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 木星を周回するジュース宇宙船の想像図 | |||||||||||||||||||||||
| 名前 | ジュース | ||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ミッションタイプ | 木星探査機 | ||||||||||||||||||||||
| オペレーター | 欧州宇宙機関 | ||||||||||||||||||||||
| コスパーID | 2023-053A | ||||||||||||||||||||||
| SATCAT番号 | 56176 | ||||||||||||||||||||||
| Webサイト | 公式サイト | ||||||||||||||||||||||
| ミッション期間 |
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| 宇宙船の特性 | |||||||||||||||||||||||
| メーカー | エアバス・ディフェンス・アンド・スペース | ||||||||||||||||||||||
| 打ち上げ質量 | 6,070 kg (13,380 ポンド) [1] | ||||||||||||||||||||||
| 乾燥質量 | 2,420 kg (5,340 ポンド) [1] | ||||||||||||||||||||||
| 寸法 | 16.8 × 27.1 × 13.7メートル[1] | ||||||||||||||||||||||
| 力 | 850ワット[1] | ||||||||||||||||||||||
| ミッション開始 | |||||||||||||||||||||||
| 発売日 | 2023 年 4 月 14 日 12:14:36 UTC [2] | ||||||||||||||||||||||
| ロケット | アリアン5 ECA+（VA-260） | ||||||||||||||||||||||
| 発射場 | クールー ELA-3 | ||||||||||||||||||||||
| 請負業者 | アリアンスペース | ||||||||||||||||||||||
| 月のフライバイ | |||||||||||||||||||||||
| 最接近 | 2024年8月19日 21:16 UTC | ||||||||||||||||||||||
| 距離 | 700 km (430 マイル) | ||||||||||||||||||||||
| 地球のフライバイ | |||||||||||||||||||||||
| 最接近 | 2024年8月20日 21:57 UTC | ||||||||||||||||||||||
| 距離 | 6,807 km (4,230 マイル) | ||||||||||||||||||||||
| 金星のフライバイ | |||||||||||||||||||||||
| 最接近 | 2025年8月31日 | ||||||||||||||||||||||
| 地球のフライバイ | |||||||||||||||||||||||
| 最接近 | 2026年9月29日 | ||||||||||||||||||||||
| 地球のフライバイ | |||||||||||||||||||||||
| 最接近 | 2029年1月18日 | ||||||||||||||||||||||
| 木星探査機 | |||||||||||||||||||||||
| 軌道投入 | 2031年7月（予定） | ||||||||||||||||||||||
| 軌道離脱 | 2034年12月（予定） | ||||||||||||||||||||||
| ガニメデ探査機 | |||||||||||||||||||||||
| 軌道投入 | 2034年12月（予定） | ||||||||||||||||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||||||||||||||||
| 近点高度 | 500 km (310 マイル) | ||||||||||||||||||||||
| 遠点高度 | 500 km (310 マイル) | ||||||||||||||||||||||
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 ジュースミッションの記章 | |||||||||||||||||||||||
木星氷衛星探査機（ジュース、旧称JUICE [3]）は、木星の3つの氷衛星、ガニメデ、カリスト、エウロパを周回して調査する惑星間宇宙船です。これらの惑星質量の衛星は、凍結した表面の下に大量の液体の水が存在すると考えられており、地球外生命が居住できる可能性があるため、調査が計画されています。[4] [5]
ジュースは、米国が打ち上げていない太陽系の外惑星に向かう初の惑星間宇宙船であり、地球の月以外の衛星を周回する予定の初の宇宙船である。2023年4月14日に欧州宇宙機関（ESA）によってフランス領ギアナのギアナ宇宙センターから打ち上げられ、エアバス・ディフェンス・アンド・スペースが主契約者となり、[6] [7] 4回の重力アシストと8年間の旅を経て、2031年7月に木星に到着する予定である。 [8] [9] 2034年12月、宇宙船はガニメデの周回軌道に入り、近接科学ミッションを行う。[8]その運用期間は、2024年10月に打ち上げられたNASAのエウロパ・クリッパー・ミッションと重なる。
背景
このミッションは、キャンセルされたエウロパ木星系ミッション-ラプラス（EJSM-ラプラス）のESAの構成要素となる予定だった木星ガニメデ探査機提案の改訂版として始まった。 [10] ESAコズミックビジョンプログラムの最初のLクラスミッション（L1）の候補となり、2012年5月2日にその選定が発表された。[11]
2012年4月、ジュースは提案されていた高エネルギー天体物理学のための先進的望遠鏡（ATHENA）X線望遠鏡と重力波観測所（新重力波観測所（NGO））よりも優れた提案をされた。[12] [13]
2015年7月、エアバス・ディフェンス・アンド・スペース社が探査機の設計・製造の主契約者に選ばれ、フランスのトゥールーズで組み立てられることになった。[14]
2023年までに、このミッションにはESAが15億ユーロ（16億ドル）の費用を負担すると推定されている。[15]
宇宙船
宇宙船の主な設計要因は、太陽までの距離が遠いこと、太陽エネルギーの利用、木星の厳しい放射線環境に関係している。木星とガニメデへの軌道投入と多数のフライバイ操作（25回以上の重力アシストと2回のエウロパフライバイ）により、宇宙船は約3,000 kg（6,600ポンド）の化学推進剤を運ぶ必要がある。[16]宇宙船の全デルタV能力は約2,700 m/s（6,000 mph）である。[17]
Juice には固定式 2.5 メートル径の高利得アンテナと可動式中利得アンテナがあり、X バンドとK バンドの両方が使用されます。地上の深宇宙アンテナを使用すると、2 Gb/日のダウンリンク速度が可能です。搭載データストレージ容量は 1.25 Tb です。[1]
Juice のメインエンジンは、ハイパーゴリック二元推進剤 (モノメチルヒドラジンと窒素酸化物の混合) を使用した 425 N スラスタです。100 kg の多層断熱材が熱制御を行います。宇宙船は、運動量ホイールを使用して 3 軸安定化されています。搭載電子機器を木星の環境から保護するために、放射線遮蔽が使用されています[1] (必要な放射線許容度は、機器レベルで50キロラドです[17] )。
Juice の科学ペイロードは質量が 280 kg あり、JANUS カメラ システム、MAJIS 可視および赤外線イメージング分光計、UVS 紫外線イメージング分光器、RIME レーダー サウンダー、GALA レーザー高度計、SWI サブミリ波計、J-MAG 磁力計、PEP 粒子およびプラズマ パッケージ、RPWI 電波およびプラズマ波調査、3GM 電波科学パッケージ、PRIDE 電波科学計器、および RADEM 放射線モニターが含まれています。10.6 メートルの展開式ブームは J-MAG と RPWI を保持し、16 メートルの展開式アンテナは RIME 用として使用されます。4 つの 3 メートル ブームは RPWI 計器の部品を運びます。その他の計器は宇宙船本体に取り付けられるか、3GM の場合は宇宙船バス内に取り付けられます。[1]
タイムライン
打ち上げ
ジュースは2023年4月14日にギアナ宇宙センターからアリアン5ロケットで宇宙に打ち上げられた。これはアリアン5ロケットを使用したESAの科学ミッションの最後の打ち上げであり、[18]ロケット全体では最後から2番目の打ち上げであった。[19]
打ち上げは当初2023年4月13日に予定されていたが、悪天候のため延期された。[20]翌日、2回目の打ち上げが成功し、12:14:36 UTCに打ち上げが行われた。宇宙船がロケットから分離した後、13:04 UTCに地上との無線信号接続が成功した。ジュースの太陽電池パネルは約30分後に展開され、ESAは打ち上げを成功とみなした。[18]
軌道
打ち上げ後、ジュースを木星への軌道に乗せるために複数の重力アシストが計画されている。 [8]
- 2024年8月の地球-月系フライバイ
- 2025年8月の金星フライバイ
- 2026年9月に地球への2回目のフライバイ
- 2029年1月に3回目で最後の地球フライバイ
ジュースは小惑星帯を2回通過する。小惑星223ローザへのフライバイは2029年10月に予定されていたが、木星への主なミッションの燃料を節約するため中止された。[21] [22] [23]
重力アシストには以下のものがある: [24]
- 惑星間移動（地球、金星、地球、地球）[18]
- 複数のガニメデ重力アシストによる木星軌道投入と遠心点の縮小
- ガニメデ-カリストの補助による速度低下
- 10～12回のCallisto重力アシストで傾斜を増やす
ジュースの軌跡
木星ミッションの計画段階の概要
木星基準ツアーの主な特徴は、以下のとおりです（出典：ESA/SRE(2014)1 [17]の表5-2 ）。このシナリオでは、2022年6月上旬の打ち上げを想定していますが、エウロパ、ガニメデ、カリストの軌道構成が比較的短く反復的であるため、デルタV要件は代表的なものとなっています。
科学の目的
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ジュース探査機はガニメデの詳細な調査を行い、生命維持の可能性を評価する。エウロパとカリストの調査により、これらガリレオ衛星の比較図が完成する。[26]これら3つの衛星は内部に液体の水の海を抱えていると考えられており、氷の世界の居住可能性を理解する上で中心的な役割を果たす。
ガニメデの主な科学的目的、そしてそれほど重要ではないがカリストの主な科学的目的は次のとおりです。[26]
- 海洋層の特性評価と推定される地下水貯留層の検出
- 地表の地形、地質、組成のマッピング
- 氷殻の物理的性質の研究
- 内部の質量分布、ダイナミクス、進化の特性評価
- ガニメデの希薄な大気の調査
- ガニメデの固有磁場と木星磁気圏との相互作用の研究。
エウロパの場合、有機分子を含む生命に不可欠な化学、および表面の特徴の形成と非水氷物質の組成の理解に重点が置かれています。さらに、ジュースは、最近まで火山活動が活発だった地域の氷の地殻の最小厚さを初めて決定するなど、エウロパの地下の探査を初めて提供します。
いくつかの小さな不規則衛星と火山活動が活発な衛星イオについても、より遠くの空間分解観測が行われる予定です。
科学機器
2013年2月21日、競争の結果、ESAは11の科学機器を選定した。これらは、米国も参加した欧州各地の科学・工学チームによって開発されたものである。[27] [28] [29] [30]日本はまた、SWI、RPWI、GALA、PEP、JANUS、J-MAG機器のいくつかの構成部品を提供し、試験を促進する予定である。[31] [32] [33]
- Jovis、Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)
- その名前はラテン語で「木星とその恋愛と子孫の包括的な観測」を意味します。[34]これは、ガニメデとカリスト表面の興味深い部分を 400 m/ピクセル以上で撮影するカメラ システムです (解像度はミッション データ量によって制限されます)。選択されたターゲットは、1.3° の視野で 25 m/ピクセルから 2.4 m/ピクセルの空間解像度で高解像度で調査されます。カメラ システムには、0.36 μm から 1.1 μm の範囲で 13 個のパンクロマティック、広帯域、狭帯域フィルターがあり、ステレオ画像化機能を提供します。JANUSは、スペクトル、レーザー、レーダー測定を地形学に関連付けることも可能にし、全体的な地質学的コンテキストを提供します。
- 衛星・木星撮像分光計（MAJIS [35]）
- 0.5 μm ～ 5.56 μm で動作する可視および赤外線イメージング分光器。スペクトル分解能は3 ～ 7 nm で、木星の対流圏の雲の特徴と微量ガス種を観測し、氷衛星の表面の氷と鉱物の組成を調査します。空間分解能は、ガニメデでは 75 m (246 フィート)、木星では約 100 km (62 マイル) になります。
- UVイメージング分光器（UVS）
- 55～210 nm の波長範囲で動作するイメージング分光器。スペクトル分解能は 0.6 nm 未満で、エウロパの噴煙の探索を含む氷衛星の外気圏とオーロラの特性を明らかにし、木星の上層大気とオーロラを研究します。ガニメデ観測では最大 500 m (1,600 フィート)、木星観測では最大 250 km (160 マイル) の分解能があります。
- サブミリ波計測器 (SWI)
- 直径 30 cm (12 インチ) のアンテナを使用し、1080～1275 GHz および 530～601 GHz で動作し、スペクトル分解能が約 10 7の分光計。木星の成層圏と対流圏、および氷衛星の外気圏と表面を調査します。
- ガニメデレーザー高度計 (GALA)
- 200 km (120 マイル) で 20 m (66 フィート) のスポット サイズと 10 cm (3.9 インチ) の垂直解像度を持つレーザー高度計。氷衛星の地形とガニメデの潮汐変形を研究することを目的としています。
- 氷衛星探査レーダー (RIME)
収納された状態の RIME アンテナ。打ち上げ直後にジュース監視カメラ 2 (JMC2) によって地球を背景に撮影された「自撮り」写真。 - 16 m (52 フィート) のアンテナから放射される 9 MHz (1 および 3 MHz の帯域幅) の周波数で動作する氷貫通レーダー。氷の中で最大 30 m (98 フィート) の垂直解像度で、木星衛星の深さ 9 km (5.6 マイル) までの地下構造を調査するために使用されます。
- 宇宙船の打ち上げ後の試運転中に、RIMEアンテナが取り付けブラケットから適切に展開されなかった。[36]数週間にわたって機器を解放する試みが行われた後、同年5月12日に正常に展開された。[37]
- ジュース磁力計（J-MAG）
絶対誤差の低い光学磁力計であるスカラーサブ機器（MAGSCA）は、J-MAGの一部です。 - ジュースは、高感度磁力計を使用して、氷の衛星の地下の海と木星の磁場とガニメデの磁場の相互作用を研究します。
- パーティクル環境パッケージ (PEP)
- 木星の磁気圏と木星の衛星との相互作用を研究するための 6 つのセンサーのセットです。PEPは、1 meVから1 MeVのエネルギーの範囲で、木星系のすべての領域に存在する正イオン、負イオン、電子、外気圏中性ガス、熱プラズマ、高エネルギー中性原子を測定します。
- 電波およびプラズマ波調査 (RPWI)
- RPWIは宇宙船の周囲のプラズマ環境と電波放射の特性を調べるもので、GANDALF、MIME、FRODO、JENRAGEの4つの実験から構成されています。RPWIは、それぞれ専用のブームの先端に取り付けられ、1.6MHzまで感度のある4つのラングミュアプローブを使用してプラズマの特性を調べ、80kHzから45MHzの周波数範囲の受信機を使用して電波放射を測定します。 [38]この科学機器は、ソニック・ザ・ヘッジホッグをロゴの一部として使用していることで知られています。 [39] [40]
- 木星とガリレオ衛星の重力と地球物理学 (3GM)
- 3GMはKaトランスポンダーと超安定発振器からなる無線科学パッケージである。[41] 3GMはガニメデの重力場（10度まで）と氷衛星の内部海洋の範囲を研究し、木星（0.1 - 800 mバール）とその衛星の中性大気と電離層の構造を調査するために使用される。3GMはイスラエル製の原子時計を搭載し、「電波ビームの小さな揺れを測定する」。[42] [43]
- 惑星電波干渉計およびドップラー観測実験 (PRIDE)
- この実験では、ジュースのアンテナから送信され、超長基線干渉計によって受信される特定の信号を生成し、木星とその氷の衛星の重力場の精密測定を実行します。
参照
参考文献
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この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、JUICE (宇宙船) に関連するメディアがあります。