あかつき（宇宙船）

暁

宇宙船「あかつき」の模型
名前	金星探査機（VCO） PLANET-C
ミッションタイプ	金星探査機
オペレーター	宇宙航空研究開発機構
コスパーID	2010-020D
SATCAT番号	36576
Webサイト	JAXA JAXA特設サイト
ミッション期間	13年11ヶ月
宇宙船の特性
メーカー	NECスペーステクノロジー
打ち上げ質量	517.6 kg (1,141 ポンド) [1]
乾燥質量	320 kg (710 ポンド)
寸法	1.04 × 1.45 × 1.44 m (3.4 × 4.8 × 4.7 フィート)
力	0.7 AUで700ワット以上[1]
ミッション開始
発売日	2010年5月21日 21:58:22  UTC [2] (2010-05-21UTC21:58:22Z)
ロケット	H-IIA 202
発射場	種子島 YLP-1
ミッション終了
宣言された	2024年5月29日
最後の連絡	2024年4月
軌道パラメータ
参照システム	サイテロセントリック
偏心	0.971
ペリキテリオン高度	1,000 ～ 10,000 km (620 ～ 6,210 マイル) [3]
アポキテリオンの高度	370,000 km (230,000 マイル) [3]
傾斜	3.0°
期間	10.8日[4]
金星 フライバイ（投入失敗）
最接近	2010年12月6日 23:49:00 UTC
距離	550キロメートル（340マイル）
金星探査機
軌道投入	2015年12月7日[5] [6]
PLANETシリーズ

あかつき（あかつき、暁）は、金星探査機（ VCO）やPlanet-Cとしても知られ、金星の大気を調査することを任務とする宇宙航空研究開発機構（JAXA）の宇宙探査機である。2010年5月20日にH-IIA 202ロケットで打ち上げられたが、 ^[7] 2010年12月6日に金星周回軌道に入ることができなかった。5年間太陽を周回した後、技術者らは2015年12月7日に姿勢制御スラスタを20分間噴射して金星の代替楕円軌道に乗せることに成功し、金星を周回した最初の日本の衛星となった。 ^{[5] [6] [8] [9]}

あかつきは、複数の波長で動作する5台の異なるカメラを使用して、大気の成層、大気の力学、雲の物理学を研究しました。^{[10] [11]}このミッションに取り組んでいる天文学者は、2015年12月に金星の大気中に重力波（重力波と混同しないでください）を検出したと報告しました。 ^{[12] [13]}

JAXAは2024年4月下旬に探査機との連絡を失った。^[14]

あかつきは、1998年に打ち上げられ失敗した火星探査機「のぞみ」以来の日本初の惑星探査ミッションである。あかつきは当初、高度300～8万キロメートル（190～49,710マイル）の楕円軌道で金星を2年以上周回し、科学調査を行うことが計画されていたが^[1]、代替軌道は、最も近い地点で1,000～1万キロメートル（620～6,210マイル）、最も遠い地点で約36万キロメートル（220,000マイル）の高度に楕円形の軌道にする必要がありました。このより長い軌道は、当初計画されていた30時間ではなく、完了までに10日かかります。^[15]このミッションの予算は、衛星に146億円（1億7,400万米ドル）、打ち上げに98億円（1億1,600万米ドル）です。^[16]

観測には、金星の複雑な気象を調査し、謎の大気の超回転の背後にあるプロセスを解明するために、赤外線、可視光線、紫外線の波長で動作するカメラで金星の周りを周回する軌道から雲と表面を撮影することが含まれます。金星では、惑星が赤道で時速6キロメートル（3.7マイル）で自転しているのに対し、大気は惑星の周りを時速300キロメートル（190マイル）で回転しています。他の実験は、雷の存在を確認し、現在金星で火山活動が起こっているかどうかを判断するために設計されています。^[17]

メインバスは1.45 × 1.04 × 1.44 m（4.8 × 3.4 × 4.7 フィート）の箱で、2つの太陽電池アレイがあり、それぞれの面積は約1.4 m2（15平方フィート）です^。太陽電池アレイは金星軌道上で700 W以上の電力を供給します。打ち上げ時の宇宙船の総質量は517.6 kg（1,141ポンド）でした。^[1]科学ペイロードの質量は34 kg（75ポンド）です。^[18]

推進力は500ニュートン（110  lb _f）の二液推進剤、ヒドラジン-四酸化二窒素軌道操縦エンジンと12個の一液推進剤ヒドラジン反応制御スラスタ（推力23 N（5.2 lb _{f ）の8個と3 N（0.67 lb f} ）の4個）によって提供される。^{[1]これはセラミック（}窒化ケイ素）逆噴射スラスタを使用した最初の宇宙船である。^[19]打ち上げ時の総推進剤質量は196.3 kg（433 lb）であった。^[1]

通信は、1.6メートル（5フィート3インチ）の高利得アンテナを使用した8GHz、20ワットのXバンドトランスポンダを介して行われます。高利得アンテナは、熱がこもらないように平らになっています。 ^{[11]また、} 「あかつき」には、ターンテーブルに取り付けられた中利得ホーンアンテナのペアと、コマンドアップリンク用の低利得アンテナが2つあります。中利得ホーンアンテナは、高利得アンテナが地球を向いていないときに、ハウスキーピングデータのダウンリンクに使用されます。^[1]

科学搭載機器は6台から構成されています。5台の撮像カメラは紫外線から中赤外線までの波長で金星を探査します。^{[20] [21]}

1. 雷・大気光カメラ（LAC ）は可視スペクトル（552～777 nm）の雷を観測します。
2. 紫外線イメージング装置（UVI ）は、二酸化硫黄や有名な未知の吸収体などの特定の大気ガスの分布を紫外線波長（283～365 nm）で研究しています。
3. 長波赤外線カメラ（LIR）は、熱を放出する波長（10μm）で高高度の雲の構造を研究しています。
4. 赤外線1μm カメラ（IR1）は、夜側では金星の表面から放射される熱放射（0.90～1.01μm）を撮影し、研究者が活火山（存在する場合）を発見するのに役立っています。昼側では、中層の雲で反射された太陽の近赤外線（0.90μm）を感知しました。2016年12月以降は電子故障のため観測できません。^{[22] [23]}
5. 赤外線2μmカメラ（IR2）は、夜側の下層雲の不透明度を、地表と深層大気（1.74～2.32μm）からの熱放射に対して調査した。また、昼側では2.02μmのCO2バンドを感知し_、雲頂の高度を推測するのに使用できる。最後に、1.65μmフィルターは、巡航中に黄道光を調査するために使用された。電子故障のため、2016年12月以降は観測できない。^[23]
6. 電波掩蔽実験を行うための超安定発振器（USO）。

2009年10月から2010年1月にかけて、惑星協会とJAXAによって広報キャンペーンが実施され、個人があかつきに名前とメッセージを送ることができるようになった。^{[24] [25]}名前とメッセージはアルミ板に細かい文字で印刷され、あかつきに搭載された。^[24]このミッションには260,214人が名前とメッセージを提出した。^[26]宇宙船のために約90枚のアルミ板が作成され、^[27]ボーカロイドの 初音ミクと彼女のスーパーデフォルメスタイルのフィギュアであるはちゅねミクの画像が印刷されたアルミ板が3枚含まれていた。^[28]

あかつきは2010年3月17日に相模原キャンパスを出発し、 3月19日に種子島宇宙センターの宇宙機試験組立棟2に到着した。5月4日、あかつきはH-IIAロケットの大型ペイロードフェアリングに収められ、イカロスソーラーセイルとともに金星への6か月間の旅に出発した。5月9日、ペイロードフェアリングは種子島宇宙センターのロケット組立棟に運ばれ、フェアリングはH-IIAロケット本体に結合された。^[29]

宇宙船は、当初の予定の5月18日から天候の影響で遅れて、 2010年5月20日21時58分22秒（ UTC）に種子島宇宙センターから打ち上げられた^{[17] 。 [30]}

あかつきは、 2010年12月6日23時49分00秒UTCに軌道制御エンジンを点火し、軌道投入運用を開始する予定であった。^[29]燃焼は12分間継続され、遠点高度80,000km（50,000マイル）、近点高度300km（190マイル）、軌道周期30時間の金星初期軌道に到達することになっていた。^[31]

軌道投入操作は予定通りに開始されたことが確認されたが、金星による掩蔽により予想されていた停電の後、探査機との通信は計画通りに回復しなかった。探査機は安全保持モード、1回転あたり10分のスピン安定化状態にあることが判明した。^[32]低利得アンテナによる通信速度が遅いため、探査機の状態を判断するのにしばらく時間がかかった。^[33] JAXAは12月8日、探査機の軌道投入操作は失敗したと発表した。^{[34] [35]} 12月10日の記者会見で、関係者はあかつきのエンジンの点火時間は3分未満で、金星軌道に入るのに必要な時間よりはるかに短いと報告した。^[36]さらなる調査により、エンジンの故障の原因は、ヘリウム加圧タンクと燃料タンクの間のバルブに塩分堆積物が詰まったためである可能性が高いことが判明した。その結果、エンジンの燃焼は酸化剤が多くなり、結果として生じた高温の燃焼により燃焼室のスロートとノズルが損傷した。同様の蒸気漏れ問題により、1993年にNASAの火星探査^{機「マーズ・オブザーバー」が破壊された。 [37]}

その結果、探査機は金星の軌道ではなく、太陽中心の軌道を周回することとなった。その結果得られた軌道の公転周期は203日となり、^[38]金星の公転周期225日よりも短かったため、探査機は金星に比べて太陽の周りを漂うことになった。

JAXAは、2015年12月に探査機が金星に戻った際に、再度の軌道投入燃焼を試みる計画を立てた。この計画では、当初の設計である4.5年を超えて寿命を延ばすために、探査機を「冬眠」または安全モードにする必要があった。JAXAは、探査機が当初の金星軌道ではなく太陽を周回していたため、バッテリーの消耗が減ったことを指摘し、探査機の運用を継続できると自信を示した。^[39]

最初の故障からのテレメトリデータによると、主エンジンである軌道制御エンジン（OME）のスロート部分はほぼ無傷であることが示され、探査機に搭載されたOMEの試験的なジェット推進が2011年9月7日と14日の2回実施された。^[29]しかし、推力は約40ニュートン（9.0 lb _f）で、期待値の10％に過ぎなかった。これらのテストの後、 OMEによる軌道制御には比推力が不十分であると判断された。残った燃焼室スロート部分はエンジンの過渡的点火によって完全に破壊されたと結論付けられた。その結果、選択された戦略は、反応制御システム（RCS）とも呼ばれる4つのヒドラジン姿勢制御スラスタを使用して探査機を金星周回軌道に乗せることだった。 RCSスラスタには酸化剤が必要ないため、残りの65キログラム（143ポンド）の酸化剤（MON）は、宇宙船の質量を減らすために2011年10月に船外に排出されました。^[37]

2011年11月1日、^[17] 10日、21日にはRCSスラスタを使用して、金星近辺の軌道操作が3回実行された。探査機には合計243.8メートル/秒（800フィート/秒）のデルタvが与えられた。RCSスラスタの比推力はOMEの比推力に比べて低いため、以前計画されていた金星低軌道への投入は不可能になった。代わりに、新しい計画では、金星から10万キロメートルの遠点と数千キロメートルの近点を持つ高度に楕円形の軌道に探査機を配置することになっていた。技術者らは、代替軌道を順行軌道（大気のスーパーローテーションの方向）で金星の軌道面内に配置することを計画した。この方法と軌道はJAXAによって2015年2月に発表され、軌道投入日は2015年12月7日とされた。 ^[40]探査機は2013年10月3日に金星から最も遠い地点に到達し、それ以来金星に接近し続けている。^[41]

2015年7月17日から9月11日の間に4回にわたる軌道修正操作の最後を行った後、探査機は2015年12月7日に金星を通過する軌道に設定され、その際に「あかつき」は4つのスラスタを20分間噴射した後、金星軌道に入る操作を行った。このスラスタは、それほど強力な推進操作には対応していない。^{[5] [6] [42]} 当初の計画では金星を一周するのに約30時間かかっていたが、目標としていた新しい軌道では、2016年3月の調整後、「あかつき」は9日間の軌道に乗ることとなった。 ^[4]

JAXAの技術者らが12月7日の軌道投入後の軌道を測定・計算した後、JAXAは12月9日、「あかつき」が金星から44万キロ（27万マイル）離れた楕円軌道に正常に投入され、金星表面から400キロ（250マイル）に接近し、周回周期は13日14時間になったと発表した。^[43]

2016年3月26日に行われた追加のスラスタ燃焼により、 「あかつき」の遠点高度は約37万キロメートル（23万マイル）まで低下し、近点高度は1,000キロメートル（620マイル）から10,000キロメートル（6,210マイル）まで周期的に変化し、公転周期は13日から10日程度に短縮された。^{[3] [4]}

探査機は2016年5月中旬に2年間の「通常の」科学運用を開始した。^[44] 2016年12月9日以降、近赤外線1μmおよび2μmカメラは電子故障のため観測に使用できなくなっている。^{[22] [23]}長波赤外線カメラ、紫外線イメージング装置、雷および大気光カメラは通常通りの運用を続けている。^[23]

2018年4月までに「あかつき」は通常の観測フェーズを終え、延長運用フェーズに入った。^[45]延長運用は2020年末まで承認されており、その時点での探査機の状態に基づいてさらなるミッション延長が検討される。 2019年11月時点で、 「あかつき」は少なくともあと2年間は運用を継続できるだけの燃料を保有している。^[46]

2024年3月時点では、 2028年度^[update]まで運用が継続される予定であった。^[47] 2024年4月、姿勢制御の精度低下により通信が不能となった。^[48] JAXAは2024年5月29日に探査機が地球と連絡が取れなくなったと発表した。^{[49] [50]}

2015年12月の投入から3時間後と2016年の「4月と5月の数回のちらつき」で、探査機の計器は「ほぼ極から極まで6,000マイル伸びる、横向きの笑顔のような弓状の特徴を大気中に記録した」。^[51]このプロジェクトの科学者たちは、この特徴を、4,000メートル（13,000フィート）を超える高さに達する地溝帯と山々のあるアフロディーテ・テラ地域の上空の惑星の風の「重力波」と名付けた。 ^{[12] [13]}このミッションは、紫外線（280nm）から中赤外線波長（10μm）まで、関連するすべてのスペクトル帯域でデータを収集している。^[52]

あかつき探査機からの画像は、高度45〜60キロメートル（28〜37マイル）に広がる低層雲と中層雲の領域でジェット気流に似たものを明らかにしました。 ^[53]風速は赤道付近で最大になりました。2017年9月、JAXAの科学者たちはこの現象を「金星赤道ジェット」と名付けました。^[54]彼らはまた、紫外線スペクトルで雲を追跡することにより、雲頂レベルでの赤道風に関する結果を発表しました。^[55] 2018年の重要な結果は、上層雲と中層雲の間の遷移付近に小さな粒子の厚い雲が出現したことであり、「複雑な雲の覆いの新しくて不可解な形態」と説明されました。^[51] 2017年までに、科学チームは金星の大気構造の3Dマップを公開しました。^[51]取得された物理量には、圧力、温度、H
₂それで
₄2019年までに、金星の中層雲の形態、時間的変化^[56]、風に関する最初の研究結果が発表され、地球物理学研究レターズ^の表紙を飾り、水のような吸収体の存在を示唆する予想外に高いコントラストが報告されました。^[57]

雷を撮影するために、探査機は10日ごとに約30分間、金星の暗黒面を観測します。^[58] 2019年7月現在、夜面の観測時間は16.8時間に達しており、雷は検出されていません。^[59]

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  あかつき紫外線イメージャ（UVI）による金星の画像
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  太陽光で照らされた三日月形の領域がある金星の画像。この画像は UVI で撮影されました。
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  あかつき2μmカメラ（IR2）で撮影した金星の夜面の画像。暗い部分は光がCO2雲に吸収されて_います。
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  あかつき1μmカメラ（IR1）による金星表面の画像

• イカロス – 初の惑星間太陽帆宇宙船
• 金星へのミッション一覧
• 金星探査機のリスト
• のぞみ – 失敗した日本の火星探査ミッション (1998–2003)
• さきがけ – ハレー彗星への日本のフライバイミッション (1985–1999)
• すいせい – ハレー彗星への日本のフライバイミッション (1985–1991)

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

• 金星探査機あかつき公式サイト
• JAXA あかつき Planet-C ページ
• JAXAあかつき特設サイト
• DARTS (ISAS JAXA) あかつき科学アーカイブ
• Planet-C ページ (太陽地球物理学グループ)
• あかつきとその回復に関する詳細なスペースレビュー記事
• 金星探査機あかつき（PDF、1.72 Mb）
• 暁 – 科学出版物リスト
• 惑星協会による「あかつき」による金星の新たな観察