シューメーカーの近く

シューメーカーの近く

NEARシューメーカー宇宙船のアーティストによるレンダリング
ミッションタイプ	オービター（433エロス）
オペレーター	NASA  · APL
コスパーID	1996-008A
SATCAT番号	23784
Webサイト	公式サイト
ミッション期間	5年21日
宇宙船の特性
打ち上げ質量	805キログラム[1]
乾燥質量	487キログラム（1,074ポンド）
力	1,800ワット
ミッション開始
発売日	1996年2月17日20:43:27 UTC ( 1996-02-17 )
ロケット	デルタ II 7925-8
発射場	ケープカナベラル LC-17B
ミッション終了
最後の連絡	2001年2月28日~00:00 UTC (2001-02-28)
着陸日	2001年2月12日20:01 UTC (2001-02-12)
着陸地点	ヒメロスクレーターの南、433エロス
253 マチルドのフライバイ
最接近	1997年6月27日12:56 UTC (1997-06-27)
距離	1,212キロメートル（753マイル）
433 エロスオービター
軌道投入	2000年2月14日15:33 UTC (2000-02-14)
軌道	230軌道[2]
NEARシューメーカーミッション の公式記章 発見プログラム

地球近傍小惑星ランデブー・シューメーカー（ NEARシューメーカー）は、1996年の打ち上げ後に惑星科学者ユージン・シューメーカーに敬意を表して改名されたロボット 宇宙探査機で、ジョンズ・ホプキンス大学 応用物理学研究所がNASAのために設計した、地球近傍小惑星 エロスを1年かけて近軌道から調査するある。小惑星を周回して着陸に成功した最初の宇宙船であった。 ^[3] 2000年2月、ミッションは小惑星に接近し、周回した。2001年2月12日、シューメーカーは小惑星に着陸し、2週間余り後に終了した。 ^[3]

NEARの主な科学的目的は、エロスの全体特性、組成、鉱物学、形態、内部質量分布、磁場に関するデータを返すことでした。副次的な目的には、表土の特性、太陽風との相互作用、塵やガスによって示される現在の活動の可能性、小惑星の自転状態の研究が含まれます。このデータは、小惑星全般の特性、小惑星と流星体や彗星との関係、初期の太陽系の状態を理解するために使用されました。これらの目標を達成するために、宇宙船には、X 線/ガンマ線分光計、近赤外線イメージング分光器、CCD イメージング検出器を備えたマルチスペクトルカメラ、レーザー距離計、磁力計が搭載されていました。また、 NEAR追跡システムを使用して小惑星の重力場を推定する電波科学実験も実行されました。機器の総質量は 56 kg (123 ポンド) で、80 ワットの電力が必要でした。

NEARは、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所（APL）が建造した初のロボット宇宙探査機である。 ^{[4]このミッションの以前の計画では、} 4660 ネレウスに行き、途中で2019 ファン・アルバダに接近通過することになっていた。 ^[5] 2000年1月、ネレウスとランデブーしたが、そこに留まらず、複数の小惑星と彗星を訪問することになっていた。^[5]議論された選択肢には、2P/エンケ、433 エロス（ミッションの主なターゲットとなった）、1036 ガニメッド、4 ベスタ、4015 ウィルソン・ハリントンなどがあった。^[5] 小天体グランドツアーは、探査機で10年かけて2つの小惑星と2つの彗星を訪問する計画だった。^[5]

このミッションの主な目的は、地球近傍小惑星433 エロスを軌道上から約 1 年間調査することだった。エロスはS 型小惑星で、大きさは約 13 × 13 × 33 km で、地球近傍小惑星の中で 2 番目に大きい。当初、軌道は半径 200 km の円形だった。軌道半径は段階的に縮小され、2000 年 4 月 30 日に 50 × 50 km の軌道となり、2000 年 7 月 14 日には 35 × 35 km に減少した。その後数か月かけて軌道は 200 × 200 km の軌道に拡大され、その後徐々に縮小され、2000 年 12 月 13 日には 35 × 35 km の逆行軌道に変更された。ミッションは、2001 年 2 月 12 日にエロスの「鞍」領域に着陸して終了した。

科学者の中には、このミッションの最終目標は小惑星エロスと地球で回収された隕石を結び付けることだと主張する者もいる。化学組成に関する十分なデータがあれば、エロスと他のS型小惑星、そしてS型小惑星の破片であると考えられる隕石（おそらくエロス自身）との間に因果関係を確立できる可能性がある。この関係が確立されると、隕石の材料は大型で複雑かつ進化する装置で研究でき、その結果を宇宙の物体に当てはめることができる。NEARは、科学者が納得するほどこの関係を証明も反証もしなかった。

1999年12月から2001年2月まで、NEARは惑星間ネットワークの一環としてガンマ線分光計を使用してガンマ線バーストを検出しました。^[6]

1996年2月17日にデルタ7925-8（9基の固体燃料補助ロケットとスター48（PAM-D）第3段を搭載したデルタIIロケット）で打ち上げられ、地球周回軌道を離れた後、 NEARは巡航段階の最初の部分に入った。NEARは巡航段階のほとんどを最小限の活動の「冬眠」状態で過ごし、直径61kmの小惑星253マチルドの接近通過の数日前に終了した。^[7]

1997年6月27日、NEARは12時56分UTにマチルドの1200km以内を9.93km/sの速度で通過し、画像やその他の機器データを送信しました。このフライバイでは、マチルドの表面の60%をカバーする500枚以上の画像が生成されました^[8]。また、マチルドの寸法と質量を計算するための重力データも得られました^{[9] 。}

1997年7月3日、NEARは最初の大規模な深宇宙操作、つまり450Nの主スラスタの2回にわたる噴射を実行した。これにより速度は279m/s低下し、近日点は0.99AUから 0.95AUに下がった。地球重力アシストスイングバイは1998年1月23日7:23UTに発生した。最接近は540kmで、軌道傾斜角は0.5度から10.2度に、遠日点距離は2.17AUから1.77AUに変化し、エロスの軌道傾斜角とほぼ一致する。このとき、計測機器は作動していた。^[7]

予定されていた4回のランデブー燃焼のうち最初の燃焼は、1998年12月20日22:00 UTに行われた。燃焼シーケンスは開始されたが、すぐに中止された。その後、宇宙船はセーフモードに入り、回転し始めた。宇宙船のスラスタは異常時に何千回も噴射され、29 kgの推進剤が消費され、プログラムの推進剤余裕はゼロになった。この異常により、太陽の向きが合わず、バッテリーが消耗したため、宇宙船はほぼ失われるところだった。宇宙船とミッションコントロールとの連絡は24時間以上確立できなかった。この事件の根本的な原因は特定されていないが、ソフトウェアと操作上のエラーが異常の深刻さの一因となった。^[10]

当初のミッション計画では、4回の噴射の後に1999年1月10日に軌道投入噴射を行うことになっていたが、最初の噴射の中止と通信不能によりこれは不可能となった。新しい計画が実施され、NEARは1998年12月23日18:41:23 UTに、速度965 m/s、エロスの質量中心から3827 kmの距離でエロスの近くを飛行した。カメラはエロスの画像を撮影し、データは近赤外線分光器によって収集され、接近中に無線追跡が行われた。1999年1月3日にはランデブー操作が行われ、スラスタ噴射によってNEARの軌道速度がエロスの速度に一致した。 1月20日にはヒドラジンスラスタ噴射が行われ、軌道を微調整した。 8月12日、2分間のスラスタ燃焼により、宇宙船の速度はエロスに対して時速300キロメートルまで低下した。^[7]

エロスの周回軌道への投入は、2000 年 2 月 14 日 15:33 UT (10:33 EST) に行われました。これは、 NEAR がエロスの軌道とほぼ一致する 13 か月の太陽中心軌道を完了した後のことでした。ランデブー操作は 2 月 3 日 17:00 UT に完了し、エロスに対する宇宙船の速度は 19.3 m/s から 8.1 m/s に低下しました。別の操作は 2 月 8 日に行われ、相対速度がわずかに増加して 9.9 m/s になりました。エロスの衛星の探索は 1 月 28 日、2 月 4 日、9 日に行われましたが、何も見つかりませんでした。スキャンは科学的な目的で、衛星との衝突の可能性を軽減するために行われました。NEARは2月14日にエロスの周りを321×366 kmの楕円軌道に投入された。軌道は7月14日までに徐々に35 kmの円極軌道に縮小された。NEARはこの軌道に10日間留まり、その後段階的に縮小され、2000年9月5日までに100 kmの円軌道に縮小された。10月中旬の軌道変更により、10月26日午前7時（UT）にエロスが表面から5.3 km以内の地点を通過した。^[7]

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  NEAR探査機の航海を描いた軌道図
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  1996 年 2 月 19 日から 2001 年 2 月 12 日までのNEAR Shoemakerの軌道のアニメーション

  •   シューメーカーの近く
  •   エロス
  •   地球
  •   マチルド
  •   太陽
• 
  2000 年 4 月 1 日から 2001 年 2 月 12 日までのNEAR Shoemakerのエロス周回軌道のアニメーション

  •   シューメーカーの近く
  •   433 エロス

フライバイの後、NEAR は200 km の円軌道に移動し、軌道を順行近極軌道から逆行近赤道軌道に変更しました。2000 年 12 月 13 日までに、軌道は再び 35 km の低軌道に変更されました。2001 年 1 月 24 日から、探査機は一連の表面接近 (5 ～ 6 km) を開始し、1 月 28 日には小惑星から 2 ～ 3 km の距離を通過しました。その後、探査機はエロスの表面に向けてゆっくりと制御降下し、2001 年 2 月 12 日 20:01 UT (3:01 pm EST) 頃に鞍型地形ヒメロスのちょうど南に着陸して終了しました。管制官たちの驚きは、着陸後、宇宙船は損傷を受けず、秒速1.5～1.8メートルの速度で飛行していたことである（小惑星に軟着陸した初の宇宙船となった）。^[12]ディープ・スペース・ネットワークでアンテナ時間の延長を受けた後、宇宙船のガンマ線分光計は、軌道上で使用されていたときよりも10倍感度が高く、表面から約4インチ（100 mm）の有利な地点からエロスの組成に関するデータを収集するように再プログラムされた。^[13]この感度の向上は、エロスからの信号と探査機自体が生成するノイズの比率が増加したことによるところが大きい。^[6]宇宙線がセンサーに与える影響も約50%減少した。^[6]

2001年2月28日午後7時（東部標準時）、NEARシューメーカーがシャットダウンされる前に最後のデータ信号が受信された。2002年12月10日に宇宙船との最後の通信が試みられたが、失敗に終わった。これはおそらく、探査機がエロス滞在中に経験した−279°F（−173°C、100K）という極端な環境によるものと思われる。[ ^14]

宇宙船は、約 1.7 m の辺を持つ八角柱の形状をしており、風車のような配置の 4つの固定式ガリウムヒ素 太陽電池パネル、アンテナ給電部に磁力計が取り付けられた固定式 1.5 m X バンド高利得無線アンテナ、X 線太陽モニターが一方の端 (前方デッキ) に固定され、その他の計器は反対側の端 (後方デッキ) に固定されている。ほとんどの電子機器はデッキの内側に取​​り付けられている。推進モジュールは内部に収納されている。ブームを使用せずに宇宙船の本体に計器を取り付けるという決定により、ガンマ線分光計を宇宙船から発生するノイズから遮蔽する必要が生じた。^[6]ビスマスゲルマニウム酸塩シールドが使用されたが、これは中程度にしか効果がなかった。^[6]

この機体は3軸安定しており、推進には単一の二元推進剤（ヒドラジン/四酸化窒素）450ニュートン（N）主スラスタ^[15]と4つの21Nおよび7つの3.5Nヒドラジンスラスタを使用し、総デルタVポテンシャルは1450m/sであった。姿勢制御はヒドラジンスラスタと4つのリアクションホイールを使用して行われた。推進システムは2つの酸化剤タンクと3つの燃料タンクに209kgのヒドラジンと109kgのNTO酸化剤を搭載していた。^[7]

電力は1.8×1.2メートルのガリウムヒ素太陽電池パネル4枚で供給され、  NEARの太陽からの最大距離である2.2AU（3億2900万キロメートル）で 400ワット、1AU（1億5000万キロメートル）で1800ワットを発電できる。電力は9アンペア時の22セル充電式スーパーニッケルカドミウム電池に蓄えられた。^[7]

宇宙船の誘導は、5 つのデジタル太陽姿勢検出器、慣性測定装置 (IMU)、および機器の向きとは反対の方向を向いたスター トラッカー カメラのセンサー スイートを使用して実現されました。IMU には、半球形共振器、ジャイロスコープ、加速度計が含まれていました。通常の姿勢制御には、4 つのリアクション ホイール(3 つあれば完全な 3 軸制御を提供できるように配置) が使用されました。スラスタは、リアクション ホイールから角運動量を放出するだけでなく、急速な旋回および推進操作にも使用されました。姿勢制御は 0.1 度、視線方向の安定性は 1 秒間に 50 マイクロラジアン以内、後処理姿勢情報は 50 マイクロラジアンでした。^[7]

コマンドおよびデータ処理サブシステムは、2つの冗長コマンドおよびテレメトリプロセッサとソリッドステートレコーダー、電源スイッチングユニット、および他のサブシステムとの通信用の 2つの冗長1553標準データバスへのインターフェイスで構成されていました。NEARは、大量のプラスチックカプセル化マイクロ回路（PEM）を使用した最初のAPL宇宙船であり、大容量ストレージにソリッドステートデータレコーダーを使用した最初のAPL宇宙船でした。以前のAPL宇宙船は磁気テープレコーダーまたは磁気コアを使用していました。^[16]

ソリッドステートレコーダーは16メガビットのIBM Luna-C DRAMで構成されている。1つのレコーダーは1.1ギガビットのストレージを持ち、もう1つは0.67ギガビットのストレージを持つ。^[7]

NEARミッションは、NASAのディスカバリー計画の最初の打ち上げであり、開発から飛行まで3年以内に1億5000万ドル未満の費用で進められるように設計された一連の小型宇宙船である。このミッションの建造、打ち上げ、30日間の費用は1億2200万ドルと見積もられている。最終的なミッションの総費用は2億2400万ドルで、その内訳は宇宙船開発に1億2490万ドル、打ち上げ支援と追跡に4460万ドル、ミッションの運用とデータ分析に5460万ドルであった。^[2]

科学搭載物には以下が含まれる: ^[17]

• ジョンズ・ホプキンス大学 応用物理学研究所が設計・構築したマルチスペクトルイメージャー（MSI）は、小惑星の表面の可視画像を提供した。
• 近赤外分光器 (NIS) は、62 のビンで 0.8 ～ 2.6 マイクロメートルのスペクトル範囲をカバーします。
• NASAゴダード宇宙飛行センターが提供する 3 軸フラックスゲート磁力計は、DC から 10 Hz までの小惑星の磁場を測定できます。
• X 線/ガンマ線分光計 (XGRS) は 2 つの機器で構成されています。X 線分光計は、太陽フレアの X 線によって励起された小惑星の X 線蛍光を測定します。ガンマ線分光計は、アクティブ BGO シールドを備えた NaI シンチレータです。
• レーザー距離計 (NLR) は、直接検出型シングルパルス距離計です。

• テキストはパブリック ドメインの NASA ウェブページから改変したものです。
• Trombka JI; Squyres SW; Bruckner J; Boynton WV; et al. (2000). 「小惑星 433 Eros の元素組成: NEAR-Shoemaker X 線分光計の結果」。Science . 289 ( 5487): 2101–2105. Bibcode :2000Sci...289.2101T. doi :10.1126/science.289.5487.2101. PMID  11000107. S2CID  29691912.
• Zuber MT; Smith DE; Cheng AF; Garvin JB; et al. (2000). 「NEAR-Shoemaker レーザー距離計による 433 Eros の形状」。Science . 289 (5487): 2097–2101. Bibcode :2000Sci...289.2097Z. doi :10.1126/science.289.5487.2097. PMID  11000106. S2CID  20553832.
• Yeomans DK、Antreasian PG、Barriot JP、Chesley SR 、他 (2000)。「NEAR-Shoemaker 宇宙船と Eros のランデブーにおける無線科学の結果」。Science。289 ( 5487 ): 2085–2088。Bibcode : 2000Sci ...289.2085Y。doi :10.1126/science.289.5487.2085。PMID 11000104  。

この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

ウィキメディア・コモンズには、 NEARに関連するメディアがあります。

• NASAの太陽系探査によるNEARシューメーカープロファイル
• NSSDC マスターカタログ: 宇宙船 – NEAR Shoemaker
• NASA GSFC: NEARシューメーカー、地球近傍小惑星ランデブー
• NEAR ミッション公式サイト (ジョンズ ホプキンス応用物理学研究所)
• 地球近傍小惑星ランデブー
• NASA 惑星データシステム、小天体ノードの NEAR ミッション アーカイブ