太陽系を離れた人工物のリスト

いくつかの宇宙探査機とその打ち上げロケットの上段が太陽系を離れつつある。これらはすべてNASAによって打ち上げられたものである。探査機のうち 3 つ、ボイジャー 1 号、ボイジャー 2 号、ニューホライズンズは現在も機能しており、無線通信によって定期的に連絡が取られているが、パイオニア 10 号とパイオニア 11 号は現在は廃棄されている。これらの宇宙船に加えて、いくつかの上段とスピン除去重りも、軌道を進み続けると仮定すれば、太陽系を離れつつある。

これらの物体は、その速度と方向によって太陽から離れており、太陽からの距離が遠いため、太陽の重力ではこれらの物体を引き戻したり軌道に乗せたりするには不十分であるため、太陽系を離れつつあります。これらの物体は太陽の重力の影響を受けず、速度が遅くなっていますが、それでも脱出速度を超えて太陽系を離れ、恒星間空間へと進んでいます。

• パイオニア10号– 1972年に打ち上げられ、1973年に木星を通過しおうしアルデバラン（65光年離れた）の方向に向かっている。2003年1月に通信が途絶え、134天文単位（AU、1AUは地球と太陽の平均距離である1億5000万キロメートル（9300万マイル）とほぼ同じ）を通過したと推定されている。^[1]
• パイオニア11号– 1973年に打ち上げられ、1974年に木星、1979年に土星を通過した。1995年11月に通信が途絶え、現在111AUにあると推定されている。^[2] 宇宙船はいて座の北西にあるわし座に向かっている。何事も起こらなければ、パイオニア11号は約400万年後にいて座の恒星の近くを通過する。^[3]
• ボイジャー2号– 1977年8月に打ち上げられ、1979年に木星、1981年に土星、天王星、海王星。この探査機は太陽圏、119AUで星間空間に^[4] ボイジャー2号ロス248から1.7光年の距離を通過するはずである。^[5]ロス248と太陽は現在接近しており、3万6000年後には3光年以内の距離を通過することになる。^[6]29万6000年間妨害がなければ、ボイジャー2号シリウスから4.3光年の距離を通過するはずである。^[5]
• ボイジャー1号– 1977年9月に打ち上げられ、1979年に木星、1980年に土星を通過し、土星の衛星タイタン。この探査機は2012年8月25日に121AUのヘリオポーズ星間空間。^[7] ボイジャー1号はまだ活動中である。約4万年後には、恒星グリーゼ445（AC +79 3888）と太陽は、現在17.6光年離れているが、3.45光年の距離で通過することになる。^[8]ボイジャー1号はグリーゼ445に1.6光年まで接近する。^[5][9]
• ニューホライズンズ– 2006年に打ち上げられ、2007年に木星、2015年7月14日に冥王星。2019年1月1日にはカイパーベルト拡張ミッション（KEM）の一環として、カイパーベルト天体486958アロコスを^[10]2021年4月17日には太陽から50AUの距離に到達した。^[11]

他の探査機が先に打ち上げられたにもかかわらず、ボイジャー1号はより高速な速度を達成し、他の探査機を追い越した。ボイジャー1号は、打ち上げから数か月後の1977年12月19日にボイジャー2号を追い抜いた。 ^[12] 1981年にはパイオニア11号を追い抜き、 ^[13]続いて1998年2月17日にパイオニア10号を追い抜いて太陽から最も遠い探査機となった。 ^[14] ボイジャー2号は、それ以前に打ち上げられたすべての探査機よりも速く動いており、1980年代後半にパイオニア11号を追い抜き、2023年7月18日にパイオニア10号を追い抜いて太陽から2番目に遠い宇宙船となった。^{[15] [16]}

「パイオニア異常」の影響次第では、ニューホライズンズもパイオニア探査機を追い抜く可能性はあるが、それには何年もかかるだろう。2143年にパイオニア11号を追い越し、2314年にパイオニア10号を追い越すが、ボイジャーを追い抜くことは決してないだろう。^[13]

表の距離を文脈に沿って説明すると、冥王星の平均距離（長半径）は約 40 AU です。

注：上記のデータは2024年11月21日時点のものです。出典：JPL、^[17] NASA SSDシミュレーター、^[18]およびニューホライズンズ^[19]

太陽脱出速度は太陽中心からの距離（r）の関数であり、次のように表される。

${\displaystyle v_{e}={\sqrt {\frac {2GM_{\text{sun}}}{r}}},}$

ここで、積G M _sunは太陽中心の重力パラメータである。太陽の表面から脱出するために必要な初期速度は618 km/s (1,380,000 mph)である^{[20]。そして、地球から太陽までの距離（1} AU ）では42.1 km/s (94,000 mph)に低下し、100 AUでは4.21 km/s (9,400 mph)に低下する。^{[21] [22]}

• 
  ボイジャー1号と2号の速度と太陽からの距離
• 
  パイオニア10号と11号の速度と太陽からの距離
• 
  ニューホライズンズの速度と太陽からの距離。

太陽系を離れるためには、探査機は局所的な脱出速度に到達する必要があります。地球の影響を受けない太陽からの脱出速度は 42.1 km/s です。この速度に到達するには、太陽の周りを回る地球の軌道速度 29.78 km/s をブーストとして利用することが非常に有利です。後で惑星の近くを通過すると、探査機は重力アシストから追加の速度を得ることができます。

すべての惑星探査機は多段式ロケットによって脱出軌道に乗せられ、その最終段は打ち上げられた探査機とほぼ同じ軌道を辿る。これらの段は能動的に誘導することができないため、その軌道は打ち上げられた探査機とは異なるものとなっている（探査機は進路変更を可能にする小型スラスタで誘導されていた）。しかし、宇宙船が重力アシストによって脱出速度を獲得した場合、各段の進路は似ていない可能性があり、何かに衝突する可能性は極めて低い。脱出軌道上にある段は以下のとおりである。

• パイオニア10号第3段、スター37固体燃料ロケットのTE364-4派生型。^[23]
• ボイジャー1号第4段、スター37E固体燃料ロケット。^[24]
• ボイジャー2号第4段、スター37E固体燃料ロケット。^[24]
• ニューホライズンズの第3段であるスター48B固体燃料ロケットは、ニューホライズンズと同様に太陽系からの脱出軌道に乗っており、ニューホライズンズより6時間早く木星に到着している。2015年10月15日、冥王星から2億1300万キロメートル（1AU以上）離れた冥王星の軌道を通過した。^{[25] [26]これは}ニューホライズンズの冥王星フライバイから4か月後のことであった。 ^[27]

さらに、ニューホライズンズ探査機が第3段ロケットから放出される前に、ワイヤーに取り付けられた2つの小さなヨーヨー型スピン抑制重りがスピン量を減らすために使用されました。スピン速度が低下すると、これらの重りとワイヤーは解放され、太陽系外脱出軌道に乗りました。^{[28] [29]}

上記の物体はいずれも追跡不可能です。電源や無線アンテナがなく、制御不能に回転し、小さすぎて検出できません。太陽系からの脱出軌道の予測外では、正確な位置はわかりません。

パイオニア11号の第3段は、木星との遭遇では太陽系からの脱出にはつながらなかったため、太陽軌道上にあると考えられている。^{[24] [より良い情報源が必要]} パイオニア11号は、その後の土星との遭遇で太陽系からの脱出に必要な速度を獲得した。 ^{[疑わしい–議論する]}

2006年1月19日、冥王星に向かうニューホライズンズ宇宙船は、アトラスVとコモンコアブースター、ケンタウルス上段ロケット、スター48B第3段ロケットを使用して、ケープカナベラルから秒速16.26キロメートル（時速58,536キロメートル、時速36,373マイル）で太陽脱出軌道に直接打ち上げられた。 ^[30] ニューホライズンズはわずか9時間で月軌道を通過した。^{[31] [32]}その後の木星との遭遇でも速度は上がり、木星との遭遇がなかった場合よりも3年早く冥王星に到着することができた。

したがって、これまで太陽脱出軌道に直接打ち上げられた唯一の物体は、ニューホライズンズ宇宙船、その第3段、および2つのデスピン質量体でした。ニューホライズンズの ケンタウルス（第2段）は脱出しておらず、2.83年の太陽中心軌道（太陽）にあります。^[25]

パイオニア10号と11号、ボイジャー1号と2号のセントール（第2段）も太陽中心軌道上にある。^{[29] [33]}

星間空間の巨大な空虚さを考えると、ここに挙げたすべての物体は、他の物体と衝突する（または他の物体に捕らえられる）という極めてありそうもない可能性を除けば、数十億年後の太陽の主系列存在よりも長く存続する可能性のあるタイムラインで、深宇宙へと進み続ける可能性が高い。 ^[34]パイオニアまたはボイジャー宇宙船が恒星（または恒星残骸）に衝突する可能性に関する推定タイムスケールの1つは、10の^20乗（100京）年である。^{[35] [36]ただし、それらが十分な速度を獲得して}天の川銀河^[35]（または将来アンドロメダ銀河と合体）から銀河間空間に脱出する可能性は非常に低い。

1990年、太陽探査機ユリシーズが太陽の両極上を回る高傾斜太陽中心軌道に到達するため、木星に向けて打ち上げられたが、この宇宙船は2008年に停止された。ユリシーズは現在、太陽の周りを79°傾斜軌道で周回しており、その遠点は木星の軌道を横切っている。2098年11月には、木星に再び接近し、エウロパとガニメデの軌道の間を横切る予定である。この急激な軌道変更の後、おそらく太陽の周りを双曲軌道で周回し、最終的には太陽系を離れることになる。^[37]

ユリシーズはRTG電源が切れたため現在は電源が切られており、2009年以降は連絡が取れず、いかなる方法でも追跡や誘導ができない。そのため、太陽放射圧などの要因によって遭遇経路が大幅に変わる可能性があるため、正確な軌道は不明である。

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  ボイジャー1号/ボイジャー2号の写真
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  パイオニア 10 /パイオニア 11のアーティストによるコンセプト
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  木星付近のパイオニア10号のアーティストによる概念図
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  ニューホライズンズが冥王星に接近する様子を描いたアーティストによる想像図。
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  冥王星付近のニューホライズンズのアーティストによる概念図。

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• heavens-above.com の太陽系から脱出する宇宙船
• NASA = 惑星の重力アシストの説明
• ガイアデータリリース2を使用して決定されたボイジャーとパイオニア宇宙船の将来の恒星フライバイ