太陽探査機

太陽探査機

太陽を周回するソーラーオービターの想像図
ミッションタイプ	太陽物理学
オペレーター	欧州宇宙機関（ESA） / NASA
コスパーID	2020-010A
SATCAT番号	45167
Webサイト	esa.int より
ミッション期間	7年（名目） ＋3年（延長）[1] [2] 経過年数：4年10ヶ月
宇宙船の特性
メーカー	エアバス・ディフェンス・アンド・スペース
打ち上げ質量	1,800 kg (4,000 ポンド) [3]
ペイロード質量	209 kg (461 ポンド) [4]
寸法	2.5 × 3.1 × 2.7 m（8 × 10 × 9フィート）[3]
力	180ワット[3]
ミッション開始
発売日	2020年2月10日 04:03 UTC [5]
ロケット	アトラスV411（AV-087）[6]
発射場	ケープカナベラル、SLC-41
請負業者	ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
入隊	2021年11月 （メインミッション開始）
軌道パラメータ
参照システム	太陽中心説
政権	楕円軌道
近日点高度	0.28 au [6]
遠日点高度	0.91 au
傾斜	24°（公称ミッション） 33°（拡張ミッション）
期間	168日
エポック	?
主要
タイプ	リッチー・クレティエン 反射鏡
直径	160ミリメートル
焦点距離	2.5メートル
波長	可視光線、紫外線、X線
楽器 電子公報 高エネルギー粒子検出器 欧州連合 極端紫外線イメージング装置 マグ 磁力計 メティス イメージングと分光のための多要素望遠鏡コロナグラフ フィジー 偏光・太陽地震画像装置 RPW 電波とプラズマ波 ソルOHI 太陽探査機太陽圏イメージャー スパイス コロナ環境のスペクトル画像 スティックス X線分光計/望遠鏡 スウェーデン 太陽風プラズマ分析装置
ソーラーオービターミッションの記章。 宇宙のビジョン 星とともに生きるプログラム

ソーラー・オービター（SolO）^[7]は、欧州宇宙機関（ESA）がアメリカ航空宇宙局（NASA）の協力を得て開発した太陽観測探査機です。ソーラー・オービターは、太陽圏内部と発生期の太陽風の詳細な測定を行うように設計されており、地球からは難しい太陽の極域の詳細な観測も行います。これらの観測は、太陽がどのように太陽圏を生成し、制御しているかを調査する上で重要です。

SolOは、太陽半径（R _S）の約60倍、または0.284天文単位（au）まで太陽に近づく偏心軌道から太陽を観測し、水星の近日点である0.3075 auの内側に位置する。^[8]ミッション中、軌道傾斜角は約24°まで上昇する。ミッションの総費用は、ESAとNASAの両方の負担を含めて15億ドルである。^[9]

SolOは2020年2月10日にフロリダ州ケープカナベラル（米国）から打ち上げられました。公称ミッションは2026年末までが予定されており、2030年まで延長される可能性があります。

ソーラー・オービター宇宙船は、太陽に向けられた3軸安定化プラットフォームで、近日点近くの高レベルの太陽放射から保護するための専用のヒートシールドを備えています。宇宙船は、電磁的にクリーンな環境でリモートセンシングと現場計測機器の組み合わせに対応する安定したプラットフォームを提供します。宇宙船上の21個のセンサーは、それぞれが太陽環境にアクセスし、太陽環境から保護された状態で現場またはリモートセンシング実験を実行できるように構成されています。ソーラー・オービターは、ベピコロンボ水星惑星探査機（MPO）のソーラーアレイなど、以前のミッションから技術を継承しています。ソーラーアレイは、太陽に近いときに過熱を避けるために、縦軸を中心に回転できます。バッテリーパックは、惑星フライバイ中に遭遇する日食期間など、ミッションの他の時点で補助電源を提供します。

テレメトリ、追跡、およびコマンド サブシステムは、X バンドで地球との通信リンク機能を提供します。サブシステムは、テレメトリ、テレコマンド、および測距をサポートします。低利得アンテナは、打ち上げおよび初期軌道フェーズ (LEOP) で使用され、現在は、操縦可能な中利得アンテナと高利得アンテナが使用されているミッション フェーズ中にバックアップとして機能します。高温高利得アンテナは、地上局とのリンクを確立し、十分な量のデータをダウンリンクできるように、広範囲の位置を向く必要があります。その設計は、BepiColombo ミッションから採用されました。必要に応じて、アンテナを折りたたんで、ソーラー オービターの熱シールドから保護することができます。したがって、ほとんどのデータは、最初はオンボード メモリに保存され、できるだけ早く地球に送り返されます。

アルゼンチンのマラルグエにある地上局は、35メートル（115フィート）のアンテナを備え、1日4～8時間（実効）使用される。ESAのマラルグエ地上局は、ミッション中のすべての運用に使用され、オーストラリアのニューノルシアとスペインのセブレロスにある地上局は、必要に応じてバックアップとして機能する。^[1]

通常の科学運用中、地上局との通信期間中、科学データは 8 時間ダウンリンクされます。ミッションに必要な科学データの総量に達するまで、必要に応じて追加の 8 時間のダウンリンク パスがスケジュールされます。Solar Orbiter の地上セグメントは、ESA のインフラストラクチャを深宇宙ミッションに最大限に再利用します。

• ESAの宇宙追跡局ネットワーク（ ESTRACK）に属する地上局
• ミッションオペレーションセンター（MOC）は、ドイツのダルムシュタットにあるESOCにあります。
• サイエンス オペレーション センター (SOC)、スペインのビジャヌエバ デ ラ カニャーダのESACにあります。
• 通信ネットワークは、運用データトラフィックをサポートするために、遠隔地にあるさまざまなセンターとステーションを接続します。

科学運用センターは、ミッション計画とMOCへのペイロード運用要求の生成、および科学データのアーカイブ化を担当していました。SOCは、ミッションのアクティブサイエンスフェーズ、つまりクルーズフェーズの開始以降から運用されています。MOCからSOCへのペイロード運用の引き継ぎは、地球近傍試運転フェーズ（NECP）の終了時に行われます。ミッション全体のすべての運用には、アルゼンチンのESAのマラルグエステーションが使用され、オーストラリアのニューノルシアステーションとスペインのセブレロスステーションの地上局が必要に応じてバックアップとして機能します。^[10]

2021年11月まで続いた最初の巡航段階では、ソーラー・オービターは金星の周りで2回、地球の周りで1回の重力アシスト操作を行って探査機の軌道を変え、太陽系の最も内側の領域へと誘導した。同時に、ソーラー・オービターは遠隔探査機器の特性評価と較正のために現場データも取得した。最初の太陽接近通過は2022年3月26日、地球から太陽までの距離の約3分の1の地点で行われた。^{[11] [12]}

探査機の軌道は金星と「共鳴」するように選択されており、これは探査機が数回の周回ごとに金星付近に戻り、再び金星の重力を利用して軌道を変更または傾けることができることを意味する。当初、ソーラー・オービターは惑星と同じ平面上に限定されるが、金星に遭遇するたびに軌道傾斜角が増加する。例えば、2025年の金星遭遇後、最初の太陽面通過は17°の傾斜角で行われ、提案されているミッション延長フェーズ中に33°に増加し、さらに多くの極地を直接観察できるようになる。^[11]

探査機は6ヶ月ごとに太陽に接近します。 ^[3]最も接近した地点は、太陽大気の同じ領域を繰り返し調査できる位置に配置されます。ソーラーオービターは、強力な太陽フレアや噴火につながる可能性のある大気中の磁気活動を観測することができます。

研究者には、太陽の拡張コロナの測定を行っているNASAのパーカー・ソーラー・プローブ・ミッション（2018～2025年）や、ダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡などの他の地上施設との観測を調整する機会もあります。

このミッションの目的は、太陽とその内部太陽圏を間近で高解像度で研究することです。新たな理解は、以下の疑問に答えるのに役立つでしょう。

• 太陽風プラズマと磁場はコロナの中でどのように、どこで発生するのでしょうか？
• 太陽の過渡現象はどのようにして太陽圏の変動を引き起こすのでしょうか?
• 太陽の爆発はどのようにして太陽圏を満たす高エネルギー粒子放射線を生成するのでしょうか?
• 太陽ダイナモはどのように機能し、太陽と太陽圏とのつながりを促進するのでしょうか?

ミッションの開始以来、天文学と天体物理学ジャーナルの 3 つの特別号で一連の論文が発表されています。

• ソーラーオービターミッション
• ソーラーオービターの最初の成果（巡航段階）
• ソーラーオービターの最初の成果（公称ミッション段階）

一方、Solar Orbiter の科学コミュニティの Web サイトでは、定期的に「科学の断片」が公開されています。

科学搭載機器は10個の機器で構成されています: ^[13]

太陽圏観測機器 (4)

• SWA – 太陽風プラズマ分析装置（イギリス）：太陽風のイオンと電子の全体特性（密度、速度、温度を含む）を測定する一連のセンサーで構成され、太陽から0.28〜1.4 auの範囲の太陽風を特徴づけます。風の全体特性を決定することに加えて、SWAは太陽風のイオン組成の主要元素（C、N、Oグループ、Fe、Si、Mgなど）の測定も提供します^{[4] [14]}
• EPD – 高エネルギー粒子検出器（スペイン）：超熱粒子と高エネルギー粒子の組成、タイミング、分布関数を測定します。扱われる科学的トピックには、これらの粒子の発生源、加速メカニズム、輸送プロセスが含まれます^[4]
• MAG –磁力計（イギリス）：太陽圏磁場（最大64 Hz）を高精度でその場で測定します。これにより、太陽の磁場が宇宙とどのようにつながり、太陽周期にわたってどのように進化するか、粒子が地球を含む太陽系の周りでどのように加速され伝播するか、コロナと太陽風がどのように加熱され加速されるかについての詳細な研究が可能になります。^[4]
• RPW – 電波とプラズマ波（フランス）：ソーラーオービターの機器の中でユニークなRPWは、その場での測定とリモートセンシングの両方の測定を行います。RPWは、多数のセンサー/アンテナを使用して磁場と電場を高時間分解能で測定し、太陽風の電磁波と静電波の特性を決定します^[4]

太陽リモートセンシング機器（6）

• PHI –偏光および太陽地震画像装置（ドイツ）：高解像度で全ディスクにわたる光球面ベクトル磁場と視線速度、および可視波長範囲の連続強度の測定を提供します。LOS速度マップは、太陽内部、特に太陽対流帯の詳細な太陽地震調査を可能にする精度と安定性を備えています。高解像度で全ディスクにわたる光球面磁場の測定^[4]
• EUI – 極端紫外線イメージャー（ベルギー）：太陽の光球上の大気層を撮影し、太陽表面と外コロナの間の不可欠なリンクを提供し、最終的には惑星間媒体の特性を形作ります。また、EUIは、黄道外の視点（延長ミッションフェーズ中に太陽緯度の最大33°）からの太陽の紫外線画像を提供する初めてのものです^[4]
• SPICE – コロナ環境のスペクトル画像化（フランス）：太陽のディスクコロナのプラズマ特性を遠隔的に特徴付けるために極端紫外線画像分光法を実行します。これにより、太陽風流の組成シグネチャを太陽表面のその発生領域と一致させることができます^{[4] [15] [16]}

• STIX –イメージングX線分光望遠鏡（スイス）：4～150keVの太陽熱X線および非熱X線放射のイメージング分光を提供します。STIXは、主にフレアやマイクロフレアに関連する加速電子および高温熱プラズマのタイミング、位置、強度、スペクトルに関する定量的な情報を提供します^[4]
• メティス^[17] –コロナグラフ（イタリア）：太陽コロナの可視光線と遠紫外線を同時に撮影し、前例のない時間範囲と空間分解能で、公称ミッション中の最小（最大）近日点における太陽中心から1.4～3.0（1.7～4.1）太陽半径の範囲のコロナ全体の構造とダイナミクスを診断します。これは、太陽の大気現象と内部太陽圏でのそれらの進化を結び付ける上で非常に重要な領域です^[4]
• SoloHI – 太陽探査機太陽圏イメージャー（米国）：太陽風電子によって散乱された可視光線を観測することで、広い視野で太陽風の準定常流と一時的な乱れの両方を画像化する。SoloHIはコロナ質量放出（CME）を正確に特定するための独自の測定を提供する。（NRL提供）^{[4] [18]}

各機器を運用する機関は以下のとおりです。^[19]

• 太陽風プラズマ分析装置 (SWA):ムラード宇宙科学研究所
• 高エネルギー粒子検出器 (EPD):アルカラ大学、キール大学(CAU)
• 磁力計（MAG）：インペリアル・カレッジ・ロンドン
• ラジオとプラズマ波 (RPW):パリ天文台
• 偏光・太陽震動撮像装置 (PHI):マックス・プランク太陽系研究所(MPS)、アンダルシア天体物理学研究所(IAA)
• 極端紫外線イメージャー (EUI):ベルギー王立天文台、リエージュ空間センター、天体物理学空間研究所、マックス・プランク太陽系研究所(MPS)
• コロナ環境のスペクトル画像化 (SPICE):ラザフォード・アップルトン研究所宇宙天体物理 学研究所、マックス・プランク太陽系研究所(MPS)
• X線画像化用分光計/望遠鏡（STIX）：FHNW、ポーランド科学アカデミー宇宙研究センター、ポツダム天体物理学研究所（AIP）^[20]
• コロナグラフ（Metis）：フィレンツェ大学、INAF、マックス・プランク太陽系研究所（MPS）
• 太陽圏イメージャー (SoloHI):米国海軍研究所

2015年4月、打ち上げは2017年7月から2018年10月に延期された。^[21] 2017年8月、ソーラーオービターは2019年2月の打ち上げに向けて「順調」であるとみなされた。^[22]打ち上げは2020年2月10日にアトラスV 411で行われた^{[5] 。[23]}

アトラスV411（AV-087）は、フロリダ州ケープカナベラルのSLC-41から04:03 UTCに打ち上げられた。ソーラーオービター宇宙船は、約53分後にセントール上段から分離し、数分後に欧州宇宙機関が宇宙船からの最初の信号を受信した。^[9]

打ち上げ後、ソーラー・オービターは地球と金星からの重力アシストを繰り返し利用して、近日点0.28 AU、遠日点0.91 AUの楕円軌道である運用軌道に到達するまでに約3.5年かかります。最初のフライバイは2020年12月に金星を通過しました。予想されるミッション期間7年の間に、金星からの追加の重力アシストを利用して傾斜角を0°から24°に上げ、太陽の両極をよりよく観察できるようにします。延長ミッションが承認された場合、傾斜角はさらに33°まで上昇する可能性があります。^{[1] [24]}

金星への巡航期間中、ソーラー・オービターは2020年5月31日から6月1日にかけてC/2019 Y4（アトラス）彗星のイオン尾を通過した。2020年6月6日には彗星のダスト尾を通過した。^{[25] [26]}

2020年6月、ソーラーオービターは太陽から77,000,000km（48,000,000マイル）以内に接近し、これまでに撮影された太陽に最も近い写真を撮影しました。^[27]

出典: ^{[32] [33]}

• 2012年4月：アストリウムUKに3億1900万ユーロの衛星建造契約を締結^[34]
• 2014年6月：ソーラーシールドが2週間のベークテストを完了^[35]
• 2018年9月：宇宙船は環境試験キャンペーンを開始するためにドイツのIABGに出荷されました^[36]
• 2020年2月：打ち上げ成功^[37]
• 2020年5月～6月： C/2019 Y4（ATLAS）のイオンとダストの尾との遭遇^{[25] [26]}
• 2020年7月：太陽の最初の画像が公開された^[38]
• 2021年12月：C/2021 A1レナード彗星の尾を通過する飛行^[39]
• 2022年3月: 太陽の円盤全体と外層大気であるコロナのこれまでで最も高解像度の画像^[40]
• 2022年9月：ソーラーオービターが磁気スイッチバックの謎を解明^[41]

SolOとNASAのパーカー・ソーラー・プローブ（PSP）ミッションは協力して、太陽から内部惑星間空間までの太陽風と過渡現象を追跡した。^[42]

2022年、SolOとPSPは協力して、太陽の大気が表面よりも「150倍熱い」理由を研究した。SolOは1億4000万キロメートル上空から太陽を観測し、PSPは同時に約900万キロメートルの距離から太陽のコロナをフライバイ観測した。^{[43] [44]}

2024年3月、両宇宙探査機は太陽に最も接近し、PSPは730万km、SolOは4500万kmに到達した。SolOは太陽を観測し、PSPは太陽風のプラズマを採取し、科学者は両探査機のデータを比較することができた。^[45]

ソーラー・オービターのニュースは定期的に更新され、ESA の公式公開ページや Twitter/X アカウントに掲載されます。

宇宙船がさまざまな機器で撮影した画像は、公式のFlickrアカウントでご覧いただけます。

• 
  PHIの可視光による太陽の眺め
• 
  EUI の紫外線による太陽の眺め
• 
  PHIの太陽磁場マップ
• 
  PHIの太陽表面の速度マップ

• 高度構成探査機 - NASA の探査機計画の衛星
• アディティアL1  – インド初の太陽観測ミッション
• パーカー太陽探査機 – 太陽の外側コロナを観測する NASA のロボット宇宙探査機
• 太陽観測衛星 - NASAのミッション、2010年にSE-L1に打ち上げられた
• 太陽・太陽圏観測所 – ヨーロッパ宇宙観測所
• ソーラー・センティネル – 2006 年に発表された太陽探査ミッションのコンセプト
• 宇宙日よけ – 星の光と放射線を減らす宇宙船のシールド
• STEREO  – 太陽観測ミッション（2006年～現在）
• TRACE  – NASA のエクスプローラー計画の衛星
• ユリシーズ宇宙船
• WIND宇宙船

ウィキメディア・コモンズには、ソーラー・オービターに関連するメディアがあります。

• ESA ソーラーオービターの新しいホームページ (2020 年 12 月から)
• 旧 ESA ソーラーオービターホームページ (2020 年 12 月まで)
• 天文学と天体物理学における「太陽探査機ミッション」特集号
• eoPortal の太陽探査機
• METIS機器ホームページ
• メディアキット – ミッションの概要