ルーシー（宇宙船）

ルーシー

トロヤ群小惑星617 パトロクロスとその連星系伴星メノイティオスを通過中のルーシー宇宙船の想像図
名前	ディスカバリーミッション13
ミッションタイプ	小惑星の複数回のフライバイ
オペレーター	NASA ゴダード · SwRI
コスパーID	2021-093A
SATCAT番号	49328
Webサイト	lucy.swri.edu
ミッション期間	12年（予定） 2年11ヶ月16日（進行中）
宇宙船の特性
メーカー	ロッキード・マーティン
打ち上げ質量	1,550 kg (3,420 ポンド) [1]
乾燥質量	821 kg (1,810 ポンド)
寸法	長さ13メートル（43フィート）[2] 各ソーラーパネル：直径7.3メートル（24フィート）
力	504ワット（最遠距離）
ミッション開始
発売日	2021年10月16日 09:34 UTC [1] [3]
ロケット	アトラス V 401 (AV-096)
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
楽器
高解像度可視画像装置（L'LORRI） 光学および近赤外画像分光計（L'Ralph） 熱赤外分光計（L'TES）
ルーシーミッションパッチ ディスカバリープログラム

ルーシーは、8つの異なる小惑星を巡る12年間の旅を続けるNASAの 宇宙探査機です。2つのメインベルト小惑星と6つの木星トロヤ群小惑星を訪問する予定です。トロヤ群小惑星は、木星の軌道を共有し、木星の前方または後方を周回する小惑星です。 ^{[4] [5]すべてのターゲットへの遭遇は}フライバイ遭遇となります。[ ^6]ルーシー宇宙船は、9億8,100万ドルのミッションの中心です。 ^[7] 2021年10月16日に打ち上げられました。

2017年1月4日、ルーシーはプシケミッションとともに、NASAのディスカバリー計画のミッション13と14にそれぞれ選ばれました。^{[6] [8]}

このミッションは、トロヤ群の研究によって「惑星形成の化石」、つまり太陽系の初期の歴史において惑星やその他の天体を形成するために集まった物質が明らかになる可能性があるため、ルーシー人類の化石にちなんで名付けられました。 ^{[9]この人類は、1967年の}ビートルズの曲「ルーシー・イン・ザ・スカイ・ウィズ・ダイアモンズ」にちなんで名付けられました。^[10]この宇宙船は、L'TES機器用にラボで生成されたダイヤモンドで作られたディスクを搭載しています。^[11]

ルーシーは、2021年10月16日午前9時34分（UTC）^[3]に、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス社のアトラスVロケットの401型でケープカナベラル宇宙基地SLC-41から打ち上げられた。 1年後の2022年10月16日に地球からの重力アシストを1回得て^[12] 、 2023年に小惑星152830ディンキネシュをフライバイした後^[13] 、 2024年に地球からの重力アシストをさらに得る予定である。^[14] 2025年には、ルーシー人類の化石の発見者にちなんで名付けられた、内側メインベルト小惑星52246ドナルドヨハンソンを通過する予定である。 ^[15] 2027年にはL4トロヤ群（木星の約60°前方を周回するギリシャの小惑星群）に到着し_、 4つのトロヤ群、3548エウリュバテス（その衛星を含む）、15094ポリメレ、11351レウコス、21900オルスのそばを飛行します。[ 6 ]これらのフライバイの後^、ルーシーは2031年に地球に戻り、L5トロヤ群（木星の約60°後方を周回するトロヤ群）に向かって別の重力アシストを行い、2033年にはトロヤ連星617パトロクロスとその衛星メノイティウスを訪問します。_{ミッション}はパトロクロス-メノイティウスフライバイで終了する可能性がありますが、その時点でルーシーはL4雲とL5雲の間を6年間安定して周回するため、ミッションの延長が可能になります。^[要出典]

搭載機器は、高解像度の可視画像装置、光学および近赤外線画像分光計、熱赤外線分光計の3つです。^[16] コロラド州ボルダーのサウスウエスト研究所のハロルド・F・レヴィソンが主任研究員であり、サウスウエスト研究所のシモーネ・マルキがミッションの副主任研究員です。NASAのゴダード宇宙飛行センターは、 NASA本部の惑星科学部門-科学ミッション局のために、マーシャル宇宙飛行センターの惑星ミッションプログラムオフィスの指示の下でミッションを実行します。^[要出典]

木星トロヤ群小惑星の探査は、惑星科学十年計画で概説された優先度の高い目標の 1 つです。木星トロヤ群小惑星は、地上の望遠鏡と広域赤外線探査衛星によって、 「暗く、表面が太陽光をほとんど反射しない」ことが観測されています。^[17]木星は 太陽から5.2 AU (780 × 10 ⁶  km、480 × 10 ^{6 mi) 離れており、これは地球と太陽の距離の約 5 倍です。 [18]木星トロヤ群小惑星は同様の距離にありますが、軌道上の位置によって太陽から多少遠かったり近かったりします。トロヤ群小惑星の数は、}メインベルト小惑星の数と同じくらいある可能性があります。^[19]^^

NASAは、2014年11月5日に発表されたディスカバリー計画の公募（AO）を通じてルーシーを選定した。 ^[20]ルーシーは、2015年2月に締め切られたディスカバリー計画の次期ミッションの提案募集の一環として提出された。提案は2021年末までに打ち上げ可能な状態にする必要があった。全部で28件の提案が寄せられた。

2015年9月30日、ルーシーは5つの最終候補ミッションの1つに選ばれ、より詳細な概念設計の研究と分析を行うために、それぞれ300万ドルの資金が支給された。^{[21] [22] [23] [24]}最終候補には他に、ダビンチ、ネオカム、サイケ、ヴェリタスが選ばれた。2017年1月4日、ルーシーとサイケが開発と打ち上げの対象に選ばれた。

2019年1月31日、NASAはルーシーを2021年10月にフロリダ州ケープカナベラルからアトラスV401ロケットで打ち上げると発表した。打ち上げの総費用は1億4,830万ドルと見積もられた。^[25] 2019年2月11日、スペースXは契約締結に抗議し、ルーシーを「大幅に安い費用」で同じ軌道に打ち上げることができると主張した。2019年4月4日、スペースXは抗議を取り下げた。^[26]

2020年8月28日、NASAはルーシーが宇宙船とその機器の組み立てと試験の「青信号」とともに主要決定ポイントD（KDP-D）を通過したと発表した。^[27]宇宙船の機器は2020年10月26日にL'LORRIから到着した。 ^{[28] 2021年7月30日、宇宙船は打ち上げ準備のために}C-17輸送機でフロリダに輸送され、ルーシーは2021年9月30日にロケットフェアリングに収納された。

ルーシーは2021年10月16日午前9時34分（UTC）^{[29] [30]}に打ち上げられ、23日間の打ち上げ期間が始まった。^[30]

科学搭載物には以下が含まれる: ^{[2] [21]}

• L'Ralph – パンクロマティックおよびカラー可視画像装置 (0.4～0.85  μm) と赤外分光マッピング装置 (1～3.6 μm)。L'Ralph はニューホライズンズの Ralph 装置 に基づいており、ゴダード宇宙飛行センターで構築されました。表面のケイ酸塩、氷、有機物の測定に使用されます。L'Ralph 装置は、75 mm 口径の f/6 の 3 枚ミラーアナスティグマット設計です。望遠鏡構造は 1 つのアルミニウム ブロックで構成されており、無熱画像化システムを提供します。ビームスプリッターは、より長い波長の光を LEISA に伝送し、約 960 nm より短い光を MVIC に反射します。装置は、LEISA 検出器を約 100 K に冷却する直径 20 インチ (510 mm) のラジエーターで受動的に冷却されます。スキャンミラーは、ラルフ焦点面を横切ってターゲットをスキャンし、可視画像または赤外線スペクトルを構築するために使用されます。^[31]   

• L'LORRI – 高解像度可視画像装置。L'LORRI はニューホライズンズの LORRI 装置から派生​​したもので、ジョンズホプキンス大学 応用物理学研究所で構築されました。トロヤ群惑星の表面の最も詳細な画像を提供します。L'LORRI はニューホライズンズLORRI と同じ検出器を使用し、同じ光学設計になっています。主鏡の直径は 20.8  cm、システムの焦点距離は 262  cm、検出器は Teledyne e2v 製の 1024 × 1024 薄型裏面照射型フレーム転送 CCD です。各ピクセルは 5  μrad の範囲をカバーし、FWHM が 15 μrad 未満の点像分布関数を持ちます 。注目すべき従来の装置との違いは、冗長電子機器の追加、LORRI データ保存用メモリ、および装置収容方法の違いです。ニューホライズンズではLORRI機器は探査機内部に搭載されているが、ルーシーではL'LORRIは機器指向プラットフォーム（IPP）に搭載されている。^[31]

• L'TES – 熱赤外線分光計 (6～75 μm)。L'TES は、 OSIRIS-REx ミッションの OTES に似ており、アリゾナ州立大学で構築されました。観測されたトロヤ群小惑星の熱特性を明らかにし、小惑星表面の物質の組成と構造も明らかにします。OTES は、小惑星ベンヌの表面組成と熱慣性を導き出すために使用されました。ただし、5 AU のトロヤ群小惑星はベンヌよりもはるかに低温であるため、ルーシーミッションでは表面組成を導き出すために L'TES を使用する予定はありません。代わりに、L'TES は主にレゴリスの特性を推測するために使用されます。 L'TES は、直径 15.2 cm のカセグレン望遠鏡、化学蒸着ダイヤモンド ビームスプリッターを備えたマイケルソン干渉計、非冷却の重水素化 L-アラニン添加トリグリシン硫酸塩 (DLATGS) 焦電検出器など、OTES と同じ光学機械設計になっています。L'TES は、望遠鏡のバッフルと主鏡の内径を変更して潜在的な迷光経路を除去し、計測レーザー システムを改善するなど、従来の装置とわずかに異なるだけです。内部の校正円錐黒体ターゲットによって放射校正が行われます。L'TES 装置は 6～75 μm のデータを収集し、300 cm ⁻¹ (7.4 μm) から 1350 cm ⁻¹ (33 μm)の間で2.310～ 8 W cm ⁻² sr ⁻¹ cm ⁻¹の雑音等価分光放射輝度 (NESR) を備えています。表面温度が 75 K を超える場合、L'TES は 2 K の精度で温度を測定します。この機器の 50% 包囲エネルギーは 6.5 mrad に及びます。L'TES にはデータ取得モードが 1 つあります。干渉縞を継続的に収集し (0.5、1.0、または 2.0秒ごと)、ダウンリンク前に宇宙船に転送して保存します。この機器は最接近の 1 日前からデータの収集を開始します。これは、ターゲットが機器の視野を満たす前です。データ収集は最接近の 1 日後まで続きます。L'TES 機器は、1 日の異なる現地時間に 4 か所で各トロヤ小惑星の放射輝度を測定します。ただし、1 回の観測で太陽直下点から 30° 以内の場所を測定し、もう 1 回で照らされていない表面を測定するという追加要件があります。^[31]              
• 無線科学調査では、宇宙船の無線通信ハードウェアと高利得アンテナを使用してドップラーシフトを測定し、トロヤ群小惑星の質量を決定します。
• T2CAM – ターミナル追跡カメラ (T2CAM または TTCAM) は、小惑星の形状をより正確に把握するために、小惑星の広視野画像を撮影するために使用されます。

• 
  展開された宇宙船のイラスト
• 
  ルーシー宇宙船の太陽電池パネルが展開し、メインエンジンが燃焼中
• 
  搭載機器
• 
  計器指向プラットフォーム (IPP)

宇宙船には金色の銘板が搭載されており、打ち上げ日、打ち上げ日における惑星の位置、打ち上げ時の地球の大陸、公称軌道、マーティン・ルーサー・キング・ジュニア、カール・セーガン、ビートルズなどの人々のスピーチ、詩、歌詞20編が刻まれている。宇宙船は太陽系を離れたり、意図的に惑星に衝突したりすることはないため、人類の未来の世代が回収できる可能性がある。^[32]

探査機がフライバイ観測を行う対象となる具体的な天体は以下の通りである。 ^{[15] [33] [34] [35]}

Lucy にはいくつかの異なるエンジンがあります:

ナモ・レロス 1c: ^[41]

• カウント: 1
• タイプ: ハイパーゴリック二液推進剤エンジン
• 推進剤: MON /ヒドラジン
• 推力: 458 N (386–470 N)
• 比推力: 324秒

エアロジェット ロケットダイン MR-103J: ^{[42] [43]}

• 数: 8
• タイプ: 触媒式一液推進剤スラスター
• 推進剤: ヒドラジン
• 推力: 1 N (0.19–1.13 N)
• 比推力: 202～224秒

エアロジェット ロケットダイン MR-106L: ^{[42] [44]}

• 数: 6
• タイプ: 触媒式一液推進剤スラスター
• 推進剤: ヒドラジン
• 推力: 22 N (10～34 N)
• 比推力: 228～235秒

ルーシーの構想は2014年後半に生まれ、2015年に資金提供対象に選ばれたが、ルーシーの宇宙飛行は2021年10月16日、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスの アトラスV 401ロケット^[45]に搭載されたルーシー宇宙船が安定した駐機軌道に打ち上げられたことで始まった。次の1時間で、第2段が再点火され、ルーシーは太陽中心軌道上の惑星間軌道に乗せられ、12年間のミッションで太陽-木星トロヤ群小惑星2つと、小惑星帯を通過する3回の計画された通過のうちの1回でメインベルト小惑星に接近する。宇宙船が12年間の計画期間中に運用され続ける場合、ミッションは延長され、追加の小惑星ターゲットに向けられる可能性が高い。^{[46] [47]}

2021年10月16日、ルーシーは2枚の太陽電池パネルを展開し始めた。パネルの初期展開は順調に進んだように見えたが、後に太陽電池パネルの1枚が開いた状態でしっかりと固定されなかったことが発覚した。NASAの科学担当副長官トーマス・ザーブッヘンは、宇宙船は「安全かつ安定している」と強調した。 ^[48] 10月26日のその後のテストでは、影響を受けたパネルは完全展開の75～95%であったことが示された。2022年1月現在^{[アップデート]}、宇宙船は巡航モードにある。NASAは、パネルをそのままにしておくことを含め、さまざまな潜在的な選択肢を検討していると述べている。^{[49] [50]} 2022年1月下旬、NASAは太陽電池パネルの1枚が完全に展開されず、しっかりと固定されなかった原因を発見したと発表した。当時、NASAの見解では、太陽電池アレイ展開モーターをさらに作動させて再展開を試みるか、アレイをそのままにしておく、つまり完全に開いてラッチをかける試みはこれ以上行わないかという2つの選択肢があると考えられていた。太陽電池アレイの1つが部分的にしか展開されていない状態でも、宇宙船はミッションに十分な電力を生成していた。NASAは、この問題がミッションに差し迫ったリスクではないため、選択肢を徹底的に検討し、（かなり）後になってから行動を起こすと述べた。^[51]

2022年5月9日、ルーシーはロックされていない太陽電池アレイの展開を完了するための最初のステップを実行しました。これはアレイを完全に展開してロックすることを意図したものではなく、チームの地上テストがアレイのロックの問題を適切に表していることを検証するためのものでした。データを確認した後、次に計画されたステップは別の展開作業でした。^{[52] [53]}

2022年8月5日までに、NASAは太陽電池パネルが353度から357度（360度中）開いているが固定されておらず、ミッション運用に必要な宇宙船の動作に十分安定していると報告した。^{[54] [55]}

2022年12月13日の試みの後、チームはソーラーパネルを使った作業を中止した。^[56]

2023年11月1日、ルーシーは最初のターゲットであるメインベルト小惑星152830ディンキネシュを相対速度4.5km/s（2.8mi/s）で通過することに成功した。^[57]翌日、NASAはフライバイの画像を公開し、ディンキネシュを周回する小型衛星を発見したと発表した。^[58]フライバイの最初の画像では、ディンキネシュの直径が約790メートル（2,590フィート）、衛星の直径が約220メートル（720フィート）であることが示された。^[59]その後の画像では、衛星は実際には直接接触している2つの物体であり、接触連星として知られていることが示された。^{[60]ディンキネシュの衛星の発見により、}ルーシーの計画されている小惑星訪問回数は合計11回となった。

• 複数の小惑星を通過する予定のJAXAミッション「DESTINY+」 。
• 木星氷衛星探査機、ESA の木星系ミッション。
• OKEANOS、木星トロヤ群への太陽帆ミッションの提案。

ウィキメディア・コモンズには、ルーシー (宇宙船)に関連するメディアがあります。

• NASA.gov のミッション ウェブサイト
• NASA の新しいディスカバリー ミッション: プシュケとルーシーがYouTubeに登場
• ルーシー：NASAの木星トロヤ群ミッション（eoPortal）
• トロヤ群小惑星へのルーシーの進路の設計