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 LCROSS 宇宙船、アーティストによるレンダリング | |
| ミッションタイプ | 月面衝突装置 |
|---|---|
| オペレーター | NASA / ARC |
| コスパーID | 2009-031B |
| SATCAT番号 | 35316 |
| Webサイト | NASA - エルクロス |
| ミッション期間 | 打ち上げから最後の衝突まで: 3 か月、20 日、14 時間、5 分。 |
| 宇宙船の特性 | |
| バス | イーグル-0 |
| メーカー | ノースロップ・グラマン |
| 打ち上げ質量 | シェパーディング宇宙船：621キログラム（1,369ポンド） ケンタウルス：2,249キログラム（4,958ポンド）[1] |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2009年6月18日 21:32:00 UTC |
| ロケット | アトラス V 401 |
| 発射場 | ケープカナベラル SLC-41 |
| 請負業者 | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心 |
| 政権 | ハイアース |
| 期間 | 37日間 |
| 月面衝突装置 | |
| 影響日 | 2009年10月9日 11:37 UTC |
月クレーター観測・探査衛星（LCROSS）は、NASAが運用するロボット宇宙船でした。このミッションは、月の極地で検出された水素の性質を判定するための低コストの手段として考案されました。[2]チャンドラヤーン1号による月の水の発見直後に打ち上げられたLCROSSミッションの主な目的は、[3]月の極地付近の永久影のクレーターに氷の形で水が存在するかどうかをさらに調査することでした。 [4]このミッションは、月の南部のクレーターであるカベウスに水が存在することを確認することに成功しました。[5]
この探査機は、 10年以上ぶりの アメリカの月探査ミッションとなる、月探査ロボット計画の一環として、2009年6月18日に月探査機（LRO）とともに打ち上げられた。
LCROSSは、打ち上げロケットの使用済みセントール上段ロケット（およびデータ収集用のシェパーディング宇宙船）が月の南極付近の カベウスクレーターに衝突した際に発生する衝撃と破片の噴出からデータを収集し中継するように設計された。
ケンタウルスの衝突質量は公称2,305kg（5,081ポンド）、衝突速度は約9,000km/h（5,600mph）で、[6] [7] TNT火薬換算で約2キロトン（7.2TJ ）を爆発させるのと同等の運動エネルギーを放出した。
LCROSSは8月22日に故障し、燃料が半分使い果たされ、宇宙船の燃料余裕はほとんど残っていませんでした。[8]
セントールは2009年10月9日11:31 UTCに衝突に成功した。シェパーディング宇宙船はセントールの噴出物噴出孔を通過して降下し、データを収集して中継し、6分後の11:37 UTCに衝突した。[9]
当時のメディア報道とは反対に、衝突もその塵の雲も、地球からは肉眼や望遠鏡では見えなかった。
ミッション
LCROSSはLROの高速かつ低コストの付随ミッションであった。NASAがLROをデルタIIからより大きな打ち上げロケットに移した後にLCROSのペイロードが追加され、19の提案の中から選ばれた。 [10] LCROSSのミッションは故アメリカの放送人ウォルター・クロンカイトに捧げられた。[6]
LCROSSは、2009年6月18日21:32 UTC（17:32 EDT ）にフロリダ州ケープカナベラルからアトラスVロケットに搭載されたLROとともに打ち上げられた。打ち上げから4日半後の6月23日、LCROとそれに取り付けられたセントールブースターロケットは月スイングバイを成功させ、 37日間の周期で地球極軌道に入り、LCROを月の極に衝突させる位置に置いた。[11] [12]
2009年8月22日の早朝、LCROSSの地上管制官はセンサーの問題による異常を発見した。その結果、宇宙船は140キログラム（309ポンド）の燃料を消費し、その時点で残っていた燃料の半分以上になった。LCROSSのプロジェクトマネージャーであるダン・アンドリュースによると、「現在の見積もりでは、ミッションのベースラインをほぼ達成できれば、つまり、ミッションを完全に成功させるために必要なことを達成できれば、燃料費はまだ黒字だが、それほど大きくはない」とのことだ。[8]
エルクロス · 月 ・ 地球
月への衝突は、約3周した後、2009年10月9日に発生し、セントールは11時31分UTCに月に衝突し、シェパーディング宇宙船は数分後にそれに続きました。[13]ミッションチームは当初、カベウスAがLCROSS二重衝突のターゲットクレーターになると発表しましたが、[14]後にターゲットをより大きく、主要なカベウスクレーターに絞り込みました。[15]
月への最終接近で、シェパーディング宇宙船とセントーは2009年10月9日01:50 UTCに分離した。[16]セントーの上段は重い衝突装置として機能し、月面上にデブリの煙を発生させた。セントーの上段の衝突から4分後、シェパーディング宇宙船はこのデブリの煙の中を飛行し、月面に衝突して2番目のデブリの煙を発生させる前にデータを収集して地球に中継した。衝突速度は時速9,000キロメートル（時速5,600マイル）、秒速2.5キロメートルと予測された。[17]
ケンタウルス衝突では、350メートルトン（390ショートトン）以上の月の物質が掘削され、直径約27メートル（90フィート）、深さ約5メートル（16フィート）のクレーターが形成されると予想されていました。シェパーディング宇宙船の衝突では、推定150メートルトン（170ショートトン）の掘削が行われ、直径約18メートル（60フィート）、深さ約3メートル（10フィート）のクレーターが形成されると予測されていました。ケンタウルスの破片の噴煙に含まれる物質のほとんどは、（月の）高度10キロメートル（6マイル）以下にとどまると予想されていました。[1]
衝突によって生じた煙のスペクトル分析が、クレメンタインおよびルナ・プロスペクター・ミッションによる予備調査結果の確認に役立つことが期待された。これらの調査結果では、永久影の領域に氷が存在する可能性があることが示唆されていた。ミッションの科学者は、ケンタウルス衝突の煙が口径25～30cm（10～12インチ）ほどの小さなアマチュア向け望遠鏡で見えると予想していた。 [14] しかし、そのようなアマチュア向け望遠鏡では煙は観測されなかった。補償光学を備えたヘール望遠鏡などの世界クラスの望遠鏡でさえ、煙を検出しなかった。煙は発生した可能性があるが、地球からは検出できないほど小規模であった。両方の衝突は、地球ベースの天文台やハッブル宇宙望遠鏡などの軌道上の資産によっても監視された。
LCROSSが水を発見するかどうかは、米国政府が月面基地の建設を追求するかどうかに影響を与えると言われていた。[18] 2009年11月13日、NASAはセントールがクレーターに衝突した後に水が検出されたことを確認した。[5]
宇宙船
LCROSSミッションは、進化型使い捨て打ち上げロケット（EELV）二次ペイロードアダプタ（ESPA）リング[19]の構造的機能を活用し、LROをセントール上段ロケットに取り付けてシェパーディング宇宙船を形成しました。ESPAの外側には、宇宙船の科学ペイロード、コマンドおよび制御システム、通信機器、バッテリー、太陽電池パネルを保持する6つのパネルが取り付けられていました。小さな一液性推進システムがリングの内側に取り付けられていました。また、2つのSバンド 全方向性アンテナと2つの中利得アンテナも取り付けられていました。ミッションの厳しいスケジュール、質量、予算の制約は、NASAエイムズ研究センター（ARC）とノースロップグラマンのエンジニアリングチームに困難な課題をもたらしました。彼らの創造的思考は、ESPAリングのユニークな使用と他の宇宙船コンポーネントの革新的な調達につながりました。通常、ESPAリングは6つの小型展開衛星を保持するプラットフォームとして使用されます。 LCROSSにとって、それはリング衛星としては初めての衛星のバックボーンとなった。LCROSSはまた、市販の機器を活用し、LROで使用されている飛行検証済みのコンポーネントの多くを使用した。[20]
LCROSSはNASAのARCによって管理され、ノースロップ・グラマンによって製造された。LCROSSの予備設計審査は2006年9月8日に完了した。LCROSSミッションは2007年2月2日にミッション確認審査に合格し、[21] 2007年2月22日に詳細設計審査に合格した。 [22] エイムズでの組み立てと試験の後、エクリプティック・エンタープライズ社によって提供された機器ペイロード[23]は、宇宙船との統合のため2008年1月14日にノースロップ・グラマンに出荷された。[24] LCROSSは2009年2月12日に審査に合格した。
楽器
NASA の ARC が提供した LCROSS シェパーディング宇宙船の科学機器ペイロードは、合計 9 つの機器で構成されていました。可視カメラ 1 台、近赤外線カメラ 2 台、中赤外線カメラ 2 台、可視分光計 1 台、近赤外線分光計 2 台、光度計 1 台です。データ処理ユニット (DHU) は、各機器から情報を収集し、LCROSS ミッション コントロールに送信しました。スケジュールと予算の制約のため、LCROSS は頑丈な市販のコンポーネントを利用しました。個々の機器は、打ち上げと飛行条件をシミュレートする厳格なテスト サイクルを経て、設計上の弱点と宇宙での使用に必要な変更を特定し、その時点で製造業者は設計を変更することができました。[1]
結果
衝突は予想されていたほど目立ったものではなかった。プロジェクトマネージャーのダン・アンドリュースは、これは衝突前のシミュレーションで煙の突出が誇張されていたためだと考えている。[要出典]データ帯域幅の問題で露出時間が短くなり、可視スペクトルの画像で煙が見えにくくなった。このため、鮮明度を上げるために画像処理が必要になった。赤外線カメラはブースターの衝突の熱的特徴も捉えた。[25]
水の存在
2009年11月13日、NASAは、LCROSSのケンタウルス衝突によって生成された高角度の蒸気の柱と噴出物のカーテンの両方に水が存在していたことを示す複数の証拠があると報告した。2009年11月の時点で[アップデート]、水と他の物質の濃度と分布についてはさらに分析が必要だった。[5]追加の確認は、太陽光による水の分解によって生成されたヒドロキシルフラグメントに起因する紫外線スペクトルの放射から得られた。 [5] スペクトルの分析は、凍結したレゴリス内の水の濃度の合理的な推定値は1％のオーダーであることを示している。[26]他のミッションからの証拠は、比較的純粋な氷の厚い堆積物が他のクレーターに見られることから、ここは比較的乾燥した場所であった可能性があることを示唆している。[27]その後のより決定的な分析では、水の濃度は「質量で5.6±2.9％」であることが判明した。[28] 2018年8月20日、NASAは月の極の表面に氷があることを確認した。[29]
イメージ
LCROSS月面スイングバイ写真（2009年6月23日）[30]
-
月面スイングバイ中に可視光カメラを使用して月クレーター観測センシング衛星 (LCROSS) から撮影された最初の画像の 1 つ。LCROSS には、互いに補完し合うさまざまな種類のデータを収集する 9 つの科学機器が搭載されています。 -
月面クレーター観測・探査衛星 (LCROSS) の中間赤外線カメラで撮影された月の赤外線カメラ画像。これは、月の裏側を撮影した初めての赤外線画像です。 -
LCROSS宇宙船が月スイングバイ中に撮影した月の別の可視光カメラ画像
LCROSS ケンタウルス分離写真（衝突 - 9時間40分、2009年10月9日）[31]
-
LCROSS シェパーディング宇宙船から見た LCROSS ケンタウル分離の近赤外線画像 -
高温、青->低温)">
LCROSS Centaur 分離の中間赤外線 (疑似カラー) 画像 (赤->高温、青->低温) -
ケンタウルス分離後の LCROSS 宇宙船のSTK (衛星ツールキット) 画像
ケンタウルス/LCROSS衝突写真（2009年10月9日11:31 UTC）[32]
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月の南極付近のカベウスクレーターに衝突したケンタウルス上段ロケットの画像。この画像は LCROSS シェパーディング宇宙船によって撮影された。 -
Diviner LCROSS 衝突帯の位置が、月の南極地域の昼間のグレースケールの熱地図に重ねて表示されています。Diviner データは、水氷やその他の凍結揮発性物質を効果的に冷やすトラップとして機能する永久影の極寒の領域をサンプリングした Cabeus Crater 内の最終的な LCROSS 衝突地点を選択するために使用されました。 -
Centaur/LCROSS 衝突地点の予備的な未較正 LRO/Diviner 熱マップ。衝突の 2 時間前と衝突の 90 秒後に取得されました。衝突の熱シグネチャは、4 つの Diviner 熱マッピング チャネルすべてで明確に検出されました。
受賞歴
LCROSS は、その技術、管理、科学の業績により数々の賞を受賞しています。
- 2010年:ノースロップ・グラマン ノースロップ・グラマン・コーポレート 2010 優秀賞 (ノースロップ・グラマン チーム) [要出典]
- 2010年：ポピュラーメカニクス誌の2010年科学技術革新ブレークスルー賞を受賞。[33]
- 2010年: NASA名誉賞 – グループ功績 (LCROSS 科学チーム)
- 2010年: NASA名誉賞 – グループ功績 (LCROSSミッション運用チーム)
- 2010 年: NASA名誉賞 - グループ功績、「優れたプロフェッショナリズム、アウトリーチと教育における革新、および 2 つのミッションのアウトリーチを 1 回の打ち上げに統合したこと」に対して受賞 (LRO/LCROSS/LPRP EPO チーム)
- 2010年: NASA名誉賞 - 卓越した功績に対するメダル (ラスティ・ハント)
- 2010年: NASA名誉賞 - 優秀リーダーシップ賞 (ダン・アンドリュース & トニー・コラプリテ)
- 2010: NASA名誉賞 - グループ功績、LCROSS 科学およびペイロード チーム
- 2010年：NASAエイムズ名誉賞、「卓越した功績」部門（ケン・ガラル）
- 2010:ノースロップ グラマンAS 部門社長賞、「オペレーショナル エクセレンス」部門 (ノースロップ グラマン チーム)
- 2010年: 航空週間賞ノミネート、「宇宙」部門[34]
- 2010年：宇宙財団「ジョン・L・ジャック・スワイガート・ジュニア宇宙探査賞」[35]
- 2010年：全米宇宙協会「宇宙パイオニア賞」2009年、「科学と工学」部門
- 2010年:ノースロップ・グラマン「優秀エンジニアリングプロジェクト功績賞」、第55回年次エンジニアリング評議会[要出典]
- 2010年: NASA OCEシステムエンジニアリング賞、NASA主任技術者事務所[36]
- 2010年：Aviation Week 2009プログラム優秀賞、「システムレベルの生産と維持」部門[37] [38]
- 2009:ノースロップ グラマンテクニカル サービス「優秀賞」: 2009、(LCROSS チーム)
- 2009年: NASAエイムズ名誉賞、チーム部門（LCROSSチーム）[39]
- 2009年: NASAエイムズ名誉賞、工学部門（トム・ルゾッド）[39]
- 2009年: NASA名誉賞 - 卓越した功績賞 (ダン・アンドリュース) [要出典]
- 2009年: NASA名誉賞 - グループ功績、LCROSSプロジェクトチーム[要出典]
- 2009年: NASAシステムエンジニアリング優秀賞 (ダリン・フォアマン、ボブ・バーバー) [要出典]
- 2008年：ILEWG国際月探査「技術賞」、短期間と低コストの厳しい制約の中で先進技術を開発した功績に対して[40]
- 2008年: NASAエイムズ名誉賞、工学部門（ボブ・バーバー）[39]
- 2008年:ノースロップ・グラマン「ミッション・エクセレンス」賞、LCROSS宇宙船チーム[要出典]
- 2007年: NASAエイムズ名誉賞 - グループ功績、CDRの成功[要出典]
- 2006年: NASAエイムズ名誉賞、「プロジェクトマネジメント」部門（ダン・アンドリュース）[39]
参照
- 月面上の人工物のリスト
- 月へのミッションのリスト
- 月の水
- プロジェクトA119は、 1950年代の核爆発装置ミッションである、より強力な月面掘削機であり、決して試みられなかった。
参考文献
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宇宙船が衝突する少し前に、赤外線カメラがブースターのクレーターの熱的特徴を実際に捉えたという知らせが届いた。
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- ^ AVIATION WEEK プログラム優秀賞は航空宇宙および防衛分野のトッププログラムとリーダーシップを表彰
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- ^ 「2008年国際月探査賞：受賞者は誰か？」sci.esa.int 。 2018年5月1日閲覧。
外部リソース
ウィキメディア・コモンズには、 LCROSSに関連するメディアがあります。
- NASA - LCROSS (月面クレーター観測探査衛星)、nasa.gov
- NASA エイムズ研究センターの月面クレーター観測・探査衛星、lcross.arc.nasa.gov
- blogs.nasa.gov の LCROSS フライトディレクターのブログ
- NASA の衝突後の記者会見がYouTubeで公開
- NASA が水を見つけるために月を爆撃すべき理由: 分析、2009 年 9 月 11 日、Popular Mechanics、popularmechanics.com
- アンソニー・コラプリテ (2010-10-22)。「LCROSS 噴出物プルーム内の水の検出」。サイエンス。330 ( 6003 ) : 463–468。Bibcode : 2010Sci ...330..463C。doi : 10.1126/science.1186986。PMID 20966242。S2CID 206525375 。
- [1] シリコンバレー天文学講演シリーズにおけるアンソニー・コラプリテのミッションに関する公開講演
- ナンシー・アトキンソン (2009-10-07)。「LCROSS 月面衝突観測ガイド」。Universe Today。
- [2] LCROSS月面衝突機 - 小型衛星ミッションから学んだ教訓 - ダン・アンドリュース（NASA LCROSSプログラムディレクター）（PDF）