
土星大気突入探査機は、土星の大気を研究するために単一の探査機を土星に送り込むロボット宇宙船のミッション概念研究です。この概念研究は、NASA 2010惑星科学 10 年調査[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]を支援するために行われました。
土星と地球の軌道と相対位置の関係から、2027年8月30日に打ち上げ、2034年6月22日に到着することが提案された。[ 3 ]このミッションは、NASA惑星科学10年調査[ 2 ] [ 4 ]において、NASAニューフロンティアクラスのミッション候補として検討された。 [ 1 ]

外惑星の形成過程と太陽系の進化を解明するには、巨大惑星の内部と大気の組成、構造、およびダイナミクスの詳細な研究が必要となる。ガス惑星の内部構造を制約するには、その場での突入探査機ミッションと巨大惑星のリモートセンシング研究の両方の組み合わせが必要となる。 [ 3 ] 土星大気突入探査機ミッションは、キャリア中継宇宙船と探査機で構成される。キャリア中継宇宙船はガス惑星である土星に探査機を放出し、探査機から地球へのデータ中継を行う。探査機は、大気の構造、希ガスの存在量、水素、炭素、窒素、酸素の同位体比を決定する。[ 3 ] [ 2 ]
ティア2の目標には以下が含まれます: [ 5 ]
目的を達成するためには、探査機は少なくとも次の 2 つの機器を搭載する必要があります。[ 3 ]
打ち上げは2027年8月30日に予定されている。打ち上げ後、宇宙船は太陽中心軌道に入り、地球をフライバイする軌道に乗せられる。フライバイは2030年7月16日に300kmの距離で行われる予定である 。その後、宇宙船は4年間かけて土星へ向かう。[ 3 ]
この段階は到着の8ヶ月前に始まる。探査機は母船・中継船から分離し、土星の大気圏に自由落下する。[ 3 ]
探査機が大気圏に突入する数時間前に、科学観測フェーズが開始される。探査機のイベントタイマーが活動を開始し、キャリア中継宇宙船は無線受信機の電源を入れ、探査機中継アンテナを突入地点に向けるように向きを変える。探査機はガリレオ探査機の速度47.4 km/s よりも遅い約27 km/sの速度で土星の大気圏に突入する。突入時の加熱および減速フェーズの後、探査機はドラッグシュートを展開し、大気圧が0.1 barに達した時点でメインパラシュートを展開する。1 barの圧力でパラシュートが解放され、降下モジュールは(おそらく別のドラッグシュートによる安定化を受けながら)大気圏を自由落下し続け、突入から55分後、深さ250 kmでミッションが終了する。探査機は少なくとも10 barの圧力に耐えられるように設計されている。[ 3 ]
データ中継が終了するとすぐに、データのダウンリンクが開始されます。探査機によって測定されるデータセットは約 2 Mbなので、データのダウンリンクを完了するには 20 分かかります。キャリア中継宇宙船は土星から約 100 Mmの距離でフライバイし、太陽からの脱出軌道を進みます。[ 3 ]
NASAの10年計画調査を支援するために実施された概念研究に続き、土星大気圏突入探査機の概念はさらに発展し、ミッション概念へと発展しました。このミッションは、 2016年にNASAのニューフロンティア計画の公募において、 SPRITE(「土星探査機内部および大気探査機」)という名称で提案されました。