。2015年4月から6月にかけて、ニューホライズンズは地上望遠鏡による画像よりも高画質の画像を提供しました。[ 10 ] [ 11 ]

2015年7月14日、ニューホライズンズ探査機は18,000キロメートル離れた冥王星のクローズアップ写真を撮影しました。収集されたデータは地球に送信され、2015年9月13日に受信されました。[ 12 ] [ 13 ]

提案されたプローブ

2040年代

IHP-1（2040）

IHP-1は神梭計画（中国語：神梭）で提案された宇宙船であり、木星、準惑星クワオアー、その衛星ウェイウォートを通過してから星間空間に向かうように設計されています。[ 14 ]

IHP-1は、IHP-2および提案中のIHP-3と共に打ち上げられる予定である。[ 15 ] IHP-1は2027年12月に地球の重力アシストを利用する。その後、2029年3月に木星を通過し、太陽圏へと向かう。星間空間へ向かう途中で、2040年にクワオアとその衛星ウェイウォットに遭遇する。[ 15 ]

提案されたプローブリスト

人類の探検

冥王星の起伏の多い表面を描いた芸術家の描写。多様な地形を強調し、最大の衛星カロンを描いています。

1930年の冥王星の発見以来、準惑星の有人探査という構想は科学者たちの関心を集めてきました。広大な距離と大きな課題にもかかわらず、宇宙技術の進歩によってそのような試みは可能になる可能性があります。準惑星への植民地化は、希少で価値の高い鉱石の存在により、潜在的な経済的利益をもたらします。[ 23 ]

準惑星における採掘事業は、大きな経済的機会をもたらします。これらの天体には、炭化水素やプラチナなどの貴金属を含む希少元素や鉱物が埋蔵されている可能性があります。

注記

  1. ^ a b単一のミッションではなく、複数の独立した打ち上げ用に設計された、提案された宇宙船ファミリー。

参考文献

  1. ^ハウエル、エリザベス (2021年10月20日). 「ニューホライズンズ：冥王星とその先を探る」 . Space.com . 2024年5月27日閲覧。
  2. ^ a b c dウォール、マイク（2018年11月1日）「夜明けは終わった：NASAの先駆的小惑星帯ミッション、燃料切れ」 Space.com 。 2024年5月27日閲覧。
  3. ^ a b「冥王星に向かうニューホライズンズ宇宙船、木星からの支援を受ける」ジョンズ・ホプキンス大学APL、2007年2月28日。2014年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年5月27日閲覧。
  4. ^ボウマン、アリス（ 2010年4月25日）「宇宙船の冬眠：概念と現実、ミッション運用管理者の視点」Space Ops 2010カンファレンス。AIAA SpaceOps 2010カンファレンス。doi ： 10.2514 /6.2010-2161。ISBN 978-1-62410-164-9。
  5. ^ West, John L.; Accomazzo, Andrea; Chmielewski, Arthur B.; Ferri, Paolo (2018年6月28日).宇宙ミッションの冬眠モード設計：ロゼッタおよび冬眠モードを用いた他のパスファインディングミッションから学んだ教訓. 2018 IEEE Aerospace Conference. doi : 10.1109/AERO.2018.8396812 .
  6. ^ Shortt, David (2013年9月27日). 「重力アシスト」 .惑星協会. 2024年5月28日閲覧。
  7. ^ザイナ・モッド・ゼイン;ハムザ・アフマド。ドウィ・ペブリアンティ。マフザ・ムスタファ。ルール・ハスマ・アブドラもいない。ロディヤナ・サマド。マジヤ・マット・ノー（2020）。第11回無人システム技術全国技術セミナー：NUSYS'19 講演録スプリンガーの自然。 p. 535.ISBN​ 978-981-15-5281-6。535ページの抜粋
  8. ^ 「Expendable Launch Vehicle Status Report」 NASA、2007年5月11日。2017年6月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年11月9日閲覧。
  9. ^ 「Dawn Journal October 31」 NASA、2014年10月31日。2015年1月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年1月18日閲覧。
  10. ^ NASA (2015). 「タイムライン」 .ニューホライズンズ・ニュースセンター, ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所. 2015年7月14日閲覧。
  11. ^ Morring Jr., Frank (2015年4月29日). 「ニューホライズンズ、ハッブル宇宙望遠鏡よりも優れた解像度で冥王星の画像を配信」 . aviationweek.com . 2015年7月14日閲覧。
  12. ^ 「冥王星の日没 [スライドショー]」 . Scientific American . 2015年9月17日閲覧。
  13. ^ “Pluto 'Wows' in Spectacular New Backlit Panorama” . 2015年9月17日.オリジナルより2015年9月17日時点のアーカイブ。 2015年9月18日閲覧。
  14. ^ Jones, Andrew (2021年4月16日). 「中国、太陽系外縁部に向けて2機の宇宙船を打ち上げる」 . SpaceNews . SpaceNews . 2021年4月29日閲覧。
  15. ^ a b cウー、ウェイレン;ユウ、デンユン。黄、江川。ゾン、キウガン。ワン・チー。ユウ、グオビン。彼、ロンウェイ。王銭。カン、ヤン。孟、林志。呉、柯。彼、ジアンセン。李恵（2019-01-09）。「太陽系境界の探査」。中国科学情報です。49 (1): 1.土井: 10.1360/N112018-00273。ISSN 2095-9486。S2CID 86476811。  
  16. ^ 「第51回月惑星科学会議（2020年）」（PDF） USRA USRA 2020年2024年12月21日閲覧。
  17. ^冥王星への次なるミッションは周回機と着陸機？ナンシー・アトキンソン、 PhysOrg 2017年4月27日。
  18. ^ “冥王星とカロンのフライバイをシミュレートした新動画、冥王星への帰還ミッションを提案” . 2021年8月. 2021年9月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年9月4日閲覧。
  19. ^ 「グローバル・エアロスペース・コーポレーション、NASAに冥王星着陸船のコンセプトを提示」 EurekAlert ! 2018年7月8日閲覧。
  20. ^アンダーソン、ケネス、ベアデン、デイビッド、他 (2005年5月31日).ニューホライズンズIIレビューパネル最終報告書(PDF) (報告書).月惑星研究所.
  21. ^サベージ、ドナルド (2000年12月20日). 「NASA​​、冥王星ミッションの提案募集、外惑星探査プログラムの再構築を計画」（プレスリリース）. ワシントンD.C.: NASA . 2015年7月18日閲覧。
  22. ^ 「NASA​​、冥王星探査ミッションの作業を中止」ニューヨーク・タイムズ、2000年9月23日。 2015年7月18日閲覧。
  23. ^ Benningfield, Damond (2024年3月27日). 「準惑星は最近の地質活動の証拠を示す」 . Eos . 2024年5月27日閲覧。
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