ヘラ（宇宙ミッション）

ヘラミッションの主な目的は、地球近傍天体の軌道を変えるための運動エネルギー衝突法を評価することです。この惑星防衛法は、毎秒数キロメートルの速度で宇宙船を発射することで小惑星の軌道を変更するものです。この目的を達成するために、ヘラミッションでは以下の点を明らかにします。

• 運動量の伝達量は、小惑星の表面と内部構造の密度、多孔性、特性に依存し、
• 運動エネルギーのうち、小惑星の破砕と再構築に伝達される割合と、放出された物質の運動エネルギーに伝達される割合はどれくらいか。^{[ 9 ]}

このミッションの科学的目標には、2 つのターゲット小惑星の特性、すなわち表面特性、内部多孔性、および内部構造の調査が含まれます。衛星ディモルフォス全体は数メートルの空間分解能でマッピングされ、衝突付近は 10 センチメートルの分解能でマッピングされます。衛星の質量は高精度で推定され、DART 衝突による運動量伝達効率を直接推定することができます。^{[ 10 ] [ 11 ]}

このミッションの技術的目標には、複数のセンサーからのデータを使用して周囲の空間を再構築し、それによって小惑星の周りの安全な軌道を独自に定義することを可能にする誘導ソフトウェアの製造とテストが含まれています。^{[ 12 ]}

ヘラには2つのキューブサットも搭載されており、小惑星に到達したら投下される予定です。^{[ 13 ]}

• Juventasは、地表下および内部構造の測定を実施し、重力場の決定に貢献するとともに、ディモルフォスへの着陸時の地表の機械的応答に関する情報を提供する。
• ミラニは、2つの小惑星の表面から分光データを収集し、表面組成を研究するとともに、周囲の宇宙空間における塵の存在を特定する。

AIDAは、地球近傍小惑星の軌道を変える方法をテストすることを目的とした最初の運用プログラムでした。これは、NASAとESAの支援を受けた科学者によって2013年に共同で設立されました。その目的は、地球に衝突する可能性のある小惑星の軌道を変えるために、衝突装置タイプのデバイスの使用をテストすることでした。このプログラムでは、2つの宇宙船を二重小惑星65803ディディモスに打ち上げることになりました。1つはNASAが開発したDART衝突装置で、2つの小惑星のうち小さい方に高速で衝突する役割を担い、もう1つはESAが開発したAIMオービターで、衝突の影響を測定します。^{[ 14 ]}

2つの宇宙機関での評価段階を経て、ESAは加盟国からの十分な財政支援がないことを理由に、2016年末にAIMの開発を断念することを決定した。^{[ 15 ] [ 16 ]}一方、NASAはDARTの開発を継続することを決定した。この新たな状況において、地上観測所がAIMの役割を部分的に引き継ぐことになった。

DARTミッションは2021年11月24日にヴァンデンバーグ宇宙軍基地からファルコン9ロケットで打ち上げられ、2022年9月26日に二重小惑星65803ディディモスに到達し、UTC23:16に衛星ディモルフォスと相対速度約6.6 km/sで衝突した。^{[ 17 ]}このプロジェクトにはイタリアのナノ衛星LICIACubeが組み込まれており、衝突の最初の100秒間を記録して再送信する役割を担った。^{[ 18 ]} 

2017年、ESAの複数の加盟国の要請により、ESAはAIMの後継機の研究を再開し、具体的にはギリシャ神話の女神ヘラにちなんで名付けられたミッションが計画された。ヘラは、地球上の観測所では達成できなかったAIMに割り当てられたすべての目標を、AIMの構成要素を最大限に活用して達成することを目的としている。^{[ 16 ]}ヘラは、惑星と小惑星の適切な配列を捉え、ディディモスの衛星ディモルフォスへのDART衝突から4年後にその影響を研究するために、2024年10月に打ち上げられる予定だった。

ヘラ計画はその後、2019年11月にESA閣僚理事会によって承認されました。[ ^{19 ] 2020}年9月、ESAはOHBが率いる企業コンソーシアムに1億2940万ユーロの契約で宇宙船の建造を委託しました 。^{[ 15 ]また、主任研究員、科学評議会、およびミッションのあらゆる側面と機器の科学管理者を網羅する4つのワーキンググループ[ 20 ]}で構成されるミッションの科学チームも正式に発足しました。

ヘラ2023 年 8 月、ドイツのOHB Bremenでコア モジュールと推進モジュールが接続されました。^{[ 21 ]} 2023 年 11 月、宇宙船はオランダのESTECで音響試験を完了しました。^{[ 22 ]}イタリアで統合された Milani CubeSatとデンマークで統合されたJuventas CubeSat は、 2024 年 3 月にHeraとの統合のために ESTEC に納入されました。^{[ 23 ] [ 24 ]}宇宙船は 2024 年 3 月に最終試験に移行しました。^{[ 25 ]} 2024 年 9 月、Hera はアントノフ航空のAN-124貨物機でフロリダに輸送されました。^{[ 26 ]}

ヘラは、 2024年10月7日14時52分（UTC）に、ケープカナベラル宇宙軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス40（SLC-40）から打ち上げられたファルコン9ロケットによって打ち上げられた。^{[ 28 ]}通常、静止軌道を超える遷移軌道へのファルコン9の打ち上げは、SLC-40がスターリンクの打ち上げに重点を置いているため、近くのケネディ宇宙センターのローンチ・コンプレックス39A（LC-39A）から行われていた。しかし、LC-39Aは、その週の後半にファルコンヘビーでNASAのエウロパ・クリッパーを打ち上げる準備の真っ最中であったため、ヘラはSLC-40を使用せざるを得なくなった。さらに、この打ち上げは、前月のスペースXクルー9ミッションで発生した第2段の軌道離脱燃焼中の事故によりファルコン9が地上待機状態にある間に行われた。しかし、ヘラは太陽中心軌道に投入される予定だったため、連邦航空局は例外として打ち上げのための地上待機措置を免除した。打ち上げに使用されたブースターは軌道修正のために消費されたもので、以前にはSpaceX Crew-1やIXPEなどのミッションを含め22回飛行していた。^{[ 29 ] [ 30 ]}

2024年10月10日と11日、ヘラは搭載されている3つの科学機器（AFC、TIRI、HyperScout H）を使って、100万km以上の距離から地球と月の写真を撮影し、その性能をテストした。^{[ 31 ]}

2024年10月、ヘラに搭載された2機のCubeSatが短時間起動され、正常な状態であることを確認し、地球との通信能力をテストした。これはESAによる深宇宙でのCubeSatの初運用となった。^{[ 32 ]}

打ち上げ後に実施された3回の試験燃焼が成功した後、宇宙船は2024年10月27日に最初の深宇宙マヌーバを実施し、3つの軌道制御スラスタを100分間噴射して速度を約146m  /s変化させ、2024年11月6日に2回目のマヌーバを実施し、13分間噴射して速度を約20m  /s変化させた。^{[ 33 ]}

ヘラは2025年3月12日に火星で重力アシストを行い、地表から5,000 km (3,100 mi)の距離まで接近した。フライバイの一環として、探査機は火星の衛星ダイモスを観測し、1,000 km (620 mi)の距離から画像を撮影し、最接近距離は300 km (190 mi)であった。^{[ 34 ]}フライバイ中、ヘラは火星の衝突クレーターやその他の地表の特徴を自律的にロックオンし、それらを時間経過とともに追跡した。これは、目標の周囲を航行するために使用する自律航法技術の本格的なテストであった。^{[ 35 ]}      

2025年5月11日、このミッションは、機器のテストと惑星防衛に役立つ機敏な宇宙船の運用を実証するために、約300万kmの距離から小惑星( 1126)オテロの画像を、2025年7月19日に約600万kmの距離から小惑星(18805)ケリーデイの画像を撮影した。^{[ 36 ]} 2025年10月、ESAは、ヘラが当初の計画より1か月早い2026年11月にディディモスに到着する予定であると発表した。 ^{[ 37 ]} 2025年10月25日から11月1日の間、ヘラは、既知の3番目の恒星間天体である彗星3I/ATLASの彗星尾を通過した。宇宙船は尾の中心軸から820万km離れたところを飛行した。^{[ 38 ] [ 39 ]}

2026年3月、ヘラは2回目の深宇宙マニューバを成功させ、123kg のヒドラジンを燃焼させ、速度を367m  /s変化させた。これは燃料消費量においてミッション最大のマニューバであった。^{[ 40 ] [ 41 ]} 2026年6月と7月の2週間にわたり、ESAはヘラのアップグレードを行った。のソフトウェアにより、宇宙船は小惑星フェーズの準備が整う。^{[ 42 ]}

宇宙船は、 DARTの4年後の2026年11月に二重小惑星（65803）ディディモスに到達し、 6ヶ月間の調査を開始する予定です^{[ 37 ]}。ヘラは、二重小惑星とランデブーする最初の探査機となります。二重小惑星に接近すると、次の5つの段階が続きます。

ヘラの主要機器は、イエナオプトロニク社が開発した 2 台の AFC カメラ (小惑星フレーミング カメラ) です。同一で冗長構成のこれらのカメラは、それぞれ望遠レンズを備えた 1020 × 1020 ピクセルの FaintStar パンクロマチック センサーを搭載しています。視野は 5.5 × 5.5 度で、空間分解能は 10 キロメートルの距離で 1 メートルに達します。これらのカメラは、小惑星ディディモスとディモルフォスの表面の物理的特性、および DART によって作られたクレーターとジュベンタス着陸ゾーンの情報を提供することを目的としています。^{[ 10 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

 HyperScout-H は、650～950 nm (可視光および近赤外線)のスペクトル範囲で画像を提供する必要があるハイパースペクトルイメージャーです。この装置は 25 の異なるスペクトルバンドで観測を行います。これはcosine Remote Sensingによって開発されました。これは、標準の HyperScout とは異なる、 Hera用に開発された特定のバージョンです。^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

PALTは、1.5マイクロメートルの赤外線ビームを発するレーザーを使用するマイクロライダー惑星高度計です。地上での軌跡は、高度1キロメートル（1ミリラジアン）で1メートルです。高度測定精度は0.5メートルです。周波数は10ヘルツです。^{[ 53 ]}

TIRIは、日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）が提供する熱赤外線イメージャーです。観測されるスペクトル範囲は8～14マイクロメートルで、8つのフィルターを備えています。可視範囲は13.0×9.9°です。空間分解能は1ピクセルあたり0.013°です。^{[ 54 ] [ 55 ]}

連星系を構成する2つの小惑星の質量、重力場の特性、自転速度、軌道は、ドップラー効果によって引き起こされる電波擾乱を利用して測定される。測定は、ヘラと地球の地上局間の無線交換だけでなく、ヘラとキューブサット間の無線交換にも関係する。キューブサットが周回する低軌道のため、これらの最後の測定はディディモスの重力を決定する上で非常に重要である。^{[ 56 ]}

CubeSat Juventasは、Dimorphosの地球物理学的特性を明らかにすることを目的としています。この探査機は、Dimorphosの重力場をマッピングし、内部構造と表面特性を明らかにします。^{[ 63 ]}これらの目的を達成するために、以下の機器を搭載しています。

• JuRaレーダーは50～70MHzの周波数で動作し 、空間分解能は10～15メートルです。小惑星の内部層を調査する最初の装置です。^{[ 64 ]} 1.5メートルの長さの2つのダイポールアンテナを使用します。各測定セッションは最大45分間続きます。体積は1U未満で、質量は1300グラム未満です。^{[ 63 ]}
• GRASS重力計^{[ 65 ]}のダイナミックレンジは5×10⁻⁴ ^、感度は5×10⁻⁷である^。質量は380グラム未満である^{[ 66 ] 。}
• カメラ。^{[ 63 ]}
• 母船との無線リンク（ドップラー効果の測定）。^{[ 56 ]}

CubeSat Milani （ Andrea Milaniにちなんで命名）は、存在する可能性のある塵の画像を撮影し、その特性を測定することを目的としています。この衛星は、二重小惑星65803 Didymosを形成する2つの小惑星をマッピングし、その表面を特徴付け、DART衝突の影響を評価し、小惑星の重力場の測定に貢献し、小惑星の周囲に存在する可能性のある塵雲の特性を決定します。^{[ 23 ]}これらの目的を達成するために、2つの機器を搭載しています。^{[ 59 ]}

• ASPECTハイパースペクトルイメージング分光計が主装置です。可視光および近赤外光（0.65～2.50マイクロメートル）で動作します。空間分解能は10キロメートルで2メートル、スペクトル分解能は40ナノメートル未満です。^{[ 67 ]}
• VISTA熱重量計は、粉塵（5～10ミクロン）、揮発性物質（水など）、および軽い有機物を検出する役割を担っています。^{[ 68 ]}