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 2000 年代初頭、大気圏探査機とトリトン着陸機を搭載した海王星周回衛星のアーティストによる概念図 | |
| ミッションタイプ | 海王星探査機 |
|---|---|
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| ミッション期間 | 航海期間：16年 科学研究期間：4年[1] |
| 宇宙船の特性 | |
| 打ち上げ質量 | 3,218 kg (7,094 ポンド) [1] |
| 乾燥質量 | 1,594 kg (3,514 ポンド) [1] |
| ペイロード質量 | 214 kg (472 lb) プラス 220 kg (490 lb) の大気プローブ[1] |
| 寸法 | 高さ: 6.96 m (22.8 フィート) 直径: 4.56 m (15.0 フィート) [1] |
| 力 | 3つの次世代放射性同位元素熱電発電機から1,087 W（1.458 hp） [1] |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2033年（提案）[1] |
| ロケット | スペース・ローンチ・システム（提案） ファルコン・ヘビー（代替案）[1] |
| 海王星探査機 | |
| 軌道投入 | 2049年（提案）[1] |
| 海王星大気探査機 | |
| 大気圏突入 | 2049年（提案）[1] |
ネプチューン・オデッセイは、海王星とその衛星、特にトリトンを調査するための探査機ミッションのコンセプトである。[1]探査機は海王星の逆行軌道に入り、同時にトリトンの調査を行うとともに、海王星の大気を特徴付ける大気探査機を打ち上げる。このコンセプトは、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所が率いるチームによって、NASAの潜在的な大規模戦略科学ミッションとして開発されている。現在の提案では、スペース・ローンチ・システムを使用して2033年に打ち上げ、2049年に海王星に到着することを目指しているが、木星の重力アシストを使用した軌道も検討されており、打ち上げ日は2031年となっている。
このミッションのコンセプトは、2023～2032年の惑星科学十年計画におけるミッションの優先順位として推奨される可能性が検討された。しかし、ロジスティックス上の理由から、天王星探査機と探査機のミッションが氷巨星探査ミッションの推奨として選ばれ、エンケラドゥス探査機よりも優先順位が高かった。[2] [3]
背景
ボイジャー2号は、1989年8月25日にフライバイを完了し、海王星系を訪れた唯一の宇宙探査機である。1990年代に中止されたマリナーマークIIプログラムの一環として海王星への周回衛星の計画が検討され、2000年代にはカリフォルニア工科大学[4]やアイダホ大学とボーイングによるバージョン[5]など、いくつかの周回衛星ミッションのコンセプトが開発されたが、いずれもさらなる開発には選ばれなかった。2011-2022年の惑星科学十年計画調査では、火星2020ローバーやエウロパ・クリッパーに次ぐ優先順位で、フラッグシップクラスの氷惑星周回衛星ミッションのが推奨された。 [6]氷惑星は現在では一般的なタイプの太陽系外惑星として認識されており、太陽系における氷惑星のさらなる研究の必要性が高まっている。 [7]氷の巨星である天王星と海王星は、独特でありながら同様に魅力的な科学的ターゲットと見なされていましたが、物流とコストの理由から天王星探査機と探査機が優先されました。 [6] [8]天王星の探査機は、論理的には木星と土星（それぞれガリレオとカッシーニ）で行われたフラッグシップクラスの探査機ミッションの後に続くものです。海王星へのミッションは、一部の人々からより大きな科学的価値があると考えられています[9] 、なぜならトリトンは、おそらく捕獲されたカイパーベルト天体で海洋世界であり、天王星の衛星よりも魅力的な宇宙生物学のターゲット（特にアリエルとミランダは海洋世界の可能性がありますが）。 [10]しかし、再びコストと、打ち上げロケットの可用性と利用可能な打ち上げウィンドウを含む物流上の考慮事項により、2023〜2032年の惑星科学十年計画調査では、海王星オデッセイではなく天王星探査機と探査機が推奨されました。 [2] [3]氷巨星科学の代わりにトリトンに重点を置いたオデッセイ計画の能力の低いバージョンであるトリトン海洋世界調査機が、将来のニューフロンティア計画のミッションとして開発されている。 [2] [11]もう一つのトリトンに焦点を当てた海王星周回衛星の提案であるノーチラスは、2023年夏にジェット推進研究所の数人の大学院生によって開発され、ニューフロンティア計画の一環として2042年8月に打ち上げられ、2057年4月に軌道に到着する予定である。[12] [13]
海王星とトリトンへのフライバイミッションの提案も2つ存在し、どちらも2038年にフライバイを実施する予定である。中国国家航天局の星間エクスプレスは、太陽圏を探査するために設計された3機の探査機であり、2番目の探査機（IHP-2）は海王星を探査し、大気プローブを運び、その後カイパーベルト天体の探査に出発し、太陽圏の尾部に向かって飛行する予定である。NASAのトライデントは、2020年にディスカバリーミッションとして選定される最終候補であり、2025年に打ち上げが提案され、トリトンに焦点を当てる意向であった。[14] 2021年6月、トライデントは開発と打ち上げに選定されなかったことが発表されたが、 [15]インターステラーエクスプレスはまだCNSAによって承認されていない。
目的
海王星の探査機が解決すべき主要な科学的課題は5つある。[1]
- 巨大氷惑星（太陽系外惑星）の内部と大気はどのように形成され、進化するのでしょうか？
- 海王星の奇妙な磁場の原因は何ですか？また、海王星の磁気圏とオーロラはどのように機能するのでしょうか？
- トリトンは海の世界ですか?噴煙の原因は何ですか?大気の性質は何ですか?
- トリトンの地球物理学と構成は、冥王星のような準惑星に関する私たちの知識をどのように広げることができるでしょうか?
- 海王星の環、弧、表面の風化、小さな衛星の間にはどのような関係があるのでしょうか?
ミッションコンセプト
現在の提案は、スペース・ローンチ・システムを使用して2033年に打ち上げ、16年間かけて直接海王星まで航行し、2030年代には毎年打ち上げの機会を設けることを目標としている。木星の重力アシストにより航行期間を12年に短縮することもできるが、そのためには2032年より前に打ち上げなければならない。220kg（490ポンド）の大気探査機が海王星への軌道投入前に探査機から放出され、海王星の大気圏に約37分間降下してその組成、力学、プロセスを調査し、少なくとも10バールの圧力に達するまでデータを送信します。海王星軌道に到達した後、探査機は4年間の主要な科学フェーズでトリトンを少なくとも46回フライバイし、海王星と他の衛星を同時に調査しながら、月のほぼ全球をカバーすることを目指す。その後、探査機はカッシーニのグランドフィナーレに似た「グランドフィナーレ」で海王星とその環に徐々に近づいていき、最終的には惑星保護の目的で海王星の大気圏で破壊される予定だ。
現在の提案にはトリトン着陸機は含まれていない。タイタンへのホイヘンス探査機に似た静止着陸機と、探査機による直接調査のために表面物質を放出する衝突機の両方が検討された。 [1]最終的に、トリトンの表面に関する知識が不完全であること、衝突機が必要とするトリトンへの接近のリスク、ペイロードの制限に関する大気圏探査機の優先順位により、着陸機は現在ミッションコンセプトの一部ではない。
探査機の計器
この探査機は14個の科学機器を搭載することが提案されている。[1]
大気探査機器
大気探査機には8つの科学機器が搭載される予定である。[1]
参考文献
- ^ abcdefghijklmno アビゲイル・ライマー、ブレンダ・クライド、カービー・ラニヨン（2020年8月）。「ネプチューン・オデッセイ：ネプチューン・トリトン系へのミッション」（PDF）。2021年4月18日閲覧。
- ^ abc起源、世界、そして生命：惑星科学と宇宙生物学のための10年戦略 2023-2032（出版前版）。全米アカデミー出版。2023年1月19日。p.800。doi ：10.17226/ 26522。ISBN 978-0-309-47578-5. S2CID 248283239 . 2022年4月30日閲覧。
- ^ ab Foust, Jeff (2022年4月19日). 「惑星科学の10年計画が火星サンプルリターンと外惑星ミッションを支持」SpaceNews . 2022年4月19日閲覧。
- ^ Douglas Fiehler および Steven Oleson (2004 年 7 月)。「太陽および放射性同位元素電気推進を利用した海王星探査機」。第 40 回 AIAA/ASME/SAE/ASEE 共同推進会議および展示会。アメリカ航空宇宙学会。doi : 10.2514 /6.2004-3978。hdl :2060 / 20040139505。ISBN 978-1-62410-037-6. S2CID 110384884 . 2016年9月3日閲覧。
- ^ Bernie Bienstock と David Atkinson (2005 年 6 月 10 日)。「NEPtune Orbiter with Probes」(PDF)。Outer Planets Assessment Group。2016年9 月 3 日閲覧。
- ^ ab 「2013～2022年の10年間における惑星科学のビジョンと航海」。2021年4月20日閲覧。
- ^ ab 「氷巨星の10年前調査ミッション報告書」 。 2021年4月20日閲覧。
- ^ Hubbard, William B. (2010年6月3日). 「SDO-12345: 氷巨星の10年規模の研究」(PDF) .全米科学アカデミー出版局.米国科学アカデミー. 2021年5月6日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2020年6月22日閲覧。
- ^ ムーア、ジェフ; スピルカー、リンダ; ボウマン、ジェフ; ケーブル、モーガン; エッジントン、スコット; ヘンドリックス、アマンダ; ホフスタッター、マーク; ハーフォード、テリー; マント、キャスリーン; マキューエン、アルフレッド; パティ、キャロル; クイック、リナエ; ライマー、アビゲイル; サヤナギ、クニオ; シュミット、ブリトニー; スピルカー、トーマス (2021). 「外惑星の探査戦略 2023–2032: 目標と優先事項」AAS 紀要. 53 (4): 371. arXiv : 2003.11182 . Bibcode :2021BAAS...53d.371M. doi : 10.3847/25c2cfeb.1f297498 . S2CID 214641023 . 2021年4月20日閲覧。
- ^ ヘンドリックス、アマンダ R.; ハーフォード、テリー A.; バージ、ローラ M.; ブランド、マイケル T.; ボウマン、ジェフ S.; ブリンカーホフ、ウィリアム; ブラッティ、ボニー J.; ケーブル、モーガン L.; カスティーヨ ロジェス、ジュリー; コリンズ、ジェフリー C.; ディニエガ、セリーナ; ジャーマン、クリストファー R.; ヘイズ、アレクサンダー G.; ホーラー、トリ; ホセイニ、ソナ; ハウエット、カーリー JA; マクイーエン、アルフレッド S.; ニーシュ、キャサリン D.; ネヴー、マーク; ノードハイム、トム A.; パターソン、G. ウェズリー; パトホフ、D. アレックス; フィリップス、シンシア; ローデン、アリッサ; シュミット、ブリトニー E.; シンガー、ケルシ N.; ソーダーブロム、ジェイソン M.;ヴァンス、スティーブン D. (2019)。「NASA 海洋世界へのロードマップ」。アストロバイオロジー。19 ( 1 ) : 1–27。Bibcode : 2019AsBio..19 .... 1H。doi : 10.1089/ast.2018.1955。PMC 6338575。PMID 30346215。S2CID 53043052 。
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- ^ 「惑星科学サマースクール · Jason Dekarske」。Jason Dekarske。2023年12月19日。 2024年1月25日閲覧。
- ^ Brown, David W. (2019-03-19) . 「海王星の衛星トリトンはNASAの提案ミッションの目的地」ニューヨークタイムズ。ISSN 0362-4331 。2021年4月21日閲覧。
- ^ ポッター、ショーン（2021年6月2日）。「NASA、金星の「失われた居住可能」世界を調査するために2つのミッションを選択」（プレスリリース）。NASA 。2021年6月2日閲覧。
外部リンク
- 外惑星評価グループ 2020年秋 概要
- 太陽系外惑星 2020 プレゼンテーション