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 ボイジャー宇宙船の設計図 | |
| ミッションタイプ | 外惑星、太陽圏、星間物質の探査 |
|---|---|
| オペレーター | NASA /ジェット推進研究所 |
| コスパーID | 1977-084A [1] |
| SATCAT番号 | 10321 [1] |
| Webサイト | voyager.jpl.nasa.gov |
| ミッション期間 |
経過
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| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船の種類 | マリナー木星-土星 |
| メーカー | ジェット推進研究所 |
| 打ち上げ質量 | 815 kg (1,797 ポンド) [2] |
| 乾燥質量 | 721.9 kg (1,592 ポンド) [3] |
| 力 | 470ワット（発売時） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1977 年 9 月 5 日、12:56:01 UTC |
| ロケット | タイタンIIIE |
| 発射場 | ケープカナベラル 発射施設41 |
| ミッション終了 | |
| 最後の連絡 | 2036年（予定） |
| 木星の接近 | |
| 最接近 | 1979年3月5日 |
| 距離 | 349,000 km (217,000 マイル) |
| 土星の接近 | |
| 最接近 | 1980年11月12日 |
| 距離 | 124,000 km (77,000 マイル) |
| タイタン のフライバイ（大気の研究） | |
| 最接近 | 1980年11月12日 |
| 距離 | 6,490 km (4,030 マイル) |
大型戦略科学ミッション 惑星科学部門 | |
プロット 1 は、スケールどおりに北黄極から見たものです。
プロット 2 から 4 は、 20% スケールの第三角投影です。SVG
ファイルで、軌道または軌道にマウスを合わせると、それとそれに関連する打ち上げおよびフライバイが強調表示されます。
ボイジャー1号は、1977年9月5日にNASAによって打ち上げられた宇宙探査機であり、太陽系外縁部と太陽圏外の星間空間を調査するボイジャー計画の一環として打ち上げられた。双子のボイジャー2号の16日後に打ち上げられた。NASA深宇宙ネットワーク（DSN）を介して通信し、日常的なコマンドを受信し、データを地球に送信します。リアルタイムの距離と速度データは、 NASAとJPLによって提供されています。 [4] 2024年9月時点で地球から164.0 AU（245 億km、152億 マイル）の距離にあり 、 [4]地球から最も遠い人工物です。 [5]探査機は木星、土星、そして土星最大の衛星タイタンにフライバイしました。NASAは冥王星かのどちらかを行う選択肢がありましたが、衛星にはかなりの大気があることがわかっていたため、衛星の探査が優先されました。 [6] [7] [8]ボイジャー1号は2つの巨大ガス惑星の天候、磁場、リングを調査し、それらの衛星の詳細な画像を提供した最初の探査機となった。 [update]
ボイジャー計画の一環として、姉妹機のボイジャー2号と同様に、この宇宙船の延長されたミッションは、外太陽圏の領域と境界を見つけて研究し、星間物質の探査を開始することです。ボイジャー1号は2012年8月25日にヘリオポーズを通過して星間空間に入り、これを達成した最初の宇宙船となりました。[9] [10] 2年後、ボイジャー1号は太陽からのコロナ質量放出の3番目の波を経験し始め、少なくとも2014年12月15日まで続き、探査機が星間空間にあることがさらに確認されました。[11]
2017年、ボイジャーチームは1980年以来初めて宇宙船の軌道修正操作（TCM）スラスタの点火に成功し、ミッションを2～3年延長することができました。[12] ボイジャー1号の延長ミッションは、少なくとも2025年まで科学的データを送り続けると予想されており、最大寿命は2030年までです。[13]その放射性同位体熱電発電機（RTG）は、2036年までエンジニアリングデータを返すのに十分な電力を供給する可能性があります。[14]
ミッションの背景
歴史
1960年代に外惑星を調査するためのグランドツアーが提案され、NASAは1970年代初頭にミッションの作業を開始しました。[15]パイオニア10号宇宙船によって収集された情報は、エンジニアが木星の周りの強力な放射線にうまく対処できるようにボイジャーを設計するのに役立ちました。 [16]それでも、打ち上げの直前に、放射線遮蔽を改善するために、キッチングレードのアルミホイルのストリップが特定のケーブルに貼り付けられました。[17]
当初、ボイジャー1号はマリナー計画のマリナー11号として計画されていた。予算削減のため、ミッションは木星と土星のフライバイに縮小され、マリナー木星土星探査機と改名された。探査機の設計がマリナーのミッションと大幅に異なるようになったため、名前はボイジャーに変更された。 [18]
宇宙船の部品
ボイジャー1号はジェット推進研究所（JPL）によって建造された。16個のヒドラジンスラスタ、3軸安定化 ジャイロスコープ、探査機の無線アンテナを地球に向けるための基準機器が搭載されている。これらの機器は、ほとんどの機器の冗長ユニットと8つのバックアップスラスタとともに、姿勢制御サブシステム（AACS）の一部となっている。[19]また、宇宙船には宇宙を移動しながら惑星などの天体を研究するための科学機器が11個搭載されていた。 [20]
通信システム
ボイジャー1号の無線通信システムは、太陽系の限界を超えて使用できるように設計された。直径3.7メートル（12フィート）の高利得カセグレンアンテナを搭載し、地球上の3つのディープスペースネットワーク局を介して電波を送受信する。 [21]通常、宇宙船はディープスペースネットワークチャンネル18を介して2.3GHzまたは8.4GHzの周波数で地球にデータを送信し、地球からボイジャーへの信号は2.1GHzで送信される。[22]
ボイジャー1号が地球と通信できない場合、デジタルテープレコーダー（DTR）は約67メガバイトのデータを記録して後で送信することができます。[23] 2023年現在[update]、ボイジャー1号からの信号が地球に到達するまでに22時間以上かかります。[4]
力
ボイジャー1号には、ブームに取り付けられた3つの放射性同位元素熱電発電機（RTG）が搭載されています。各MHW-RTGには、24個の圧縮されたプルトニウム238酸化物球が含まれています。[24] RTGは、打ち上げ時に約470Wの電力を生成し、残りは廃熱として放散されました。 [25] RTGの出力は、燃料の半減期が87.7年であることと熱電対の劣化により時間の経過とともに低下しますが、少なくとも2025年までは一部の運用をサポートし続けます。[20] [24]
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RTG燃料容器の図。プルトニウム238酸化物球が示されている。 -
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RTGユニットのモデル
コンピューター
ボイジャーの他の機器とは異なり、可視光カメラの動作は自律的ではなく、デジタルコンピュータの1つであるフライトデータサブシステム（FDS）に含まれる画像パラメータテーブルによって制御されます 。1990年代以降、ほとんどの宇宙探査機には完全に自律的なカメラが搭載されています。[26]
コンピュータコマンドサブシステム（CCS）はカメラを制御します。CCSには、コマンドデコード、障害検出および障害修正ルーチン、アンテナ指向ルーチン、宇宙船シーケンスルーチンなどの固定コンピュータプログラムが含まれています。このコンピュータは、1970年代のバイキングオービターで使用されていたものの改良版です。[27]
姿勢制御サブシステム（AACS）は宇宙船の向き（姿勢）を制御します。高利得アンテナを地球に向け続け、姿勢の変化を制御し、スキャンプラットフォームを向けます。両方のボイジャーに搭載されたカスタムビルドのAACSシステムは同じです。[28] [29]
科学機器
宇宙船の画像
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1976 年 3 月 12 日、JPL の宇宙シミュレーター室にあるボイジャー 1 号の「実証試験モデル」 -
金メッキのレコードがボイジャー1号に取り付けられる -
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図に示された科学機器の位置
ウィキメディア・コモンズにあるボイジャー宇宙船に関連するメディアミッションプロフィール
旅行のタイムライン
打ち上げと軌道
ボイジャー1号 · 地球 ・ 木星 · 土星 · 太陽
ボイジャー1号探査機は、1977年9月5日にケープカナベラル空軍基地の発射施設41からタイタンIIIEロケットで打ち上げられた。ボイジャー2号探査機は、その2週間前の1977年8月20日に打ち上げられた。後に打ち上げられたにもかかわらず、ボイジャー1号はより短い軌道をたどり、木星[37]と土星に早く到達した。[38]
ボイジャー1号の打ち上げは、タイタンのLR-91第2段が予定より早く停止し、1,200ポンド（540 kg）の燃料が燃え残ったため、ほぼ失敗に終わった。この不足を認識したセントー段の搭載コンピュータは、それを補うために予定よりはるかに長い燃焼を命じた。セントーは自身の燃焼を延長し、ボイジャー1号に必要な追加速度を与えることができた。打ち上げ終了時点で、セントーは燃料切れまであと3.4秒だった。数週間前のボイジャー2号の打ち上げで同じ失敗が起きていたら、探査機が正しい軌道に到達する前にセントーの燃料が尽きていただろう。ボイジャー1号の打ち上げ時の方が、ボイジャー2号の打ち上げ時よりも、木星は地球に対して有利な位置にあった。[39]
ボイジャー1号の初期軌道の遠日点は8.9AU（8億3000万マイル）で、土星の軌道9.5AU（8億8000万マイル）よりわずかに短かった。ボイジャー2号の初期軌道の遠日点は6.2AU（5億8000万マイル）で、土星の軌道よりはるかに短かった。[40]
木星の接近
ボイジャー1号 · 木星 · イオ · ヨーロッパ · ガニメデ · カリスト
ボイジャー1号は1979年1月に木星の撮影を開始した。木星への最接近は1979年3月5日で、木星の中心から約349,000キロメートル（217,000マイル）の距離であった。[37]より接近することで写真の解像度が向上するため、木星系の衛星、環、磁場、放射線帯環境の観測のほとんどは、最接近を挟んだ48時間の期間に行われた。ボイジャー1号は1979年4月に木星系の撮影を終了した。[41]
衛星イオで火山活動が続いていることが発見されたことは、おそらく最大の驚きだった。太陽系の他の天体で活火山が発見されたのはこれが初めてだった。イオの活動は木星系全体に影響を及ぼしているようだ。イオは木星磁気圏（木星の強い磁場の影響を受ける惑星を取り囲む空間領域）に浸透する物質の主な発生源であるようだ。イオの火山から噴出し、高エネルギー粒子の衝突によって表面から飛び散ったと思われる硫黄、酸素、ナトリウムが木星磁気圏の外縁で検出された。[37]
2機のボイジャー宇宙探査機は、木星、その衛星、放射線帯、そしてこれまで見たことのない惑星の環について、数多くの重要な発見をしました。
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ボイジャー1号による木星接近のタイムラプス動画（フルサイズ動画）
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ボイジャー1号から見た、地球よりも大きな高気圧嵐である木星の大赤斑 -
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280万キロ離れたところにある、線状だがクレーターのないエウロパの表面。現在も活動中の地質の証拠。 -
253,000 km 離れたガニメデの地殻変動により破壊された表面。明るい衝突跡が残されている。
ウィキメディア・コモンズにあるボイジャー1号の木星遭遇に関するメディア土星の接近
ボイジャー1号 · 土星 · ミマス · エンケラドゥス · テティス · レア · タイタン
木星での重力アシスト軌道は両方のボイジャーによって成功裏に実行され、2機の宇宙船は土星とその衛星と環のシステムを訪問しました。ボイジャー1号は1980年11月に土星に遭遇し、1980年11月12日に最も接近し、宇宙探査機は土星の雲頂から124,000キロメートル（77,000マイル）以内に到達しました。宇宙探査機のカメラは土星の環の複雑な構造を検出し、リモートセンシング機器は土星とその巨大な衛星タイタンの大気を調査しました。[42]
ボイジャー1号は、土星の上層大気の体積の約7%がヘリウム（木星の大気は11%）で、残りのほとんどは水素であることを発見した。土星の内部ヘリウムの存在量は木星や太陽と同じであると予想されていたため、上層大気のヘリウムの存在量が少ないことは、重いヘリウムが土星の水素にゆっくりと沈んでいることを示唆しているのかもしれない。これは、土星が太陽から受け取るエネルギーを超えて放射する過剰な熱を説明できるかもしれない。土星では風が高速で吹いている。赤道付近では、ボイジャーは約500メートル/秒（1,100マイル/時）の風速を測定した。風は主に東の方向に吹いている。[38]
ボイジャー号は、大気中緯度でオーロラのような水素の紫外線放射を発見し、また極緯度（65度以上）でもオーロラを発見した。高レベルのオーロラ活動は、赤道に向かって運ばれる複雑な炭化水素分子の形成につながる可能性がある。太陽が照らす地域でのみ発生する中緯度オーロラは謎のままである。地球上でオーロラを引き起こすことが知られている電子とイオンの衝撃は、主に高緯度で発生するためである。ボイジャー号は両方とも、土星の自転（1日の長さ）を10時間39分24秒と測定した。[42]
ボイジャー1号のミッションには、土星最大の衛星タイタンへのフライバイが含まれていた。タイタンには大気があることが以前から知られていた。1979年にパイオニア11号が撮影した画像では、大気がかなり大きく複雑であることが示されており、関心がさらに高まっていた。タイタンへのフライバイは、土星に近い場所での観測に支障をきたすような損傷の可能性を避けるために探査機がシステムに入ったときに行われ、地球と太陽から見てタイタンの背後を通過して6,400 km (4,000マイル) 以内に接近した。ボイジャーによる大気の太陽光への影響の測定と、地球からの探査機の無線信号への影響の測定は、大気の組成、密度、圧力を決定するために使用された。タイタンの質量も、探査機の軌道への影響を観測することで測定された。厚いもやのために表面の視覚的観察はできなかったが、大気の組成、温度、圧力の測定から、表面に液体炭化水素の湖が存在する可能性があるという推測が生まれた。[43]
タイタンの観測は極めて重要と考えられていたため、ボイジャー1号の軌道はタイタンの最適なフライバイを考慮して計画された。その結果、ボイジャー1号は土星の南極の下を通過し、黄道面から外れ、惑星科学ミッションは終了した。[44]ボイジャー1号がタイタンの観測に失敗したり、観測できなかったりした場合、ボイジャー2号の軌道はタイタンのフライバイを組み込むように変更され、[43] : 94 天王星と海王星への訪問は不可能になっていただろう。[6]ボイジャー1号が打ち上げられた軌道では、天王星と海王星への飛行を続けることはできなかっただろうが、[44] : 155 タイタンのフライバイを避けて土星から冥王星へ移動するように変更され、1986年に到着することはできただろう。[8]
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最接近から4日後、530万kmから三日月形の土星 -
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ミマス、距離425,000 km。右上にハーシェルクレーターが見える。 -
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ウィキメディア・コモンズにあるボイジャー1号の土星遭遇に関するメディア太陽圏からの脱出
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1990年2月14日、ボイジャー1号は太陽系の外から見た最初の「家族写真」を撮影した。 [46]そこには、ペイル・ブルー・ドットとして知られる地球の画像が含まれている。その後すぐに、他の機器の電力とコンピュータリソースを節約するために、カメラは停止された。カメラのソフトウェアは宇宙船から削除されたため、再び動作させるのは複雑である。地球側の画像を読み取るソフトウェアとコンピュータも利用できなくなった。[6]
1998年2月17日、ボイジャー1号は太陽から69AU（64億マイル、103億キロメートル）の距離に到達し、パイオニア10号を抜いて地球から最も遠い宇宙船となった。[47] [48]約17km/秒（11マイル/秒）で移動し、どの宇宙船よりも太陽中心から遠ざかる速度が速い。[49]
ボイジャー1号が星間空間に向かう間も、搭載された機器は太陽系の研究を続けた。ジェット推進研究所の科学者は、ボイジャー1号と2号に搭載されたプラズマ波実験を利用して、太陽風が星間物質に移行する境界であるヘリオポーズを探した。[50] 2013年の時点で、探査機は太陽に対する相対速度約61,197キロメートル/時（38,026マイル/時）で移動していた。[51] 探査機が現在維持している速度では、ボイジャー1号は年間約5億2,300万キロメートル（3億2,500万マイル）移動しており、[52]これは18,000年で約1光年に相当する。 [update]
解雇ショック
ジョンズ・ホプキンス大学 応用物理学研究所の科学者は、ボイジャー1号が2003年2月に終端衝撃波に突入したと考えている。 [53]これは太陽風が亜音速に減速する地点を示している。他の科学者の中には疑問を呈し、2003年11月6日のネイチャー誌でこのことを論じた者もいる。 [54]この問題は、ボイジャー1号の太陽風検出器が1990年に機能しなくなったため、他のデータが利用可能になるまで解決されなかった。この故障により、終端衝撃波の検出は、搭載されている他の機器のデータから推測する必要があることを意味した。[55] [56] [57]
2005年5月、NASAのプレスリリースでは、ボイジャー1号は当時ヘリオシースにあったというのがコンセンサスであると述べられた。[58] 2005年5月25日にニューオーリンズで開催されたアメリカ地球物理学連合の科学セッションで、エド・ストーンは、ボイジャー1号が2004年後半に終端衝撃波を通過したという証拠を提示した。[59]この出来事は、2004年12月15日に太陽から94AU（87億マイル）の距離で発生したと推定されている。[59] [60]
ヘリオシース
2006年3月31日、ドイツのAMSATのアマチュア無線家が、ボッフムの20メートル（66フィート）の皿型アンテナを使って長距離積分技術でボイジャー1号の電波を追跡し、受信しました。取得したデータはスペインのマドリードにあるディープ・スペース・ネットワーク局のデータと照合され、検証されました。これはボイジャー1号のアマチュアによる追跡としては初めてのようです。[61]
2010年12月13日、低エネルギー荷電粒子装置によって測定されたところ、ボイジャー1号が太陽風の放射状外向き流域を通過したことが確認された。この距離で太陽風が横向きになるのは、星間風が太陽圏を押しているからではないかと考えられている。2010年6月以来、太陽風の検出は一貫してゼロであり、この出来事の決定的な証拠となっている。[62] [63]この日、探査機は太陽から約116 AU（174億km、108億マイル）離れた場所にいた。[64]
ボイジャー1号は、2011年3月（打ち上げから約33年6か月）、宇宙のその場所で太陽風の横方向の動きを測定するために方向を変えるように指示された。2月に行われたテストロールで、宇宙船が操縦して方向を変える能力があることが確認されていた。宇宙船の進路は変更されなかった。太陽風を検出するために、地球に対して反時計回りに70度回転した。これは、1990年に惑星の家族写真が撮影されて以来、宇宙船が大きな操縦を行った初めてのことだった。最初のロールの後、宇宙船はボイジャー1号のガイド星であるアルファケンタウリに対して問題なく方向を変え、地球への送信を再開した。ボイジャー1号は「いつでも」星間空間に入ると予想されていた。ボイジャー2号はその時点でまだ太陽風の外向きの流れを検出していたが、その後数か月または数年のうちにボイジャー1号と同じ状況を経験すると推定された。[65] [66]
探査機は赤緯12.44度、赤経17.163時間、黄道緯度34.9度（黄道緯度は非常にゆっくりと変化する）に位置しており、2011年5月21日に地球から観測されたとき、へびつかい座に位置していたと報告されている。 [6]
2011年12月1日、ボイジャー1号が天の川銀河から発せられる最初のライマンアルファ放射線を検出したことが発表されました。ライマンアルファ放射線は以前にも他の銀河から検出されていましたが、太陽の干渉のため、天の川銀河からの放射線は検出できませんでした。[67]
NASAは2011年12月5日、ボイジャー1号が「宇宙の煉獄」と呼ばれる新しい領域に入ったと発表した。この停滞領域では、太陽から流れ込む荷電粒子が減速して内側に向きを変え、太陽系の磁場は星間空間が圧力をかけているように見えるため2倍の強さになる。太陽系で発生する高エネルギー粒子はほぼ半分に減少し、外部からの高エネルギー電子の検出は100倍に増加する。停滞領域の内縁は太陽から約113AUの位置にある。[68]
ヘリオポーズ
NASAは2012年6月に、探査機がヘリオポーズ到達と相関関係にあると疑われる環境の変化を検出したと発表した。[69] ボイジャー1号は、太陽圏内の太陽風によって太陽から逸らされる星間空間からの荷電粒子の検出が著しく増加したと報告していた。こうして探査機は太陽系の端にある星間物質に突入し始めた。[70]
ボイジャー1号は2012年8月に太陽圏界面を通過した最初の宇宙船となったが、当時は太陽から121AU（1.12×1010マイル、1.81×1010キロメートル）の距離にあったが、これは さらに1年経っ てから確認された。[71] [72] [73] [74] [75]
2012年9月の時点で、太陽光が121AUの距離にあるボイジャー1号に到達するのに16.89時間を要した。宇宙船から見た太陽の見かけの等級は-16.3（満月の約30倍の明るさ）であった。 [76]宇宙船は太陽に対して17.043km/s（10.590mi/s）で移動していた。この速度では、1光年を移動するのには約17,565年かかる。[76]比較すると、太陽に最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリは約4.2光年（2.65 × 10 5 AU）離れている。もし宇宙船がその星の方向に進んでいたとしたら、そこに到達するのに73,775年かかることになる。（ボイジャー1号はへびつかい座の方向に向かっている。）[76]
2012年後半、研究者らは、探査機の粒子データから探査機が太陽圏界面を通過した可能性が示唆されたと報告した。探査機の測定結果から、太陽系をはるかに超えた超新星爆発から放出される宇宙線と考えられる高エネルギー粒子（70MeV以上）との衝突が5月以降着実に増加し、8月下旬に急増したことが明らかになった。同時に、8月下旬には太陽起源と考えられる低エネルギー粒子との衝突が劇的に減少した。[77]
ジョンズ・ホプキンス大学の宇宙科学者で、宇宙船の低エネルギー荷電粒子装置の主任研究員であるエド・ローロフは、「ボイジャー1号に関わったほとんどの科学者は、[これら2つの基準]が十分に満たされていることに同意するだろう」と述べた。[77]しかし、ボイジャー1号が境界を越えたと公式に宣言するための最後の基準、つまり磁場の方向の予想される変化（太陽の磁場からその先の星間磁場の方向へ）は観測されていなかった（磁場の方向はわずか2度しか変化しなかった）ため、[72]太陽圏の端の性質が誤って判断されたのではないかと考える人もいた。
2012年12月3日、カリフォルニア工科大学のボイジャー計画科学者エド・ストーンは「ボイジャーは、私たちが存在に気付いていなかった太陽圏の新しい領域を発見しました。どうやら私たちはまだ太陽圏の中にいるようですが、磁場は今や外部とつながっています。つまり、粒子を出入りさせる高速道路のようなものです」と述べた。[78]この領域の磁場は、ボイジャー1号が終端衝撃波の前に遭遇したものより10倍も強かった。これは、宇宙船が太陽系を完全に出て星間空間に入る前の最後の障壁になると予想されていた。[79] [80] [81]
星間物質
2013年3月、ボイジャー1号は2012年8月25日にプラズマ環境の顕著な変化を検出し、星間空間に到達した最初の宇宙船になる可能性があると発表されました。しかし、2013年9月12日まで、新しい領域が星間空間なのか、太陽系の未知の領域なのかは未だ不明でした。その時点で、前者の選択肢が公式に確認されました。[82] [83]
2013年、ボイジャー1号は年間約3.6AU（3億3000万マイル、5億4000万キロメートル）の速度で太陽系から脱出していましたが、ボイジャー2号はより遅く、年間3.3AU（3億1000万マイル、4億9000万キロメートル）の速度で太陽系を離れています。[84]毎年、ボイジャー1号はボイジャー2号に対するリードを広げています。
ボイジャー1号は、 2016年5月18日に太陽から135AU（125億マイル、202億キロメートル）の距離に到達しました。[4] 2017年9月5日には、太陽から139.64AU（129.80億マイル、208.90億キロメートル）、つまり19光時間強まで距離が伸びました。その時点で、ボイジャー2号は太陽から115.32AU（107.20億マイル、172.52億キロメートル）の距離にありました。[4]
その進捗状況はNASAのウェブサイトで監視できる。[4] [85]
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ボイジャー1号宇宙船による宇宙線粒子の検出率が劇的に増加したことを示すグラフ（2011年10月から2012年10月） -
ボイジャー1号による太陽風粒子の検出率が劇的に減少したことを示すグラフ（2011年10月から2012年10月）
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2013年9月12日、NASAは、以前の観測通り、ボイジャー1号が2012年8月に星間物質に到達したことを公式に確認した。一般的に受け入れられている到着日は2012年8月25日（打ち上げ35周年の約10日前）であり、この日が高エネルギー粒子の密度の永続的な変化が初めて検出された日である。[73] [74] [75]この時点で、ほとんどの宇宙科学者は、磁場の方向の変化はヘリオポーズの通過を伴わなければならないという仮説を放棄していた。[74]ヘリオポーズの新しいモデルは、そのような変化は見られないだろうと予測した。[86]
多くの科学者がヘリオポーズを越えたと確信するに至った重要な発見は、2013年4月9日から観測されたプラズマ振動の周波数に基づく、電子密度の80倍の増加の間接測定であった。 [74]この振動は、 2012年3月に発生した太陽爆発によって引き起こされたものである[71] (電子密度はヘリオポーズの外側では内側よりも2桁高いと予想される)。[73] 2012年10月と11月に測定されたより弱い振動のセット[83] [87]は、追加データを提供した。ボイジャー1号のプラズマ分光計は1980年に機能を停止していたため、間接測定が必要であった。 [75] 2013年9月、NASAはこれらのプラズマ波の音声変換の録音を公開した。これは星間空間で測定された最初のものであった。[88]
ボイジャー1号は太陽圏を離れたと同時に太陽系を離れたとよく言われるが、この2つは同じではない。太陽系は通常、太陽の周りを回る天体が存在する非常に広大な宇宙領域として定義される。この宇宙船は現在、セドナの遠日点までの距離の7分の1未満にあり、長周期彗星の源であるオールトの雲にはまだ入っていない。オールトの雲は天文学者によって太陽系の最も外側の領域と見なされている。[72] [83]
2020年10月、天文学者はボイジャー1号とボイジャー2号の宇宙探査機によって太陽系の外の空間で密度が予想外に大幅に増加したことを検出したと報告した。研究者によると、これは「密度勾配が太陽圏ノーズの一般的な方向にあるVLISM（超局所星間物質）の大規模な特徴である」ことを意味しているという。[89] [90]
2021年5月、NASAは初めて星間空間の物質密度の連続測定と、初めて星間音の検出について報告した。[91]
コミュニケーションの問題
2022年5月、NASAはボイジャー1号が「謎の」そして「奇妙な」テレメトリデータをディープ・スペース・ネットワーク（DSN）に送信し始めたと報告した。NASAは、機体の運用状況に変化はないが、問題は姿勢制御システム（AACS）に起因することを確認した。NASAのジェット推進研究所は、2022年5月18日に、AACSは機能しているが無効なデータを送信しているとの声明を発表した。[92] [93]問題は最終的に、AACSが何年も稼働していなかったコンピューターを介してテレメトリを送信し、その結果データが破損したことに起因していることが判明した。2022年8月、NASAは別のコンピューターを使用するようAACSにコマンドを送信し、問題は解決した。最初の切り替えの原因の調査が進行中であるが、エンジニアはAACSが別の搭載コンピューターから不正なコマンドを実行したのではないかと仮説を立てている。[94] [95]
ボイジャー1号は2023年11月14日に判読不能なデータを送信し始めた。2023年12月12日、NASAはボイジャー1号のフライトデータシステムがテレメトリ変調ユニットを使用できず、科学データを送信できないと発表した。[96] 2024年3月24日、NASAは宇宙船から受信されるデータの解釈で大きな進歩を遂げたと発表した。[97]エンジニアは2024年4月に、故障はおそらく高エネルギー粒子が衝突したか、単に経年劣化で摩耗したため、3つの搭載コンピュータシステムの1つであるフライトデータサブシステム（FDS）のメモリバンクにあると報告した。FDSはテレメトリ変調ユニット（TMU）と適切に通信しておらず、システムがスタック状態にあることを示す1と0の繰り返しシーケンスを送信し始めた。FDSを再起動した後も、通信は使用できないままだった。[98]探査機は地球からまだコマンドを受信しており、まだ動作可能であることを示す搬送音を送信していた。トーンの変調を変更するコマンドが送信され、探査機がまだ応答可能であることが確認された。[99]ボイジャーチームは回避策の開発を開始し、[100] [101] 4月20日には、欠陥のあるFDSメモリチップからコードを再配置することで、健全性とステータスの通信が回復した。このメモリチップの3%は修復不可能なほど破損していた。[36] [102]メモリが破損しているため、コードを再配置する必要があったが、追加の256ビットのための場所がなかった。探査機の合計メモリはわずか69.63キロバイトである。これを機能させるために、エンジニアは、現在の送信速度では使用できない、たとえば木星からのデータを送信するために使用されるコードなどの未使用のコードを削除した。「異常期間」のデータはすべて失われた。[103] 5月22日、NASAはボイジャー1号が「4つの機器のうち2つから科学データの送信を再開した」と発表し、残りの機器に向けた作業は継続中である。[104] 6月13日、NASAは探査機が4つの機器すべてからデータを送信したことを確認した。[105]
探査機の将来
残りの寿命
2017年12月、NASAは1980年以来初めて、ボイジャー1号の軌道修正操作（TCM）スラスタ4基すべての噴射に成功した。TCMスラスタは、探査機のアンテナを地球に向け続けるために、劣化したジェットの代わりに使用された。TCMスラスタの使用により、ボイジャー1号はさらに2、3年間NASAにデータを送信し続けることができた。[108] [33]
利用可能な電力が減少しているため、ボイジャーチームはどの機器をオンにしてどの機器をオフにするかを優先順位付けする必要がありました。ヒーターやその他の宇宙船システムは、電力管理の一環として1つずつオフにされました。太陽圏と星間空間に関する重要なデータを送信する可能性が最も高いフィールドと粒子の機器は、動作を継続するように優先されました。エンジニアは、宇宙船が2025年頃まで少なくとも1つの科学機器を運用し続けると予想しています。[109]
方向スラスターに関する懸念
宇宙船の姿勢を制御し、高利得アンテナを地球の方向に向けるのに必要ないくつかのスラスタは、ヒドラジンラインの詰まりの問題により使用できなくなっている。宇宙船にはスラスタシステムのバックアップがなくなり、「搭載されているものはすべてシングルストリングです」と、JPLのボイジャープロジェクトマネージャーであるスザンヌ・ドッドはArs Technicaとのインタビューで述べた。[113] NASAは、ヒドラジンラインの詰まり率を減らすために、宇宙船のコンピューターソフトウェアを変更することを決定した。NASAは、修正されたソフトウェアを、地球からより近いボイジャー2号に最初に展開し、その後ボイジャー1号に展開する予定である。[113]
2024年9月、NASAは「スラスター交換」を実施し、2018年以来使用されていない、詰まったスラスターを詰まりの少ないスラスターに切り替えた。[114]
遠い未来
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2018 年 8 月 2 日の太陽系に対するボイジャー 1 号のシミュレーション画像。 -
2018 年 8 月 2 日の太陽系と太陽圏界面に対するボイジャー探査機のシミュレーション画像。 -
約5万年後にはボイジャー1号は近くの星の数個分の距離まで到達するだろう
ボイジャー1号が何かに衝突せず回収されない限り、ニューホライズンズ宇宙探査機は、地球からどちらのボイジャー宇宙船よりも高速で打ち上げられたにもかかわらず、ボイジャー1号を追い抜くことはない。ボイジャー宇宙船は複数回の惑星フライバイで太陽中心速度を上げたが、ニューホライズンズは2007年の木星フライバイの1回のみそのようなブーストを受けた。2018年現在[update]、ニューホライズンズはボイジャー1号よりも3km/s遅い約14km/s（8.7マイル/秒）で移動しており、太陽に近いニューホライズンズはより急速に減速している。[115]
ボイジャー1号は理論上のオールトの雲に約300年で到達すると予想されており[116] [117]、そこを通過するのに約3万年かかる。[72] [83]特定の恒星に向かっているわけではないが、約4万年後には、現在きりん座にあり地球から17.1光年離れたグリーゼ445の1.6光年（0.49パーセク）以内に接近する。 [118]この恒星は一般に約119km/s（430,000km/h、270,000mph）の速度で太陽系に向かって移動している。[118] NASAは「ボイジャー号はおそらく永遠に天の川銀河をさまよう運命にある」と述べている。[119] 30万年後には、M3V星TYC 3135–52–1から1光年以内に接近する。[120]
ゴールデンレコード
ボイジャー宇宙探査機は両方とも金メッキのオーディオビジュアルディスクを搭載しており、いずれかの宇宙船が地球外からの発見者によって発見された場合に備えて、地球上の生命と文化の多様性を紹介することを目的としたコンピレーションである。[121] [122]カール・セーガンやティモシー・フェリスを含むチームの指揮の下で作られたこのレコードには、地球とその生命体の写真、さまざまな科学情報、国連事務総長（クルト・ヴァルトハイム）やアメリカ合衆国大統領（ジミー・カーター）などの人々の口頭による挨拶、クジラの鳴き声、赤ん坊の泣き声、海岸に打ち寄せる波の音を含むメドレー「地球の音」、そしてヴォルフガング・アマデウス・モーツァルト、ブラインド・ウィリー・ジョンソン、チャック・ベリー、ヴァルヤ・バルカンスカの作品を含むさまざまな文化と時代にわたる音楽コレクションが含まれている。他にも東洋と西洋の古典音楽や、世界中の先住民族や民族音楽の演奏が収録されている。また、このレコードには55の言語で挨拶も収録されている。[123]このプロジェクトの目的は、地球上の生命の豊かさを表現し、人間の創造性と宇宙とつながりたいという願望の証となることだった。[122] [32]
参照
- 2017年のボイジャー計画に関するドキュメンタリー『 The Farthest』
- 星間探査機
- 太陽系を離れた人工物のリスト
- 外惑星へのミッションのリスト
- 局所星間雲
- 宇宙探査
- ボイジャー1号の比軌道エネルギー
- 人工衛星と宇宙探査機のタイムライン
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ボイジャー1号に関連するメディアがあります。
- NASA ボイジャーのウェブサイト
- NASA太陽系探査によるボイジャー1号ミッションプロファイル
- ボイジャーはどこにいる? – NASA の太陽系観測衛星「Eyes」が支援 – NASA/JPL
- ボイジャー1号の位置（ライブカウンター）
- ボイジャー 1 (NSSDC マスター カタログ)
- Heavens-above.com: 太陽系から脱出する宇宙船 – 現在の位置と図
- JPL ボイジャー通信マニュアル
- ボイジャー1号が太陽風を追い越す
- グレイ、メーガン。「ボイジャーと星間空間」。深宇宙ビデオ。ブレイディ・ハラン。
