グランドツアープログラム

グランドツアーはNASAのプログラムで、 2つのロボット探査機グループを太陽系の外縁部にあるすべての惑星に送る予定だった。4機の宇宙船が必要で、そのうち2機は木星、土星、冥王星を訪れ、残りの2機は木星、天王星、海王星を訪れる予定だった。このプロジェクトの費用が約10 億ドルと莫大だったため、この計画は中止され、代わりにマリナー木星・土星探査機が計画され、これがボイジャー計画となった。

背景

グランドツアーの構想は1964年にジェット推進研究所（JPL）のゲイリー・フランドロが、1970年代後半に木星、土星、天王星、海王星が一直線に並ぶと、重力の助けを借りて1機の宇宙船で外惑星のすべてを訪問できるようになると気づいたことから始まった。この一直線は175年に一度起こる。^[1] 1966年までにJPLは、この計画によって各惑星に個別の探査機を送るよりも短時間で低コストで外惑星の完全な調査が可能になると指摘し、計画を推進していた。

グランドツアー

1969年、NASAは外惑星ワーキンググループを設立し、それぞれ3つの惑星（当時は惑星とみなされていた冥王星を含む）を訪問する2つのミッションのコンセプトを支持した。これらのミッションはグランドツアーと呼ばれた。1つは1977年に打ち上げられ、木星、土星、冥王星を訪問し、もう1つは1979年に打ち上げられ、木星、天王星、海王星を訪問することになっていた。これにより、1回のグランドツアーと比較して、ミッションの総時間が13年以上から7年半に短縮されることになった。ワーキンググループはまた、フライバイミッションを実行するための新しい宇宙船の開発を呼びかけた。^[2]^{: 256}これらの探査機は熱電式外惑星宇宙船（TOPS）と呼ばれ、JPLで設計されており、10年以上の運用寿命が特徴であった。

この計画は、1969年8月3日に発表された23人の科学者による報告書にまとめられた。研究委員会の共同議長は、アイオワ大学のジェームズ・A・ヴァン・アレンとカリフォルニア大学サンタバーバラ校のゴードン・J・F・マクドナルドであった。 ^[3]ニクソン大統領は、1970年3月7日に発表された声明で、ホワイトハウスとしてこの構想を支持した。^[4]

1971年までに、グランドツアーの推定費用は7億5000万から9億ドル、さらに宇宙船の打ち上げ費用が1億ドル以上と見積もられた。議会の圧力と、承認されたばかりのスペースシャトル計画との内部競争が重なり、1971年12月にプロジェクトは中止された。グランドツアーとTOPSは、マリナーから派生した探査機2機を使って2つの惑星だけを訪問するという提案に置き換えられた。^[2]^{: 260–261}

マリナー木星-土星

マリナー木星土星探査計画は1972年初頭に承認され、 2機の探査機の推定費用はそれぞれ3億6000万ドル未満だった。^[5]探査機はJPLによって建造され、当初の4つの巨大惑星のグランドツアーを完了するのに十分な長さになる予定だったが、推定総プロジェクト費用を抑えるため、木星と土星のみへのミッションとして宣伝された。^[2]^{: 263}

探査機は木星、土星、土星の衛星タイタンを訪問する予定だった。タイタンは大気圏を持つ唯一の衛星として知られており、フライバイにより大気の密度、組成、温度など、他の方法では得られない情報を収集できるため、貴重なターゲットだった。

2つの軌道が選ばれた。1つはJSTと名付けられ、木星、土星、タイタンを訪れるミッションで、探査機の軌道はタイタンのフライバイを最適化するように設計されていた。2つ目はJSXと名付けられ、グランドツアーの選択肢を残しつつ、最初の探査機のバックアップとして機能する軌道で打ち上げられることになっていた。JSTの後に到着し、JSTが成功した場合はグランドツアーを続けることができる。JSTが失敗した場合は、JSXを転用してタイタンのフライバイ自体を実行することができ、グランドツアーの可能性はなくなる。^[6]

1977年3月、打ち上げのわずか数か月前に、NASAはプロジェクトの名前を変更するコンペを開催しました。^[2]^{: 269}

ボイジャー

打ち上げられた2機の宇宙船は、同じミッションコンセプトを維持していた。ボイジャー1号のコースはタイタンへのフライバイに最適化され、ボイジャー2号はグランドツアーに最適化されていた。ボイジャー2号はボイジャー1号の9ヶ月後に土星に到着するため、グランドツアーを続けるかどうかを決める時間は十分にあった。さらに、ボイジャー2号を先に打ち上げることで、ボイジャー2号が打ち上げ失敗で失われた場合でも、ボイジャー1号の打ち上げをグランドツアーの実行に再設定することができた。[ 6 ^]^{: 155}ボイジャー1号のタイタンへのフライバイをスキップして土星から冥王星へ進むという選択肢も考えられたが、特にパイオニア11号からの画像が非常に強い大気を示したことから、タイタンの方が依然としてより興味深いターゲットであると考えられていた。

大気のもやでタイタンの表面の画像は不明瞭だったが、ボイジャー1号の接近通過により、タイタンの表面に液体炭化水素の湖が存在するという説得力のある証拠を含む、タイタンに関する貴重な情報が得られました。ボイジャー 1 号のミッションが完了すると、ボイジャー 2 号は天王星と海王星への長期ミッションの許可を得て、1964 年に提案されたグランドツアーの目標を達成しました。

グランドツアーで訪問予定だった惑星

木星(ボイジャー 1 号、1979 年 3 月) この画像は、ボイジャー 1 号が撮影した複数の写真のモンタージュであり、単一の写真ではないことに注意してください。
土星（ボイジャー2号、1981年8月）
天王星(ボイジャー2号、1986年1月)
海王星（ボイジャー2号、1989年8月）
冥王星（ニューホライズンズミッションの画像、2015年7月）

注: グランドツアーが提案され、ニューホライズンズが打ち上げられた時点では、冥王星はまだ惑星として分類されていました。

参照

惑星間輸送ネットワーク

参考文献

^ Flandro, Gary (1966). 「木星の重力場から得られるエネルギーを利用した太陽系外縁部への高速偵察ミッション」(PDF) . Astronautica Acta . 12 : 329– 337.
^ abcd Butrica, Andrew J. (1998)。「Voyager: The Grand Tour of Big Science」。Mack, Pamela E. (編)。「工学科学からビッグサイエンスへ: NACA と NASA のコリアートロフィー研究プロジェクト受賞者」。ワシントン DC: NASA。ISBN 978-1-4102-2531-3. 2014年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年8月25日閲覧。
^ Harold M. Schmeck Jr. (1969年8月4日)。「23人の科学者が外惑星の無人探査機に質問」ニューヨークタイムズ。
^ ジェームズ・M・ノートン (1970 年 3 月 8 日)。「ニクソン、77 年に惑星の「グランドツアー」の開始を要請」。ニューヨークタイムズ。1977年と 1979 年に、木星、土星、天王星、海王星、冥王星などの外惑星への無人「グランドツアー」探査機の航海。完了までに 10 年以上かかる可能性のあるこのような探査機は、惑星の配置がこの 10 年後の約 180 年間は再びこのような試みに有利にならないため、科学者によって長い間提案されてきました。ニクソン氏の発表は、ホワイトハウスがこの試みを支持する最初の発表でした。
^ 「『グランドツアー』宇宙飛行計画が抑制される」サラソタジャーナル。UPI。1972年3月1日。 2020年8月29日閲覧。
^ ab David W. Swift (1997年1月1日)。Voyager Tales: Personal Views of the Grand Tour。AIAA。pp. 69– 。ISBN 978-1-56347-252-7。

外部リンク

太陽系外縁部：探査計画宇宙科学委員会による研究報告書、1969 年 6 月

[1] Flandro, Gary (1966). 「木星の重力場から得られるエネルギーを利用した太陽系外縁部への高速偵察ミッション」(PDF) . Astronautica Acta . 12 : 329– 337.

[GTN-2] Butrica, Andrew J. (1998)。「Voyager: The Grand Tour of Big Science」。Mack, Pamela E. (編)。「工学科学からビッグサイエンスへ: NACA と NASA のコリアートロフィー研究プロジェクト受賞者」。ワシントン DC: NASA。ISBN 978-1-4102-2531-3. 2014年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年8月25日閲覧。

[3] Harold M. Schmeck Jr. (1969年8月4日)。「23人の科学者が外惑星の無人探査機に質問」ニューヨークタイムズ。

[4] ジェームズ・M・ノートン (1970 年 3 月 8 日)。「ニクソン、77 年に惑星の「グランドツアー」の開始を要請」。ニューヨークタイムズ。1977年と 1979 年に、木星、土星、天王星、海王星、冥王星などの外惑星への無人「グランドツアー」探査機の航海。完了までに 10 年以上かかる可能性のあるこのような探査機は、惑星の配置がこの 10 年後の約 180 年間は再びこのような試みに有利にならないため、科学者によって長い間提案されてきました。ニクソン氏の発表は、ホワイトハウスがこの試みを支持する最初の発表でした。

[5] 「『グランドツアー』宇宙飛行計画が抑制される」サラソタジャーナル。UPI。1972年3月1日。 2020年8月29日閲覧。

[Swift1997-6] David W. Swift (1997年1月1日)。Voyager Tales: Personal Views of the Grand Tour。AIAA。pp. 69– 。ISBN 978-1-56347-252-7。