ジュノー (探査機)

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ジュノー
Juno
JUNO - PIA13746.jpg
木星に到着したジュノーの想像図
所属 アメリカ航空宇宙局 (NASA)
公式ページ www.missionjuno.swri.edu
国際標識番号 2011-040A
カタログ番号 37773
状態 運用中
目的 木星探査
観測対象 木星
打上げ場所 ケープカナベラル空軍基地 LC-41
打上げ機 アトラスV 551型
打上げ日時 2011年8月5日
16時25分 (UTC)
質量 3,625kg
発生電力 太陽電池
観測機器
MAG 磁力計
MWR マイクロ波放射計
Gravity Science 重力測定実験
JEDI エネルギー粒子検出装置
JADE オーロラ分布観測実験システム
Waves 電波実験
UVS 紫外線撮像スペクトロメーター
JIRAM 赤外線オーロラマッピング装置
JunoCam ジュノーカメラ
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ジュノー (Juno) は、中規模の太陽系探査を行うニュー・フロンティア計画の一環として2011年8月5日に打ち上げられたNASA木星探査機である。当初の打ち上げ予定は2009年6月だったが、予算の都合により延期された。2016年7月5日には木星極軌道への投入に成功した。今後は木星の組成、重力場磁場、極付近の磁気圏の詳細な調査を行う予定である。

ジュノーには、木星の衛星を発見したことで知られるイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイを記念するプレートと、ローマ神話の神ジュピターとその妻ジュノー、およびガリレオを模したLEGO人形3体が搭載されている[1]

概要[編集]

ジュノーの飛行経路。

ジュノ―は2005年6月9日ニュー・ホライズンズに続くニュー・フロンティア計画の一環として採択された木星の探査を行う宇宙探査機である。木星の調査はこれまで多く望まれていたが、一度も承認されていなかった。また類似している探査計画も採択されることはなかった。より探査内容が限定された内部構造と木星の内部動的進化(INSIDE Jupiter)案のエウロパオービターは2002年に中止された。最大の調査規模であったこのミッションは2000年代初頭に進行中であったが、資金の問題によりESAIcy Moons Explorerに変更された。

ジュノーは2011年8月5日アトラスVロケットで打ち上げられた。 2012年8月30日、地球スイングバイへ向けた最初の軌道修正が行われたが、エンジンの噴射後に推進剤の圧力が想定より高くなるトラブルが発生したため2度目の軌道修正を延期した[2]。10日後の同年9月14日に2度目の軌道修正が行われた[3]2013年10月9日、ジュノーは地球表面から558kmまで接近し、スイングバイで時速12万6000kmから時速14万kmに加速した。最接近の10分後ジュノーは何らかの故障を検知してセーフモードになり10月11日までこの状態が続いたが、軌道の変更自体は成功しジュノーは木星へ向かう軌道に乗った[4]2016年7月5日に木星を周回する軌道に入った[5][6]。53日間の軌道を3度周回し、2016年12月11日にサイエンス軌道と呼ばれる14日間の極軌道に入る予定だった。しかしジュノーのメインエンジンに問題があると懸念されたため、12月11日の軌道投入を中止し、ジュノーは木星の探査活動を53日間の軌道上で行うこととなった。今回のミッションは、木星の起源と進化を明らかにすることで、太陽系の始まりについての理解を深めることが目的とされている。

2017年2月18日、NASAはジュノーが同年2月2日に木星の南極上空を通った際に撮影した木星の写真を公開した[7]

ジュノ―は木星での37回の周回を終え、2018年2月に終了する予定だったが、NASAは2021年7月までのジュノーの運用期間延長を承認した[8]。現在、ジュノーには運用終了からデータ解析を含めたミッション終了の2022年までの資金が提供されており、これによってジュノーは主要な科学目的を達成することができる 。ジュノーは、任務を終えたとき意図的に木星の大気圏に突入させ処分することになっている。これは、ジュノーに付着している地球の微生物を生命の存在の可能性があると考えられるエウロパに持ち込み、エウロパの環境を汚染してしまう危険性を排除するためである[9]

年譜[編集]

  • 2011年8月5日 アトラスVロケットで打ち上げ。
  • 2012年8月30日 地球スイングバイへ向けた1回目の軌道修正[2]
  • 2012年9月14日 地球スイングバイへ向けた2回目の軌道修正[3]
  • 2013年10月9日 地球スイングバイ[4]
  • 2016年7月5日 木星の極軌道に入る。
  • 2017年2月18日 ジュノーが撮影した木星の写真がNASAによって公開。
  • 2021年7月30日 軌道を離脱させ木星の大気圏に突入させて処分予定[10]

観測内容[編集]

ジュノ―の主な観測内容は以下である。[11]

  • 木星大気の深部から発せられる熱放射から酸素と水素の比率を観測し、木星の水の量を測定する。木星の形成と太陽系を結びつける有力な説を区別するのに役立つ。
  • 木星の核の質量をより正確に推定することで、木星の形成と太陽系を結びつける有力な理論を区別するのにも役立つ。
  • 木星の重力場を正確にマッピングし、木星内部の質量分布を評価する。
  • 木星の磁場を正確にマッピングし、磁場の起源と構造、そして磁場が木星内部のどれほどの深さで作られているかを評価する。この実験は、ダイナモ理論の基礎物理学の理解にも役立つ。
  • 全緯度の100バール(10MPa; 1,450psi)をはるかに超える圧力に対する大気組成、温度、構造、雲の不透明度、ダイナミクスの変化をマップ化する。
  • 木星の極磁気圏とオーロラの三次元構造を特徴づけ、探査する。[12]
  • 木星の角運動量に起因するレンズ・サーリング英語版歳差運動としても知られる軌道上の慣性系の引きずりの測定[13][14]や、木星の自転につながる一般相対性理論の効果の新しいテストを行う。[15]


観測機器[編集]

ジュノ―の科学的目標は搭載された9つの観測機器から得る情報によって達成される。[16]

名称 画像 英名 (略称) 概要
磁力計 MAG(Juno).png Magnetmeter (MAG) MAGは木星の内部構造と磁場について調べるための機器である。MAGは磁力線の強さと方向を測定するフラックス・ゲートセンサ2つと磁力センサーの向きを監視するAdvanced Stellar Compass(ASC)で構成されている。MAGはほかの観測機器からの磁場の干渉を防ぐため、太陽パネルの先端に取り付けられている。
マイクロ波放射計 MWR(juno).jpg Microwave radiometer (MWR) MWRは木星の大気の構造、動きのでデータを得るために利用される機器である。また木星に含まれる水の量も測定している。この機器は6つのアンテナで構成されており、それぞれ600MHz, 1.2, 2.4, 4.8, 9.6,22GHz の周波数帯で測定を行う。異なる周波数のマイクロ波放射を測定することにより、内部の様々な層を調べることができる。
重力測定装置 GS(Juno).png Gravity Science (GS) GSは木星の重力場を測定し、木星の内部構造を明らかにする機器である。木星の内部構造の変化は木星の重力場に影響を与える。また、ジュノーの軌道にも変化を及ぼし、木星に近づくほどその変化は顕著になる。これを利用し、ジュノーは地球との通信の中で地球上に送信した信号と地球から送られてきた信号のずれにより重力を測定する。地球との通信ではXバンドKaバンドが用いられている。
エネルギー粒子検出装置 JEDI(juno).jpg Jovian Energetic Particle Detector Instrument (JEDI) JEDIは木星の特定の範囲内のエネルギー、角度、イオンの種類(水素、ヘリウム、酸素、硫黄)を検出する機器である。マイクロチャンネルプレートとフォイル層を利用した3つの同一の検出器で構成されている。400keV(キロ電子ボルト)から500keVの電子と20keVから1000keVのイオンを検出できる。
オーロラ分布観測実験システム JADE(juno).jpg Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) JADEは木星のオーロラを生み出す電子やイオンを検出するセンサーである。木星のオーロラを生み出すプロセスと木星の磁気圏の3次元地図の作成に役立てられる。4つのセンサーで構成されており、そのうち3つはジュノ―の取り巻く空間の電子を、残り1つは正に帯電する水素、ヘリウム、酸素、硫黄のイオンを識別する。高エネルギー帯を測定するJEDIに比べ、JADEは低エネルギー帯で測定を行う。
電波実験装置 Wave(juno).jpg Waves Wavesは電波とプラズマ波を研究するための機器である。この機器は木星の大気、磁場、磁気圏の間の相互作用を解明し、木星のオーロラの発生機構を明らかにするように設計されている。50Hzから40MHzの無線周波数、50Hzから20kHzまでの磁場を検出する。ダイポールアンテナと磁気サーチコイルの2つの主要センサがある。
紫外線撮像スペクトロメーター UVS(juno).jpg Ultraviolet Spectrograph (UVS) UVSは木星のオーロラを赤外線で撮影する機器である。JADEやJEDIと組み合わせることでオーロラ、大気に衝突する粒子、惑星全体の磁気圏との関係を理解するために利用される。UVSは70~200ナノメートルの波長範囲における紫外線光子に敏感に反応する。
赤外線オーロラマッピング装置 JIRAM(juno).jpg Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) JIRAMは、木星のオーロラや大気を至近距離から観測するために設計された赤外線分光器である。地球の57倍の気圧である雲の上から50~70㎞の深さの大気を探査することができる。ホスフィンメタン、アンモニア、水を測定する。
ジュノーカメラ JunoCam(juno).jpg JunoCam JunoCamはジュノーに搭載されているカラーカメラである。JunoCamは特に一般の人を対象にして搭載されており、ジュノーミッションの科学機器の一つとしては含まれない。JunoCamの広角カメラは1ピクセルあたり最大25㎞の解像度で撮影する。JunoCamで撮られた画像はジュノ―ミッションのwebサイトで公開され一般の人がカラー画像に加工することができるようになっている。木星を取り囲む高エネルギー粒子が電子機器に損傷を与え装置を停止せざるを得ないことが予想されていたが、2020年9月時点でも動作し続けている。

特徴[編集]

ジュノーの観測機器

木星以遠を調査する惑星探査機としては初めて、原子力電池 (RTG) ではなく太陽電池パネルで電力を得るシステムを採用した[17]。 木星軌道では地球軌道で得られる太陽エネルギーの4%しか得ることができないため、3枚の大型の太陽電池パネルを展開して必要な電力を確保する。もし、地球軌道で使えば12-14kWの電力が得られるが、木星軌道では486Wの発電量となる[18][19]

画像[編集]

出典[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ “LEGOフィギュアが木星探査機の乗組員に”. WIRED. http://wired.jp/2011/08/04/legoフィギュアが木星探査機の乗組員に/ 2011年11月3日閲覧。 
  2. ^ a b “Jupiter-Bound Probe's Maneuver in Deep Space Delayed”. SPACE.COM. (2012年9月5日). http://www.space.com/17460-juno-jupiter-spacecraft-engine-maneuver-delay.html 2012年9月6日閲覧。 
  3. ^ a b “Juno's Two Deep Space Maneuvers are 'Back-To-Back Home Runs'”. NASA. (2012年9月17日). http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2012-291&rn=news.xml&rst=3519 2012年12月24日閲覧。 
  4. ^ a b “NASA Jupiter Probe Recovers from Earth Flyby Glitch”. SPACE.COM. (2013年10月14日). http://www.space.com/23189-juno-jupiter-spacecraft-glitch-recovery.html 2013年10月16日閲覧。 
  5. ^ 探査機「ジュノー」、木星上空に到達 2016年07月05日 11時04分読売新聞2016年7月5日閲覧
  6. ^ NASA探査機「ジュノー」、木星到達 構造や磁場観測 2016/7/5 12:03 (2016/7/5 13:05更新) 日本経済新聞2016年7月5日閲覧
  7. ^ 木星の南極上空から見た嵐、無人探査機「ジュノー」が撮影 AFP(2017年2月19日)2017年2月19日閲覧
  8. ^ NASA Re-plans Juno’s Jupiter Mission NASA (2018年6月7日) 2020年10月25日閲覧
  9. ^ “Juno slingshots past Earth on its way to Jupiter”. Iowa Now. (2013年10月7日). http://now.uiowa.edu/2013/09/juno-slingshots-past-earth-its-way-jupiter 2014年2月11日閲覧。 
  10. ^ https://pds.jpl.nasa.gov/ds-view/pds/viewMissionProfile.jsp?MISSION_NAME=JUNO
  11. ^ Jupiter Awaits Arrival of Juno”. 2020年10月29日閲覧。
  12. ^ Juno Science Objectives”. University of Wisconsin–Madison英語版. 2015年9月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月21日閲覧。
  13. ^ Iorio, L. (August 2010). “Juno, the angular momentum of Jupiter and the Lense–Thirring effect”. New Astronomy英語版 15 (6): 554–560. arXiv:0812.1485. Bibcode2010NewA...15..554I. doi:10.1016/j.newast.2010.01.004. 
  14. ^ Helled, R.; Anderson, J.D.; Schubert, G.; Stevenson, D.J. (December 2011). “Jupiter's moment of inertia: A possible determination by Juno”. Icarus (journal)英語版 216 (2): 440–448. arXiv:1109.1627. Bibcode2011Icar..216..440H. doi:10.1016/j.icarus.2011.09.016. 
  15. ^ Iorio, L. (2013). “A possible new test of general relativity with Juno”. Classical and Quantum Gravity 30 (18): 195011. arXiv:1302.6920. Bibcode2013CQGra..30s5011I. doi:10.1088/0264-9381/30/19/195011. 
  16. ^ Jupiter Orbit Insertion NASA 2020年10月25日閲覧
  17. ^ “ULA Atlas V launches NASA’s Juno on a path to Jupiter”. NASASpaceflight.com. (2011年8月5日). http://www.nasaspaceflight.com/2011/08/ula-atlasv-nasa-juno-jupiter/ 2014年2月11日閲覧。 
  18. ^ “Juno Spacecraft Information”. Spaceflight101.com. http://www.spaceflight101.com/juno-spacecraft-information.html 2014年2月11日閲覧。 
  19. ^ “Radiation: Lessons Learned”. ESA. http://sci.esa.int/science-e/www/object/doc.cfm?fobjectid=46360 2014年2月11日閲覧。 

関連項目[編集]

外部リンク[編集]