Loading article…
 ボイジャー2号が撮影した天王星とその5つの主要衛星の画像のモザイク | |
| ミッションタイプ | 天王星探査機 |
|---|---|
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| ミッション期間 | 航海期間： 13.4年 科学研究期間： 4.5年[1] |
| 宇宙船の特性 | |
| 打ち上げ質量 | 7,235 kg (15,950 ポンド) [1] |
| 乾燥質量 | 2,756 kg (6,076 ポンド) [1] |
| ペイロード質量 | 軌道船： 60.5 kg（133ポンド） 大気圏探査機： 19.7 kg（43ポンド）[1] |
| 寸法 | 7.1 × 5.0 × 5.0 m (23.3 × 16.4 × 16.4 フィート) [1] |
| 力 | 3台のMod1次世代放射性同位元素熱電発電機から735W（0.986馬力） [1] |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2031年以降[1] [2] |
| ロケット | 提案: ファルコンヘビー（使い捨て）[1] |
| 発射場 | ケネディ LC-39A [1] |
| 地球 のフライバイ（重力アシスト） | |
| 最接近 | 2033年以降 |
| 距離 | 450 km (280 マイル) |
| 木星 のフライバイ（重力アシスト） | |
| 最接近 | 2035年以降 |
| 距離 | 370,000 km (230,000 マイル) |
| 天王星探査機 | |
| 軌道投入 | 2044年以降 |
| 天王星大気探査機 | |
| 大気圏突入 | 2045年以降 |
大型戦略科学ミッション 惑星科学部門 | |
天王星探査機は、天王星とその衛星を研究するための探査ミッションのコンセプトです。[1]探査機は、天王星の大気の特性を調べるために大気探査機も展開します。このコンセプトは、 NASAの潜在的な大規模戦略科学ミッションとして開発されています。科学フェーズは4.5年続き、主要な衛星のそれぞれに複数回のフライバイが含まれます。
このミッションコンセプトは、エンケラドゥス・オービランダーに先駆けて、2023～2032年の惑星科学十年計画調査で最優先のフラッグシップ級ミッションに選ばれた。[3] [4]氷巨星に関する同様の科学的目標の多くに取り組む海王星周回ミッションコンセプトである ネプチューン・オデッセイも検討されたが、ロジスティクスとコストの理由から天王星へのミッションが好まれた。
当初の提案では、木星の重力アシストを備えたファルコンヘビー使い捨てロケットを使用して2031年に打ち上げ、2044年に天王星に到着することを目標としていました。しかし、2023年にNASAはプルトニウム生産の不足により、2030年代半ばから後半の打ち上げの可能性が高いと発表しました。[2]
背景
ボイジャー2号は、1986年1月24日にフライバイを完了し、天王星系を訪れた唯一の宇宙探査機である。2011-2022年の惑星科学十年計画調査では、フラッグシップ級の氷惑星周回衛星ミッションを、後に火星2020ローバーやエウロパ・クリッパーとなるものに次ぐ優先順位実施する。 [5] [6] [7]氷惑星は現在、太陽系外惑星の一般的なタイプとして認識されており、太陽系における氷惑星のさらなる研究の必要性が高まっている。 [8]氷惑星である天王星と海王星は、独特でありながら同様に魅力的な科学的ターゲットと見なされていたが、物流とコスト上の理由から、天王星周回衛星と大気探査機が優先された。 [5] [7]天王星周回衛星は、論理的には木星と土星（それぞれガリレオとカッシーニ） で実施されたフラッグシップ級周回衛星ミッションに続くものとなる
2017年、2023～2032年の調査に先立つ調査委員会は、20のミッションコンセプトを、天王星に関する3つのシナリオと海王星に関する4つ目のシナリオに絞り込んだ。[8] [9] [10] [11]海王星へのミッションは、科学的価値が高いと考える人もいる。[12]なぜなら、トリトンは、おそらく捕獲されたカイパーベルト天体で海洋世界であり、天王星の衛星よりも魅力的な宇宙生物学のターゲットだからである（特にアリエルとミランダは海洋世界である可能性があるが）。[13]また、フラッグシップクラスの海王星ミッションが望ましいとすれば、ニューフロンティアレベルの天王星周回ミッションのコンセプトを検討する研究もあった。[14]しかし、やはりコストと、打ち上げロケットの可用性や利用可能な打ち上げ期間などの物流上の考慮により、2023～2032年の惑星科学十年計画調査では、海王星に対する類似の提案であるネプチューンオデッセイではなく、天王星探査機と探査機が推奨された。[3] [4]
重要な科学上の疑問
大気探査機と組み合わせた探査機は、天王星系のあらゆる側面にわたるさまざまな科学的疑問に答えることになる。[3]
起源、内部、雰囲気
- 氷巨星では、内部から熱圏までの大気循環はどのように機能するのでしょうか?
- 気象層の3D大気構造とは何ですか?
- 天王星はいつ、どこで、どのように形成され、移動を含めて熱的にも空間的にもどのように進化し、逆行傾斜角をどのようにして獲得したのでしょうか。
- 天王星の全体構成とその深度依存性は何ですか?
- 天王星には個別の層や希薄な核があるのでしょうか。また、これは天王星の形成や傾きと関係があるのでしょうか。
- 天王星の実際の自転速度はどれくらいですか？均一に回転していますか？そして風の強さはどれくらいですか？
磁気圏
- 天王星の複雑な磁場はどのようなダイナモプロセスによって生成されるのでしょうか?
- 天王星の磁気圏のプラズマ源とダイナミクスは何ですか? また、それは太陽風、天王星の上層大気、衛星の表面とどのように相互作用しますか?
衛星とリング
- 天王星の大きな衛星の内部構造と岩石と氷の比率はどのようなものでしょうか。また、どの衛星に相当な内部熱源や海が存在する可能性があるのでしょうか。
- 天王星の衛星の組成と特性は、その形成と進化にどのような影響を与えるのでしょうか?
- 表面にはどのような地質学的歴史とプロセスが記録されており、それらは太陽系外の衝突体集団にどのように情報を与えることができるでしょうか?表面には外因性相互作用のどのような証拠が示されていますか?
- 天王星の環と内側の小さな衛星の構成、起源、歴史はどのようなもので、どのようなプロセスを経て現在の形状に形成されたのでしょうか。
ミッションの詳細
このミッションの大気探査機は、雲形成分子の垂直分布、温度成層、風速を深さの関数として調査する。2010年のミッション設計では、探査機の重量は127kg（280ポンド）と想定されていたが、これはガリレオ大気探査機の半分以下である。[7]その後の設計研究では、質量30kg（66ポンド）、直径約0.5m（20インチ）の2台目の探査機を追加することで、結果が大幅に向上する可能性があることが示唆された。[15]
探査機の計器
基本構想では、探査機は以下の機器を搭載することが提案されており、質量、電力、コストの制限内であれば追加の機器を搭載することも可能となる。[1]
大気探査機器
大気探査機は、ベースラインコンセプトの一部として4つの科学機器を搭載することが提案されている。[1]
参照
- 天王星ミッション提案
- ミューズ
- オシアナス（2010年代のニューフロンティアクラスの提案）
- オディヌス
- ウラヌス・パスファインダー（2010年代のESA Mクラス提案）
参考文献
- ^ abcdefghijkl Simon, Amy; Nimmo, Francis; Anderson, Richard C. (2021年6月7日). 「氷巨星システムへの旅：天王星探査機と探査機」。2023 ～2032年惑星科学10年調査に向けた惑星ミッションコンセプト。NASA 。 2022年5月1日閲覧。
- ^ ab Foust, Jeff (2023-05-03). 「プルトニウムの可用性が将来の惑星ミッションの計画を制約」SpaceNews . 2023年5月3日閲覧。
- ^ abc起源、世界、そして生命：惑星科学と宇宙生物学のための10年戦略 2023-2032（出版前版）。全米アカデミー出版。2022年。p.800。doi ：10.17226/ 26522。ISBN 978-0-309-47578-5. S2CID 248283239 . 2022年4月30日閲覧。
- ^ ab Foust, Jeff (2022年4月19日). 「惑星科学の10年計画が火星サンプルリターンと外惑星ミッションを支持」SpaceNews . 2022年4月19日閲覧。
- ^ ab 「2013～2022年の10年間における惑星科学のビジョンと航海」。2021年4月20日閲覧。
- ^ Chris Gebhardt (2013年11月20日). 「新しい大型上段ロケットによる新しいSLSミッションオプションの検討」NASASpaceFlight.
- ^ abc Hubbard, William B. (2010年6月3日). 「SDO-12345: 氷巨星の10年規模の研究」(PDF) .全米科学アカデミー出版局.米国科学アカデミー. 2021年5月6日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2020年6月22日閲覧。
- ^ abc 「氷巨星の10年前調査ミッション研究報告書（2017年6月）」（PDF） 。 2024年2月13日閲覧。
- ^ 天王星と海王星を再び探査する時が来た。NASA はこうやってそれを実現する。ローレン・グラッシュ、The Verge。2017 年 6 月 16 日。
- ^ 氷の巨星を再考：NASAの研究が天王星と海王星のミッションを検討。ジェイソン・デイビス。惑星協会。2017年6月21日。
- ^ NASA、将来の「氷の巨人」ミッションコンセプトの研究を完了 Archived 2020-08-06 at the Wayback Machine . NASA TV . 2017年6月20日.
- ^ ムーア、ジェフ; スピルカー、リンダ; ボウマン、ジェフ; ケーブル、モーガン; エッジントン、スコット; ヘンドリックス、アマンダ; ホフスタッター、マーク; ハーフォード、テリー; マント、キャスリーン; マキューエン、アルフレッド; パティ、キャロル; クイック、リナエ; ライマー、アビゲイル; サヤナギ、クニオ; シュミット、ブリトニー; スピルカー、トーマス (2021). 「外惑星の探査戦略 2023–2032: 目標と優先事項」AAS 紀要. 53 (4): 371. arXiv : 2003.11182 . Bibcode :2021BAAS...53d.371M. doi : 10.3847/25c2cfeb.1f297498 . S2CID 214641023 . 2021年4月20日閲覧。
- ^ ヘンドリックス、アマンダ R.; ハーフォード、テリー A.; バージ、ローラ M.; ブランド、マイケル T.; ボウマン、ジェフ S.; ブリンカーホフ、ウィリアム; ブラッティ、ボニー J.; ケーブル、モーガン L.; カスティーヨ ロジェス、ジュリー; コリンズ、ジェフリー C.; ディニエガ、セリーナ; ジャーマン、クリストファー R.; ヘイズ、アレクサンダー G.; ホーラー、トリ; ホセイニ、ソナ; ハウエット、カーリー JA; マキューエン、アルフレッド S.; ニーシュ、キャサリン D.; ネヴー、マーク; ノードハイム、トム A.; パターソン、G. ウェズリー; パトホフ、D. アレックス; フィリップス、シンシア; ローデン、アリッサ; シュミット、ブリトニー E.; シンガー、ケルシ N.; ソーダーブロム、ジェイソン M.;ヴァンス、スティーブン D. (2019)。 「 NASA 海洋世界へのロードマップ」。宇宙 生物学。19 ( 1 ): 1–27。Bibcode : 2019AsBio..19 ....1H。doi : 10.1089/ast.2018.1955。PMC 6338575。PMID 30346215。S2CID 53043052 。
- ^ 天王星探査機の必要性、マーク・ホフスタッター他
- ^ KM Sayanagi、RA Dillman、AA Simon、他「Small Next-generation Atmospheric Probe (SNAP) Concept」、LPI 2083 (2018): 2262。論文のロングバージョン：Space Sci Rev、216、72（2020年6月10日）Small Next-Generation Atmospheric Probe (SNAP) Concept to Enable Future Multi-Probe Missions: A Case Study for Uranus。2020年6月22日閲覧。