タイタン土星系ミッション

タイタン土星系ミッション

タイタンを探査するTSSMの3つの主要コンポーネントの想像図
名前	タンデム
ミッションタイプ	土星探査
オペレーター	NASA / ESA
Webサイト	科学
ミッション期間	2年（提案）[1]
宇宙船の特性
打ち上げ質量	オービター: 1,613 kg (3,556 ポンド)
着陸質量	モンゴルフィエール: 600 kg (1,300 ポンド) 着陸船: 190 kg (420 ポンド)
ミッション開始
発売日	提案: 2020年から2029年の間
ロケット	デルタIVヘビー、スペース・ローンチ・システム[2]ブロックIB、またはアトラスV
軌道パラメータ
参照システム	タイタン軌道
半長軸	1,500 km (930 マイル)
傾斜	85°
期間	約4.8時間
エポック	提案
タイタン探査機
軌道投入	2029年から2038年の間（提案）
タイタン大気探査機
宇宙船のコンポーネント	TSSM モンゴルフィエール
タイタン着陸船
宇宙船のコンポーネント	タイタン・マーレ探査機またはその他のTSSM着陸機の提案
着陸地点	リゲイア・マーレ

タイタン・土星系ミッション（TSSM ）は、土星とその衛星タイタンとエンケラドゥス^[1]の探査を目的としたNASAとESAの共同提案であり、カッシーニによって多くの複雑な現象が明らかにされた。TSSMは2020年に打ち上げられ、地球と金星の重力の助けを借りて、2029年に土星系に到着する予定である。4年間の主要ミッションには、2年間の土星ツアー、2か月のタイタン航空サンプル採取フェーズ、および20か月のタイタン軌道フェーズが含まれる。

2009年には、木星とその衛星へのミッションがタイタン土星システムミッションよりも優先されましたが、^[3] TSSMの開発と打ち上げの可能性については引き続き評価されます。

タイタン土星システムミッション（TSSM）は、ESAのタイタン・エンケラドゥスミッション（TandEM）とNASAのタイタン・エクスプローラ（2007）研究を統合して2009年1月に正式に創設されましたが、^[4]両方の概念を組み合わせる計画は少なくとも2008年初頭に遡ります。TSSMは資金をめぐってエウロパ木星システムミッション（EJSM）提案と競合し、2009年2月にNASA/ESAがTSSMよりもEJSMを優先したことが発表されました。^{[5] [6]} TSSMは、2020年代近くの後の打ち上げ日に向けて研究が続けられました。ミッション要素の詳細な評価レポート^[7]と、 TSSMの一部となる可能性のあるタイタン海エクスプローラ（TiME）と呼ばれるタイタンの湖への湖着陸モジュールの具体的な概念が、それぞれ2009年2月と10月に提案されました。

2014年にはTSSMが復活し、SLS超大型ロケットで打ち上げられる可能性があると考えられていた。^[2]

TSSM ミッションは、軌道船と 2 機のタイタン探査探査機で構成されています。1機は タイタンの雲の中に浮かぶ熱気球(「モンゴルフィエ」型)、もう 1 機はメタンの海に着水する着陸船です。

両探査機のデータは、タイタン周回機に中継される予定である。両探査機には、カッシーニ・ホイヘンス計画よりもはるかに徹底した、画像撮影、レーダープロファイリング、地表および大気のサンプル採取のための機器が搭載され、タイタンの特徴を調査する予定である。

宇宙船は、土星に到達するために、他の惑星の重力アシスト フライバイを数回利用します。基本設計では、2020年9月の打ち上げ、その後4回の重力アシスト（地球-金星-地球-地球）を経て、9年後の2029年10月に土星に到着することが想定されていました。これは、2018年から2022年にかけて利用可能な地球から土星への移動オプションの1つです。ただし、現在のNASAの計画ではTSSMに優先順位が付けられておらず、提案された打ち上げ日がいずれも間に合う可能性は低いです。

2029 年 10 月の土星到着後、探査機の化学推進システムにより飛行システムが土星周回軌道に投入され、その後 2 年間の土星周回フェーズが続きます。このフェーズでは、現地要素の展開が特徴で、最低 7 回のエンケラドゥス接近フライバイと 16 回のタイタン接近フライバイが含まれます。この期間中、衛星の重力アシストと操作が繰り返され、タイタンの軌道に投入するために必要なエネルギーが削減されます。探査機がエンケラドゥス接近フライバイを完了すると、探査機は衛星の南極にある 異常な氷火山の噴煙を分析します。

熱気球のモンゴルフィエールは、2030年4月から2030年10月までの6か月間のミッションで、タイタンの大気圏に弾道突入するための最初のタイタンフライバイに近づく際に放出される予定である。カッシーニ・ホイヘンスの発見に基づくと、モンゴルフィエールは、その公称寿命中に、タイタンの表面から10キロメートル上空の約20°Nの展開緯度で、少なくとも1回はタイタンを周回できるはずである。

湖着陸機のコンセプトに関しては、数多くの提案がなされている。これまでのところ最も詳細な計画の1つは、いわゆるタイタン海探査機（TiME）である。これはもともと別の偵察ミッションとして提案されていたが、最終的には延期され、TSSMに含まれる可能性がある。^{[8] [9]}承認されれば、TiMEは2回目のタイタン接近通過時に探査機から放出される。タイタンの霞の層と太陽からの距離のため、着陸機は太陽電池パネルで電力供給することができず、新しい先進スターリング放射性同位元素発生装置（ASRG）^{[9] [10]}に依存することになる。ASRGは、着陸ネットワークやその他の惑星ミッションに長寿命の電源を提供することを目的としたプロトタイプである。着陸機は、北緯約79度にある北極の液体炭化水素の海、ライジーア海をターゲットとする。この探査機は、2005 年のホイヘンス探査機のようにパラシュートで降下します。6時間の降下中に大気を分析し、その後液体の表面に着水します。プルトニウムを動力とするこの探査機の主な機能は、約 3 ～ 6 か月間、表面の有機物を採取して分析することです。これは、地球外の海を浮遊して探査する初の試みとなります。主なミッションに加えて、TiME には、タイタンの湖の化学組成と物理的特性を調査するための高度な機器一式が搭載される可能性があります。これには、液体炭化水素を分析するための分光計、湖底をマッピングするためのソナー、タイタンの独特の気象条件を監視する気象ステーションが含まれます。さらに、ミッション プランナーは、TiME から展開してリゲイア海の水面下を探索し、タイタンの海における生命誕生前の化学反応の可能性について前例のない洞察を提供する潜水探査機を含めることを検討しています。これらの強化により、タイタンに関する理解が深まるだけでなく、宇宙における生命の起源というより広範な疑問に対する手がかりも得られる可能性がある。

TSSM ミッションの主な目標は、次の 4 つのカテゴリにまとめることができます。

• システムとしてのタイタンを探索する
• タイタンの有機物在庫と宇宙生物学的可能性を研究する
• タイタンの起源と進化モデルを制約する
• エンケラドゥスと土星の磁気圏に関する情報を回復する

タイタンにおける科学的目標は、表面の組成やさまざまな有機成分の地理的分布、メタンの循環とメタン貯蔵庫、表面の特徴の年代、特に氷火山活動と地殻変動が現在も活発に行われているのか、それともより活発な過去の名残なのか、アンモニア、磁場、地下の海の有無、上層大気における複雑なイオン形成を促す化学反応、カッシーニ以降ほとんど探査されていない400～900 kmの大気の広い高度範囲に関する情報を提供することである。さらに、あらゆるレベルの大気の季節的変化や、成分の宇宙への長期的な漏洩についても、解明すべきことがまだ多く残っている。

TiME着陸機は、タイタンの北半球にあるメタンの海、リゲイア海に着水する。タイタンのメタン循環は地球の水循環に類似しており、気象作動流体は液体と気体の状態で存在すると考えられている。TiMEはタイタンのメタン循環を直接識別し、地球の水循環との類似点と相違点の理解に役立つだろう。^[9] しかし、大気へのメタンの再供給源に関する疑問はまだ解決されていない。この世界は今も機能している有機活動によって形成されており、カッシーニ・ホイヘンス計画の発見は、太陽系で地球に最もよく似た、地質学的プロセスと大気プロセスのバランスが取れた世界を示している。さらに、カッシーニがタイタンの濃い大気と表面の深部で発見した内部の海は、主に液体の水で構成されていると考えられている。 TSSM は、50 年間の宇宙探査の中で、他の惑星の陸地、海上、空中における活発な有機化学と気候の広範囲かつ学際的な現場調査が行われる最初のミッションとなります。

ウィキメディア・コモンズには、タイタン土星系ミッションに関連するメディアがあります。

• クロノス（宇宙船）
• ドラゴンフライ（タイタン宇宙探査機）

• TandEM/TSSMミッションに関するNASA/ESA共同報告書
• TSSM公式サイト
• TandEM公式サイト
• カッシーニ/ホイヘンス ミッション – NASA
• TSSM に関する NASA ポッドキャスト