土星の探査

土星の探査は、無人探査機のみによって行われてきた。3回のミッションはフライバイであり、土星系に関する知識の基盤が拡大された。 1997年に打ち上げられたカッシーニ・ホイヘンス宇宙船は、2004年から2017年まで軌道上にいた。^{[1] [2]}

太陽系外縁部（土星を含む）への過去および今後のミッションのリストは、「外惑星へのミッションのリスト」の記事でご覧いただけます。

パイオニア11号は1979年9月に初めて土星を訪れた。土星の雲層の最上部から2万キロメートル（1万2000マイル）以内を飛行した。土星とその衛星のいくつかについて低解像度の画像が撮影されたが、画像の解像度は表面の特徴を判別するには不十分だった。探査機はリングも調査し、薄いFリングや、リングの暗い隙間が太陽の方向から見ると明るく見える、つまりそこに物質がないわけではないという発見があった。パイオニア11号はまた、タイタンの温度を250 Kと測定した。^[3]

1980 年 11 月、ボイジャー 1 号探査機が土星系を訪れました。この探査機は、土星、環、衛星の高解像度画像を初めて送信しました。さまざまな衛星の表面の特徴が初めて確認されました。タイタンには厚い大気があることが以前に発見されていたため、ジェット推進研究所のボイジャー管制官は、ボイジャー 1 号がタイタンに接近することを決定しました。これにより、衛星の大気に関する知識が大幅に増加しましたが、可視波長ではタイタンの大気を透過できないことも判明したため、表面の詳細は確認できませんでした。また、フライバイにより探査機の軌道が太陽系の平面から外れ、ボイジャー 1 号は天王星、海王星、冥王星の惑星グランドツアーを完了できませんでした。

ほぼ 1 年後の 1981 年 8 月、ボイジャー 2号は土星系の調査を続けました。土星の衛星のよりクローズアップした画像や、環の変化の証拠が取得されました。ボイジャー 2 号は、温度と密度のプロファイルを測定するために、レーダーで土星の上層大気を探査しました。ボイジャー2号は、土星の最高レベル (圧力 7 キロパスカル) の温度が 70 K (-203 °C) (つまり、絶対零度より 70 度高い) であるのに対し、測定された最深レベル (120 キロパスカル) では温度が 143 K (-130 °C) まで上昇することを発見しました。北極は 10 K低いことがわかりましたが、これは季節的なものかもしれません。残念ながら、フライバイ中、探査機の回転式カメラ プラットフォームが数日間動かなくなり、予定していた画像がいくつか失われました。土星の重力を利用して、宇宙船の軌道を天王星に向けました。

探査機は、惑星の環の近くまたは環の中を周回するいくつかの新しい衛星を発見し、確認した。また、環の中に小さなマクスウェルギャップとキーラーギャップがあることも発見した。

2004 年 7 月 1 日、カッシーニ・ホイヘンス宇宙船は SOI (土星軌道投入) 操作を実行し、土星の周回軌道に入りました。SOI の前に、カッシーニはすでに土星系を広範囲に調査していました。2004 年 6 月には、フェーベに接近してフライバイを行い、高解像度の画像とデータを送信しました。

探査機は、2004 年 12 月 25 日にホイヘンス探査機を放出する前に、タイタンへのフライバイを 2 回行いました。ホイヘンスは2005 年 1 月 14 日にタイタンの表面に降下し、大気圏への降下中および着陸後に大量のデータを送信しました。2005 年中、カッシーニはタイタンおよび氷衛星へのフライバイを複数回行いました。

2006年3月10日、NASAはカッシーニ探査機が土星の衛星エンケラドゥスで間欠泉として噴出する液体の水の貯留層の証拠を発見したと報告した。^[4]

2006年9月20日、カッシーニ探査機が撮影した写真により、土星の明るい主環の外側、G環とE環の内側に、これまで発見されていなかった惑星環が明らかになった。^[5]

2006 年 7 月、カッシーニはタイタンの北極付近に炭化水素湖が存在する最初の証拠を観測し、2007 年 1 月にそれが確認されました。2007 年 3 月、タイタンの北極付近の追加画像で炭化水素の「海」が発見され、その最大のものはカスピ海とほぼ同じ大きさでした。

2009年、探査機は4つの新しい衛星を発見し、確認した。その主なミッションは、探査機が土星の周りを74周した2008年に終了した。2010年、探査機は最初の延長ミッションであるカッシーニ・エクイノックス・ミッションを開始した。2回目のミッション延長であるカッシーニ・ソルスティス・ミッションは、2017年9月まで続いた。 ^[6]このミッションは、土星の大気圏への計画的な突入後、2017年9月15日に終了した。 ^{[1] [2]}

2024年に打ち上げが予定されている中国のCNSAの2機の星間エクスプレス宇宙船には、土星へのフライバイが含まれる可能性がある。 ^{[7] [8]} NASAのドラゴンフライ宇宙船は、土星系を訪問するために2028年に打ち上げられ、衛星タイタンへの着陸を目的としている。^[9]

タイタン土星システムミッション（TSSM）は、土星とその衛星^[10]タイタンとエンケラドゥスを探査するためのNASA / ESA共同提案であった。これらの衛星では、最近のカッシーニ-ホイヘンスミッションによって多くの複雑な現象が明らかになった。TSSMは、資金獲得をめぐってエウロパ木星システムミッション提案と競合していた。2009年2月、ESA/NASAはTSSMよりもEJSMミッションを優先すると発表されたが^{[11] [12]、} TSSMは後の打ち上げ日に向けて引き続き検討される。タイタン土星システムミッション（TSSM）は、ESAのタイタンおよびエンケラドゥスミッション（TandEM）とNASAのタイタンエクスプローラ2007フラッグシップ研究を統合して作成された。

土星系への他の提案されたミッションは以下のとおりです。

• 2010 JPL:エンケラドゥスとタイタンへの旅(JET) ^[13]
• 2011年タイタン海探査機（TiME）は、衛星タイタンのメタン湖を探索する水上着陸機です。このミッションには、NASAディスカバリー計画の一環として詳細な概念研究を行うために、2011年5月に300万ドルが与えられました。
• 2012 DLR：エンケラドゥス探査機（EnEx）、氷のほくろを観測した着陸機。^[14]
• 2012 JPL:エンケラドス生命探査(LIFE) サンプルリターン。^{[15] [16] [17]}
• 2015 JPL:エンケラドゥス生命探査機(ELF) ^[18]
• 2020応用物理学研究所：エンケラドゥス・オービランダー^[19]

• 水星の探査
• 金星探査
• 火星探査
• 木星の探査
• 天王星の探査
• 海王星の探査

• ハンヌ・カルトトゥーネン。他。 (1996)、Fundamental Astronomy (第 3 版)、ニューヨーク: Springer、ISBN 978-3-540-60936-0、 2012年2月21日閲覧。
• NASA/JPL–Caltech (2010年10月18日)。「ボイジャーの科学的成果: 土星」。voyager.jpl.nasa.gov 。2012年2月21日閲覧。

• NASAの土星探査機カッシーニ