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 ドーン宇宙船のイラスト | |||||||||
| ミッションタイプ | ベスタ/ケレス探査機 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| オペレーター | NASA /ジェット推進研究所 | ||||||||
| コスパーID | 2007-043A | ||||||||
| SATCAT番号 | 32249 | ||||||||
| Webサイト | 科学.nasa.gov | ||||||||
| ミッション期間 | 11年1ヶ月5日[1] [2] | ||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||
| メーカー | 軌道科学[3] JPL UCLA | ||||||||
| 打ち上げ質量 | 1,217.7 kg (2,684.6 ポンド) [4] | ||||||||
| 乾燥質量 | 747.1 kg (1,647.1 ポンド) [4] | ||||||||
| 寸法 | 1.64 × 19.7 × 1.77 m (5.4 × 65 × 5.8 フィート) [4] | ||||||||
| 力 | 1AUで10kW [4] 3AUで1.3kW [5] | ||||||||
| ミッション開始 | |||||||||
| 発売日 | 2007 年 9 月 27 日、11:34 UTC [6] | ||||||||
| ロケット | デルタ II 7925H D-327 | ||||||||
| 発射場 | ケープカナベラル SLC-17B | ||||||||
| 請負業者 | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス | ||||||||
| ミッション終了 | |||||||||
| 廃棄 | 廃止 | ||||||||
| 最後の連絡 | 2018年10月30日[7] | ||||||||
| 減衰日 | 2038年頃[8] | ||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||
| 参照システム | セレス | ||||||||
| 政権 | 非常に楕円形 | ||||||||
| 半長軸 | 2,475.1356 km (1,537.9780 マイル) [9] | ||||||||
| 偏心 | 0.7952 [9] | ||||||||
| 近点高度 | 37.004 km (22.993 マイル) | ||||||||
| 遠点高度 | 3,973.866 km (2,469.246 マイル) | ||||||||
| 傾斜 | 76.1042° [9] | ||||||||
| 期間 | 1,628.68分[9] | ||||||||
| ラーン | −79.4891° [9] | ||||||||
| 近点引数 | 164.1014° [9] | ||||||||
| エポック | 2018 年 10 月 30 日、00:00:00 UTC [9] | ||||||||
| 火星のフライバイ | |||||||||
| 最接近 | 2009年2月18日 00:27:58 UTC [6] | ||||||||
| 距離 | 542 km (337 マイル) [6] | ||||||||
| 4 ベスタ探査機 | |||||||||
| 軌道投入 | 2011年7月16日 04:47 UTC [10] | ||||||||
| 軌道離脱 | 2012 年 9 月 5 日、06:26 UTC [6] | ||||||||
| 1 ケレス探査機 | |||||||||
| 軌道投入 | 2015年3月6日 12:29 UTC [6] | ||||||||
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 夜明けのミッションパッチ | |||||||||
ドーンは、2007年9月にNASAによって打ち上げられた引退した宇宙探査機で、小惑星帯の3つの既知の原始惑星のうち2つ、ベスタとケレスを調査する任務を負っている。 [1] NASAのディスカバリー計画の9番目の任務を遂行するため、ドーンは2011年7月16日にベスタの周回軌道に入り、2012年後半にケレスに向けて出発する前に14か月の調査任務を完了した。 [11] [12]ドーンは2015年3月6日にケレスの周回軌道に入った。 [13] [14] 2017年、NASAは計画されていた9年間の任務を、探査機のヒドラジン燃料の供給が枯渇するまで延長すると発表した。 [15] 2018年11月1日、NASAはドーンのヒドラジンが枯渇し、任務が終了したと発表した。放置された探査機は、ケレスの周りを安定して周回している。 [16]
ドーンは2つの地球外天体を周回した最初の宇宙船であり、[17]ベスタまたはケレスを訪れた最初の宇宙船であり、準惑星を周回した最初の宇宙船でもある。[18]
ドーンのミッションはNASAのジェット推進研究所によって管理され、宇宙船のコンポーネントはイタリア、ドイツ、フランス、オランダのヨーロッパのパートナーによって提供されました。[19]これはイオン推進を使用したNASA初の探査ミッションであり、イオン推進により2つの天体の軌道に出入りすることができました。ボイジャー計画などの化学エンジンで駆動するロケットを使用した以前のマルチターゲットミッションはフライバイに限定されていました。[5]
プロジェクトの歴史
技術的背景
米国で最初の実用的なイオンスラスタは、 1959年にオハイオ州にあるNASAのグレン研究センターでハロルド・R・カウフマンによって構築されました。このスラスタは、水銀を推進剤とするグリッド型静電イオンスラスタの一般的な設計に似ていました。1960年代にはエンジンの弾道テストが行われ、1964年にはスペース・エレクトリック・ロケット・テスト1（SERT 1）に搭載された弾道飛行でエンジンがテストされました。エンジンは予定通り31分間正常に動作し、その後地球に落下しました。[22]このテストに続いて、1970年に軌道テストSERT-2が行われました。
NASAが1998年に打ち上げたディープ・スペース1 （DS1）は、科学ミッションでキセノン推進イオンスラスタの長期使用を実証し、 [23] NSTAR 静電イオンスラスタを含む多くの技術を検証したほか、小惑星や彗星のフライバイも行いました。[24]イオンスラスタに加えて、DS1で検証された他の技術の中には、ドーンでは長距離通信に使用されている小型深宇宙トランスポンダがありました。 [24]
ディスカバリープログラムの選択
ディスカバリー計画の募集には26件の提案が提出され、当初の予算は3億ドルとされていた。[25] 2001年1月、フェーズAの設計研究のために準決勝に残った3つの計画が選考から外れた。ドーン、ケプラー、INSIDE Jupiterである。[26] 2001年12月、NASAはディスカバリー計画にケプラーとドーンのミッションを選んだ。[25]両ミッションとも当初は2006年の打ち上げに選ばれた。[25]
キャンセルと復帰
ドーンのミッションの状況は何度か変わった。プロジェクトは2003年12月に中止され、[27] 2004年2月に再開された。2005年10月、ドーンの作業は「一時停止」モードとなり、2006年1月には、NASAがその状況に関して新たな発表をしていないにもかかわらず、ミッションは「無期限延期」と報道された。[28] 2006年3月2日、ドーンはNASAによって再び中止された。[29]
宇宙船の製造元であるオービタル・サイエンシズ社はNASAの決定に異議を唱え、新しい市場分野での経験を積むため、利益を放棄し、宇宙船を原価で製造することを提案した。その後NASAはキャンセルを再検討し、[30] 2006年3月27日、ミッションは結局キャンセルされないことが発表された。[31] [32] 2006年9月の最終週に、ドーン・ミッションの機器ペイロードの統合が完全に機能するようになった。当初の予測費用は3億7,300万ドルだったが、コスト超過により、2007年のミッションの最終費用は4億4,600万ドルに膨れ上がった。[33] クリストファー・T・ラッセルがドーン・ミッションチームのリーダーに選ばれた。
科学的背景
ドーン計画は、小惑星帯にある2つの大きな天体を研究して太陽系の形成に関する疑問に答え、また深宇宙におけるイオン推進装置の性能を試験するために計画された。 [1]ケレスとベスタは対照的な原始惑星として選ばれた。ケレスは明らかに「湿った」（つまり氷で冷たい）惑星で、ベスタは「乾燥した」（つまり岩石）惑星で、木星の形成によってその集積は終了した。この2つの天体は、太陽系の岩石惑星と氷天体の形成、および岩石惑星がどのような条件下で水を保持できるかという科学的理解の架け橋となる。 [34]
国際天文学連合(IAU) は2006 年 8 月 24 日に惑星の新しい定義を採択し、小さすぎて「軌道近傍から他の軌道物質を排除」しても惑星の資格を得られない楕円体の世界を表す「準惑星」という用語を導入しました。ドーンは準惑星を調査する最初のミッションであり、2015 年 7 月にニューホライズンズ探査機が冥王星に到着する数か月前にケレスに到着しました。
ケレスは小惑星帯の全質量の3分の1を占める。そのスペクトル特性は、水分を多く含む炭素質コンドライトに似た組成を示唆している。[35]小惑星帯の質量の10分の1を占める、より小型で水分の少ないアコンドライト 小惑星ベスタは、著しい加熱と分化を経験している。金属核の兆候、火星のような密度、月のような玄武岩の流れが見られる。[36]
入手可能な証拠は、両方の天体が太陽系の歴史の非常に初期に形成されたことを示し、それによって地球型惑星の形成時からの出来事とプロセスの記録を保持している。ベスタから来たと考えられる隕石片の放射性核種年代測定は、ベスタが300万年かそれ以下で急速に分化したことを示唆している。熱進化研究は、ケレスがCAI （太陽系起源の最も古い既知の天体）の形成から300万年以上後のいつか後に形成されたに違いないことを示唆している。[36]
さらに、ベスタは太陽系の多くの小さな天体の源であると思われる。ほとんどの（すべてではないが）V型 地球近傍小惑星と一部の外側メインベルト小惑星は、ベスタに似たスペクトルを持っているため、ベストイドとして知られている。地球上で発見された隕石サンプルの5％、ハワード石・ユークライト・ダイオジェナイト（HED）隕石は、ベスタとの衝突の結果であると考えられている。
ケレスは分化した内部構造を持っていると考えられている。[37]扁平な形状は未分化天体としては小さすぎるため、岩石の核とその上の氷のマントルで構成されていると考えられる。[37]科学者がアクセスできるベスタからのサンプルの大規模なコレクションがあり、1,400個を超えるHED隕石の形で、ベスタの地質学的な歴史と構造に関する洞察が得られる。ベスタは、金属鉄ニッケル核と、その上にある岩石のオリビンマントルおよび地殻で構成されていると考えられている。[39] [40] [41]
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ドーンによるケレスの最初のカラーマップ（誇張された色、2015 年 3 月）
目的
夜明け ・ 地球 ・ 火星 · 4 ベスタ · 1 セレス
ドーン計画の目的は、形成以来そのまま残っている最大の原始惑星2つを詳細に調査することで、太陽系最初期の状況とプロセスを特徴づけることだった。[1] [ 42]
ミッションは終了しましたが、データの分析と解釈は今後何年も続くでしょう。ミッションが取り組む主な問題は、惑星の進化を決定する上でのサイズと水の役割です。[42]ケレスとベスタは、原始惑星の中で最も質量が大きい2つであるため、この問題を解決するのに非常に適した天体です。ケレスは地質学的に非常に原始的で氷に覆われていますが、ベスタは進化しており岩石です。それらの対照的な特徴は、初期太陽系の2つの異なる領域で形成されたことに起因していると考えられています。[42]
このミッションには、3つの主要な科学的動機がある。第一に、ドーンのミッションは太陽系の起源の最も初期の瞬間を捉えることができ、これらの天体が形成された条件についての洞察を与える。第二に、ドーンは地球型惑星が形成された構成要素の性質を決定し、この形成に関する科学的理解を深める。最後に、ドーンは、非常に異なる進化の道をたどった2つの小さな惑星の形成と進化を比較し、科学者がその進化を制御する要因を決定できるようにする。[42]
楽器
NASAのジェット推進研究所は、ミッションの全体的な計画と管理、飛行システムと科学的ペイロードの開発を提供し、イオン推進システムを提供した。オービタル・サイエンシズ・コーポレーションは、同社の最初の惑星間ミッションとなる宇宙船を提供した。マックス・プランク太陽系研究所とドイツ航空宇宙センター（DLR）はフレーミングカメラを提供し、イタリア宇宙庁はマッピング分光計を提供し、ロスアラモス国立研究所はガンマ線と中性子分光計を提供した。[5]
- フレーミングカメラ（FC） – 冗長化された2台のフレーミングカメラが飛行しました。それぞれ、焦点距離150 mmのaf/7.9屈折光学系を使用しました。[43] [44]フレーム転送電荷結合素子（CCD）であるThomson TH7888A [44]は、焦点面に1024 × 1024の感度93μradピクセルを備え、5.5° x 5.5°の視野を撮影します。8ポジションのフィルターホイールにより、パンクロマティック（クリアフィルター）とスペクトル選択イメージング（7つの狭帯域フィルター）が可能です。最も広いフィルターでは、400～1050 nmの波長でイメージングできます。FCコンピューターは、LEON2コアと8 GiBのメモリを備えたカスタムの耐放射線性 ザイリンクスシステムです。[44]カメラは、ベスタでは17m/ピクセル、セレスでは66m/ピクセルの解像度を提供しました。[44]フレーミングカメラは科学研究と航行の両方に不可欠であったため、ペイロードには冗長性のために物理的に分離された2つの同一カメラ（FC1とFC2）が搭載され、それぞれ独自の光学系、電子回路、構造を備えていました。[5] [45]
- 可視赤外線 分光計(VIR) – この機器は、ロゼッタおよびビーナスエクスプレス宇宙船 で使用された可視赤外線熱画像分光計を改良したものです。土星探査機カッシーニの可視赤外線マッピング分光計の伝統を受け継いでいます。分光計の VIR スペクトルフレームは 256 (空間) × 432 (スペクトル) で、スリット長は 64 mradです。マッピング分光計には 2 つのチャネルが組み込まれており、どちらも単一の格子によって供給されます。CCD は 0.25 ～ 1.0 μm のフレームを生成し、約 70 K に冷却された HgCdTe フォトダイオードのアレイは 0.95 ～ 5.0 μm のスペクトルをカバーします。[5] [46]
- ガンマ線・中性子検出器（GRaND）[47] – この機器は、ルナ・プロスペクターとマーズ・オデッセイの宇宙ミッションで飛行した同様の機器に基づいています。非常に広い視野を持つ21個のセンサーがありました。[43]これは、ベスタとケレスの表面上部1メートルにおける主要な岩石形成元素（酸素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カルシウム、チタン、鉄）とカリウム、トリウム、ウラン、水（水素含有量から推定）の存在量を測定するために使用されました。[48] [49] [50] [51] [52] [53]
このミッションでは磁力計とレーザー高度計の搭載が検討されたが、最終的には飛行しなかった。[54]
仕様
寸法
太陽電池アレイを格納した発射位置では、ドーン宇宙船の幅は2.36メートル（7.7フィート）です。太陽電池アレイを完全に展開すると、ドーンの幅は19.7メートル（65フィート）になります。[55]太陽電池アレイの総面積は36.4平方メートル（392平方フィート）です。 [ 56]メインアンテナの直径は5フィート（1.24メートル）です。[17]
推進システム
ドーン宇宙船は、ディープ・スペース1宇宙船で使用されているNSTAR技術から派生した3つのキセノン イオンスラスタによって推進され、[57]一度に1つずつ使用されました。それらの比推力は3,100秒で、90mNの推力を生み出します。 [58]イオン推進スラスタを含む宇宙船全体は、ダッチスペース社製の10kW（1AU）三接合ガリウムヒ素太陽光発電アレイによって駆動されました 。 [ 59 ] [ 60 ]ドーンは、ベスタへの接近のために247kg（545ポンド）のキセノンを割り当てられ、ケレスに到達するためにさらに112kg（247ポンド）を搭載しました。[61 ] これは、搭載されている推進剤の総容量425kg（937ポンド）のうちの1つです。[62]ドーンは搭載した推進剤により、ミッション中に約11km/sの速度変化を達成した。これは、打ち上げロケットから分離した後、搭載した推進剤で達成したこれまでの宇宙船の速度変化をはるかに上回るものだった。 [61]しかし、推力は非常に穏やかで、ドーンを時速0マイルから60マイル（96km/h）まで加速させるのにフルスロットルで4日かかった。 [17]ドーンは、イオン推進エンジンを使用したNASA初の純粋な探査ミッションである。[63]宇宙船には姿勢制御（方向付け）用の0.9Nヒドラジンスラスタが12基搭載されており、軌道投入の補助にも使用された。[64]
ドーン宇宙船はイオンエンジンで記録破りの推進力を達成した。[65] NASAは3つの優れた点を指摘した。[66]
- 初めて2つの異なる天体（地球を除く）を周回した。
- 太陽電気推進の記録。宇宙での速度変化は 25,700 mph (11.49 km/s) に達しました。これは太陽電気イオン駆動による速度変化としては過去の記録の 2.7 倍に相当します。
- 2018 年 9 月 7 日までにイオン エンジンの稼働時間 5.9 年を達成しました。この稼働時間は、ドーンの宇宙空間での時間の 54% に相当します。
アウトリーチマイクロチップ
ドーンには36万人以上の宇宙愛好家の名前が刻まれたメモリチップが搭載されている。 [67]名前は2005年9月から2006年11月4日の間に、広報活動の一環としてオンラインで提出された。 [68]直径2センチメートルのマイクロチップは、2007年5月17日に宇宙船の前方イオンスラスタの上、高利得アンテナの下に設置された。[69]マイクロチップは複数作られ、バックアップコピーがカリフォルニア州パサデナのジェット推進研究所で2007年に開催されたオープンハウスイベントで展示された。
ミッション概要
打ち上げ準備
2007年4月10日、宇宙船はフロリダ州タイタスビルにあるSPACEHAB社の子会社アストロテック・スペース・オペレーションズに到着し、打ち上げの準備が行われた。[70] [71]打ち上げは当初6月20日に予定されていたが、部品の納入が遅れたため6月30日まで延期された。[72]固体ロケットブースターを上げるために使われていた発射台のクレーンが故障したため、打ち上げはさらに1週間遅れ、7月7日までとなった。これに先立つ6月15日には、第2段が無事に所定の位置に吊り上げられていた。[73]アストロテック・スペース・オペレーションズの施設で太陽電池パネルの1つに軽微な損傷が生じたが、打ち上げ日には影響がなかった。しかし、悪天候のため打ち上げは7月8日に延期された。その後、距離追跡の問題により打ち上げは7月9日、さらに7月15日に延期された。その後、 8月4日に無事打ち上げられた火星へのフェニックス・ミッションとの競合を避けるため、打ち上げ計画は一時停止された。
打ち上げ
ドーンの打ち上げは2007年9月26日に再スケジュールされ、[74] [75] [76]その後、悪天候により第2段の燃料補給が遅れたため9月27日に延期された。この問題は7月7日の打ち上げ試行を遅らせたのと同じものだった。打ち上げ時間帯は東部夏時間7時20分から7時49分（グリニッジ標準時11時20分から11時49分）に延長された。[77] T-4分の最後の待機中に、船が沖合の立ち入り禁止区域に入った。この区域はロケットブースターが分離後に落下する可能性のある海域であった。船にその区域から立ち退くよう命令した後、打ち上げは国際宇宙ステーションとの衝突回避時間帯の終了を待つ必要があった。[78] ドーンは最終的にケープカナベラル空軍基地の17-B発射台からデルタ7925-Hロケットで東部夏時間午前7時34分に打ち上げられ、[ 80] [81] [82]スピン安定化固体燃料の第3段の助けを借りて脱出速度に到達した。 [83] [84]その後、ドーンのイオンスラスタが引き継いだ。
ベスタへのトランジット
イオンスラスタが11日14時間以上稼働した初期テストの後、ドーンは2007年12月17日に長期巡航推進を開始した。[85] 2008年10月31日、ドーンは最初の推進段階を完了し、2009年2月の重力アシストフライバイのために火星へ向かった。この最初の惑星間巡航段階で、ドーンは270日間、つまりこの段階の85%をスラスタを使用して過ごした。速度の総変化は1.81km/sで、消費したキセノン推進剤は72kg未満だった。2008年11月20日、ドーンは最初の軌道修正操作（TCM1）を実行し、1番スラスタを2時間11分間噴射した。
ドーンは2009年2月17日に重力アシストに成功し、火星に最も接近（549 km）した。 [86] [87]このフライバイにより、火星の軌道速度は1億8000万年あたり約2.5 cm（1インチ）遅くなった。[17]この日、探査機はセーフモードになり、一部のデータ取得が失われた。探査機は2日後に完全に稼働状態に戻り、その後のミッションに影響はなかったと報告されている。この事象の根本的な原因はソフトウェアプログラミングエラーであると報告された。[88]
地球から目的地まで巡航するために、ドーンは長い外向きの螺旋軌道を描いて移動した。実際のベスタの年代と推定されるケレスの年代は以下のとおりである[更新が必要] 。 [2]
- 2007年9月27日：打ち上げ
- 2009年2月17日: 火星の重力アシスト
- 2011年7月16日: ベスタの到着と捕獲
- 2011年8月11日～31日: ベスタ探査軌道
- 2011年9月29日～11月2日: ベスタ初の高高度軌道
- 2011年12月12日 – 2012年5月1日: ベスタ低高度軌道
- 2012年6月15日～7月25日: ベスタの2回目の高高度軌道
- 2012年9月5日: ベスタ出発
- 2015年3月6日: セレス到着
- 2016年6月30日: Ceres の主要運用終了
- 2016年7月1日：セレス延長ミッションの開始[89]
- 2018年11月1日：ミッション終了
ベスタアプローチ
ドーン号がベスタに近づくにつれ、フレーミングカメラ装置が次第に高解像度の画像を撮影し、NASAとMPIによってオンラインと記者会見で公開された。
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2011 年 6 月 14 日
265,000 km (165,000 マイル) -
2011年6月24日
152,000 km (94,000 マイル) -
2011 年 7 月 1 日
100,000 km (62,000 マイル) -
2011年7月9日
41,000 km (25,000 マイル)
2011年5月3日、ドーンはベスタから120万km離れた最初の目標画像を取得し、小惑星への接近段階に入った。[90] 6月12日、ドーンのベスタに対する速度は、34日後の軌道投入に備えて減速された。[91] [92]
ドーンは、イオンエンジンによる噴射期間の後、7月16日午前5時（UTC）に軌道に投入される予定だった。噴射中はアンテナが地球から離れた方向を向いていたため、科学者はドーンが軌道操作に成功したかどうかをすぐに確認できなかった。その後、宇宙船は方向転換し、7月17日午前6時30分（UTC）にチェックインする予定だった。[93] NASAは後に、ドーンがベスタの周回軌道に正常に投入されたことを示すテレメトリを受信したことを確認した。これにより、ドーンは小惑星帯の物体を周回した最初の宇宙船となった。[94] [95]投入の正確な時間は、ベスタの質量分布に依存していたため確認できなかったが、その質量分布は正確にはわかっておらず、当時は推定値しかなかった。[96]
ベスタの軌道
ドーンは2011年7月16日にベスタの重力に捕らわれて軌道に入った後、[97] 太陽光エネルギーでキセノンイオンエンジンを稼働させ、より低く近い軌道に移動した。8月2日、ドーンは螺旋状の接近を一時停止し、高度2,750 km (1,710 mi) で69時間の調査軌道に入った。9月27日には680 km (420 mi) で12.3時間の高高度マッピング軌道に乗り、最終的に12月8日には210 km (130 mi) で4.3時間の低高度マッピング軌道に入った。[98] [99] [100]
夜明け ・ 4 ベスタ
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2011年7月17日
16,000 km (9,900 マイル) -
2011 年 7 月 18 日
10,500 km (6,500 マイル) -
2011 年 7 月 23 日
5,200 km (3,200 マイル) -
2011 年 7 月 24 日
5,200 km (3,200 マイル)
2012年5月、ドーンチームはベスタの研究の予備的結果を発表した。これには、金属を多く含むベスタの核の大きさの推定値が含まれており、その直径は理論上220 km (140 mi) とされている。科学者らは、ベスタは「その種の最後のもの」、つまり太陽系の形成中に集まって岩石惑星を形成した大型小惑星の唯一の残存例であると考えていると述べた。[97] [101] 2012年10月、ドーンによるさらなる結果が発表された。ベスタ表面の異常な黒点や縞の起源に関するもので、これらはおそらく古代の小惑星の衝突によって堆積したものである。[102] [103] [104] 2012年12月、ドーンがベスタの表面に一時的に流れる液体の水によって浸食されたと解釈される溝を観測したと報告された。[105] [106]ドーン計画によるベスタでの科学的発見の詳細については、ベスタのページに記載されています。
ドーンは当初、2012年8月26日にベスタを出発し、ケレスまでの2年半の旅を開始する予定だった。[12]しかし、探査機の反応ホイールの1つに問題が発生したため、ドーンはベスタの重力圏からの離脱を2012年9月5日まで延期せざるを得なかった。 [11] [107] [108] [109] [110]
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2011 年 8 月 12 日、南極の小惑星ベスタにある中央丘 -
ベスタの雪だるま型のクレーター -
ベスタのクレーターと尾根
セレスへのトランジット
探査機はベスタの周回軌道上で、リアクションホイールの故障を何度か経験した。調査員は、ケレス到着後、近距離の地理調査地図作成のために活動を変更する予定だった。ドーンのチームは、リアクションホイールとイオンスラスタの両方を使用する「ハイブリッド」モードで探査機の方向を決めると述べた。エンジニアは、このハイブリッドモードが燃料を節約すると判断した。2013年11月13日、飛行中のテスト準備で、ドーンのエンジニアは、前述のハイブリッドモードの27時間に及ぶ一連の演習を完了した。[116]
2014年9月11日、ドーンのイオンスラスタが突然噴射を停止し、探査機はセーフモードで作動し始めた。推進力の喪失を避けるため、ミッションチームは稼働中のイオンエンジンと電気制御装置を急いで交換した。チームは、この故障した部品を2014年後半に復活させる計画があると述べた。イオン推進システムの制御装置は、高エネルギー粒子によって損傷した可能性がある。2014年9月15日にセーフモードを終了すると、探査機のイオンスラスタは通常の動作を再開した。[117]
さらに、ドーンの調査員らは、推進力の問題の後、ドーンはメインの通信アンテナを地球に向けることができなかったことも発見した。代わりに、より弱い容量の別のアンテナが一時的に再割り当てされた。この問題を解決するために、探査機のコンピューターがリセットされ、メインアンテナの照準機構が復元された。[117]
セレスアプローチ
ドーンは2014年12月1日からケレスの拡張ディスクの撮影を開始し、[118] 2015年1月13日と25日には部分的な回転の画像がアニメーションとして公開されました。 2015年1月26日以降にドーンから撮影されたケレスの画像は、ハッブル宇宙望遠鏡による同等の画像の解像度を超えました。[119]
2015年1月から3月にかけてドーンが撮影したケレスの画像の変遷
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2015 年 1 月 25 日
237,000 km (147,000 マイル) -
2015年2月4日
145,000 km (90,000 マイル) -
2015年2月12日
80,000 km (50,000 マイル) -
2015年2月19日
46,000 km (29,000 マイル)
2つのリアクションホイールが故障したため、ドーンは接近段階ではベスタ接近時よりもカメラによるケレスの観測回数が少なくなった。カメラによる観測には探査機を回転させなければならず、貴重なヒドラジン燃料を消費した。軌道捕捉による完全観測が始まる前に、7回の光学航法写真撮影セッション（OpNav 1～7、1月13日と25日、2月3日と25日、3月1日、4月10日と15日）と2回の完全回転観測セッション（RC1～2、2月12日と19日）が計画されていた[要更新] 。3月と4月上旬のギャップは、ドーンから見るとケレスが太陽に近すぎて安全に写真を撮ることができない期間のためであった。[120]
セレスの軌道
夜明け ・ セレス
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2015 年 4 月 23 日
1 回目のマップ軌道 – RC3
13,600 km (8,500 マイル)
(コモンズで表示) -
2015 年 6 月 6 日
2 回目のマップ軌道 – SRVY
4,400 km (2,700 マイル)
(コモンズで表示) -
2015 年 8 月 17 日
3 回目のマップ軌道 – HAMO
1,470 km (915 マイル)
(コモンズで表示) -
2015 年 12 月 10 日
4 回目のマップ軌道 – LAMO
385 km (240 マイル)
(コモンズで表示) -
2016 年 10 月 5 日
5 回目のマップ軌道 – XMO2
1,480 km (920 マイル)
(コモンズで表示) -
2018 年 6 月 9 日
10 回目のマップ軌道 – XMO7
35 km (22 マイル)
(コモンズで表示)
ドーンは2015年3月6日にケレスの軌道に入りました[136] 。これはニューホライズンズが冥王星に到着する4か月前のことでした。ドーンはこうして、近距離で準惑星を調査する最初のミッションとなりました。[137] [138] ドーンは当初ケレスの極軌道に入り、軌道の改良を続けました。この期間中に、ケレスの最初の完全な地形図を取得しました。[139]
2015年4月23日から5月9日まで、ドーンは高度13,500 km (8,400 mi)のRC3軌道 (回転特性3) に入った。RC3軌道は15日間続き、その間ドーンは交互に写真撮影とセンサー測定を行い、その結果得られたデータを地球に送信した。[140] 2015年5月9日、ドーンはイオンエンジンに電力を供給し、1か月に及ぶ螺旋降下を開始し、2番目のマッピングポイントであるサーベイ軌道に到達した。この軌道は、以前の軌道よりもケレスに3倍近い。探査機は、新しい軌道への螺旋降下中にケレスの画像を撮影するために2回停止した。
2015年6月6日、ドーンは高度4,430km（2,750マイル）の新しいサーベイ軌道に入った。新しいサーベイ軌道では、ドーンは3地球日ごとにケレスを周回した。[141]サーベイフェーズは22日間（7周）続き、ドーンのフレーミングカメラでケレスの地球全体の画像を取得し、可視赤外線マッピング分光計（VIR）で詳細な地球地図を生成するように設計されていた。
2015年6月30日、ドーンは方向システムに異常が発生し、ソフトウェアの不具合に見舞われた。ドーンはセーフモードに移行し、エンジニアに信号を送り、エンジニアは2015年7月2日にエラーを修正した。エンジニアは、異常の原因がドーンのイオンエンジンの1つに関連する機械式ジンバルシステムに関連していると判断した。別のイオンエンジンに切り替え、2015年7月14日から7月16日までテストを実施した後、エンジニアはミッションを続行できることを確認した。[142]
2015年8月17日、ドーンはHAMO軌道（高高度地図作成軌道）に入った。[143] ドーンは高度1,480km（920マイル）まで降下し、2015年8月から2か月間のHAMOフェーズを開始した。このフェーズでは、ドーンはVIRとフレーミングカメラを使用して、調査フェーズよりも高い解像度でほぼ地球規模の地図を取得し続けた。また、表面を3Dで解像するために ステレオ画像も撮影した。
2015年10月23日、ドーンはケレスに向かって2か月間のスパイラル飛行を開始し、375km（233マイル）の距離にあるLAMO軌道（低高度マッピング軌道）に到達しました。2015年12月にこの4回目の軌道に到達して以来、ドーンはガンマ線・中性子検出器（GRaND）と表面の組成を特定するその他の機器を使用して、次の3か月間にデータを取得する予定でした。[125]
測量目標を上回ったドーンは、 2016年9月2日から高度1,460 km (910 mi) の第5科学軌道に上昇し、別の角度からの追加観測を完了した。[144] ドーンは、2016年11月4日から高度を6番目の科学軌道7,200 km (4,500 mi) まで上げ始め、2016年12月までに到達することを目標としていた。より高い高度に戻ったことで、この高度で2番目のデータセットを採取することができ、最初のデータセットに追加することで全体的な科学品質が向上した。ただし、今回は探査機がらせん状に回転していない場所に配置され、ケレスと同じ方向に周回していたため、推進剤の消費量が削減された。[145]
ミッションの終了
ケレスミッションの完了後に小惑星2パラスをフライバイすることが提案されたが、正式には検討されなかった。パラスの軌道はケレスに対して傾斜が大きいため、ドーンがパラスを周回することは不可能だったからである。 [146]
2016年4月、ドーンのプロジェクトチームはNASAに延長ミッションの提案書を提出した。この提案書では、探査機がケレスの軌道を離れ、2019年5月に小惑星145アデオナに接近通過することになっていた。 [147] 3つ目の小惑星を訪問することで得られる科学的な成果は、ケレスに留まることで得られる成果を上回る可能性があると主張した。[89]しかし、NASAの惑星ミッション上級審査委員会は2016年5月にこの提案を却下した。[148] [149] 1年間のミッション延長が承認されたが、審査委員会はドーンをケレスに留まらせるよう命じ、特に近日点に近づくにつれて矮小惑星を長期にわたって観測することで、より良い科学結果が得られる可能性があると述べた。[89]
1年間の延長は2017年6月30日に期限切れとなった。[150] [151]宇宙船はケレス周辺の制御されていないが比較的安定した軌道に配置され、2018年10月31日までにヒドラジン推進剤が尽き、[7]少なくとも20年間は「記念碑」として残ることになる。[8] [152] [7]
ケレス –ドーン探査機による最後の画像の一部（2018年9月1日）[8] [152] [7]
メディア
高解像度画像
低高度マッピング軌道で撮影されたケレスの高解像度画像
セレスアトラス画像
ケレスの地図
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セレスの地形名の地図 -
ケレスの地形図
上空からの動画
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表面の特徴を誇張した
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オクタトルクレーターに注目
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準惑星セレス上空の飛行
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オクタトルクレーター上空飛行
参照
- Ceresの機能
- ケレスの山、アフナ山
- セレスの明るい点
- ケレスの地質学的特徴のリスト
- その他の小惑星探査ミッション
- 宇宙船が訪れた小惑星と彗星のリスト
- 嫦娥2号– 4179 トータティスフライバイ
- ガリレオ探査機– 951 回のガスプラと243 回のアイダのフライバイ
- はやぶさ– 25143 イトカワとのランデブーとサンプルリターン
- はやぶさ2 – 162173 リュウグウへのランデブーとサンプルリターン
- NEAR シューメーカー– 253 マチルドフライバイ、2000年から2001年にかけて433 エロスを周回
- OSIRIS-REx – 101955 ベンヌサンプルリターンミッション
- ロゼッタ– 2867 シュシュタインと21 ルーテシアのフライバイ
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ドーン (宇宙船)に関連するメディアがあります。
- ジェット推進研究所のDawnウェブサイト
- NASAのDawnウェブサイト
- UCLAによる Dawn パブリック データ アーカイブ
- 夜明けの遺産 – ビデオ (03:04) NASA (2018 年 9 月 7 日)。
- NASA 惑星データシステム、小天体ノードの Dawn ミッション アーカイブ
- 楽器
- マックス・プランク太陽系研究所のフレーミングカメラ
- 視覚および赤外線分光計、2015 年 4 月 2 日、国立天文科学研究所によるウェイバック マシンにアーカイブ
- NASA のガンマ線・中性子分光計 (論文)