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ディープインパクト・ミッション
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ディープインパクトの目標は、彗星が何でできているかを調査することで太陽系がどのように形成されたのか、より良く理解することである。彗星に穴をあけてその内部を露出させることで、彗星が形成された数十億年前の太陽系の組成を反映している原始物質に手が届くことが期待されているのである。ミッションの個別の目的は以下の通りである。
- インパクターをテンペル１彗星に衝突させる。
- クレーターがどのように形成されるかを観測する。
- クレーターの直径と深さを計測する。
- クレーター内部と飛散物質の組成を計測する。
- 彗星から放出されるガスの衝突後の変化を計測する。
Credit: NASA/JPL/UMD
彗星衝突の日にディープインパクトの中解像度観測器で見るであろう光景を示したムービー。画像をクリックするとＭＰＧムービーをご覧いただける。
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- 打ち上げ： ２００５年１月１２日
- 打ち上げ場所： ケネディ宇宙センター
- 打ち上げロケット： デルタＩＩ
- インパクター分離： ２００５年７月３日１６時００分（日本時間）
- 彗星最接近： ２００５年７月５日午前３時５０分（日本時間）
- インパクター速度： 秒速１０．２ｋｍ
- フライバイ最接近距離： ５００ｋｍ
- ミッション終了： ２００５年８月３日
- 探査機の質量
- トータル： １０２０ｋｇ
- フライバイ探査機： ５１５ｋｇ
- 観測機器： ９０ｋｇ
- 燃料： ８６ｋｇ
- インパクター： ３６４ｋｇ（銅が４９パーセント、アルミニウムが２４パーセント）
- インパクター燃料： ８ｋｇ
- 探査機サイズ
- 船体： 長さ約３．２メートル、幅約１．７メートル、高さ約２．３メートル
- インパクター： 直径１メートル
- 太陽電池： 約２．８平方メートル
- 高利得アンテナ： 直径１メートル
- 衝突方法
- インパクターと彗星の相対速度： 秒速１０．２ｋｍ
- 衝突エネルギー： １９ギガジュール（ＴＮＴ爆弾４．５トン相当／平均的なアメリカの家で使うエネルギーの１ヶ月分）
- 期間： １１７分
- ミッション経費
- 開発製作： ２億５２００万ドル
- ミッション実行： １５００万ドル
- 打ち上げ： ？？？百万ドル
ディープインパクト探査機には３つの観測機器が搭載されており、そのうちの２つはフライバイ探査機に、１つはインパクターに搭載されている。
高解像度観測器（ＨＲＩ）
フライバイ探査機に搭載されている３０センチの望遠鏡で、カメラと分光計のための光を集める。ＨＲＩは、ディープインパクトを彗星と衝突する方向へ導く助けをする。ＨＲＩは探査機がテンペル１彗星に接近したとき、衝突の模様を観測し、衝突の結果を調査する。ＨＲＩカメラのホイールには９種類の色のフィルターが搭載されており、彗星の色に関する情報を可視光と赤外線波長で撮影する。分光計は近赤外線波長の光を収集する。ＨＲＩは、衝突の約１日前から１ピクセル以上のスペックで彗星の解像を開始する。
中解像度観測器（ＭＲＩ）
フライバイ探査機に搭載された、ＨＲＩよりも５倍広い視野の１２センチの望遠鏡。ＭＲＩは、衝突時に撮影されるＨＲＩ画像のコンテクスト画像を撮影し、さらに彗星への最終接近時にナビゲーションの役割もする。ＭＲＩには９種類のフィルターのホイールが搭載されており、そのうちの２つのフィルターはＨＲＩ搭載と同じものである。
インパクター・ターゲティング・センサー（ＩＴＳ）
インパクターに搭載された機器で、フィルター・ホイールがないこと以外は、ＭＲＩと同じものである。ＩＴＳは、衝突する最も可能性の高いコースへインパクターを導くために使われ、さらに彗星表面に衝突するまでの画像を撮影する。彗星周囲表面から非常に近い領域はチリの量が多いため、ＩＴＳ望遠鏡のミラーは最終の数秒間に砂に打たれる。その結果、ＩＴＳが撮影する最も解像度の高い画像は、約２０ｋｍ上空からのものになるかもしれない。
オポチュニティの車輪が砂に潜って停止
2005.5.3
ソル４４６日に前方危険防止カメラで撮影したオポチュニティ背後の様子。オポチュニティは後ろ向きに走行しているため、本来の車体の前が後ろを向く形になっている。左右の車輪が半分ぐらい砂の中に潜っているのが分かる。画像撮影時間は火星現地時間１３時５９分２５秒である。
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ソル４４６日に後方危険防止カメラで撮影した進行方向側の画像。左右の２つの車輪が砂に潜っているのが分かる。画像撮影時間は火星現地時間１３時５８分４１秒である。
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オポチュニティはソル４４６日にアームの分光計を使って、６ソル日間留まっている場所の土壌を調査し、それから移動を続行した。しかし、移動は砂丘を横切っているときに砂のさざ波に捕らえられて４０メートルで終了した。現在地球では、テスト・ローバーを使って砂丘から抜け出す方法が考えられている。
ソル４４３日
この日はアーム展開で始まり、顕微画像撮影装置とパノラマカメラで同時に空の観測を実施。次に科学機器をアルファ粒子Ｘ線分光計に替えて、すぐ前の土壌組成のデータを５時間４１分にわたって収集。
ソル４４４日
深い眠りのモードを一晩実施して起床。太陽が高い間に空のサーベイを実施。次に観測機器をメスバウアー分光計に替えて３１時間にわたる土壌の計測を開始。
ソル４４５日
メスバウアー計測を続けるために、夜間の深い眠りのモードは行わなかった。この日は土壌のメスバウアー計測に徹し、火星現地時間２３時１２分まで計測を実施。その後、深い眠りのモードを実施。
ソル４４６日
約９０メートル移動の計画だったが、約４０メートル走行したところで車体が柔らかい砂丘に潜って停止。撮影画像によると、約３０センチの高さの砂のさざ波を乗り越えようとしたときに、４方の車輪が全て、車輪半径よりも深く砂の中に潜ってしまった。オポチュニティ自体は正常に機能して安定した姿勢を保っているが、この事故を理解して走行を続けるためにはさらに分析が必要である。今後数日間は遠隔調査に焦点が置かれ、地球ではテストベッドでの走行で地表の反応がシュミレートされ、砂から抜け出す方法の評価が行われる。
ソル４４６日（２００５年４月２６日に終了）現在のオポチュニティのトータル走行距離は、５３４６メートルになった。
スペースカレンダー
2005年5月
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ディープインパクト探査機はターゲットを捉える
2005.5.1.
Image Credit: NASA/JPL/UMD |
今後１０週間で撮影する多くの彗星の画像の最初のものになったこの画像は、独立記念日（７月４日）の最接近への最終軌道をプロットする際に役立つ。５月１日からテンペル１彗星は毎日観測され、今は幅数ピクセルより少し大きいだけの彗星は、探査機が接近するにつれて次第に大きく見えるようになっていき、７月４日の彗星の画像はこれまで撮影された彗星の画像で最も詳細を捉えたものになるはずである。
この汚れた氷と岩石の球の画像は、４月２５日にディープインパクトの中解像度カメラで初めて撮影された。彗星の検出のときに、探査機のカメラは１１等級という暗い星を撮影した。これは、空の澄んだ夜に人間の目で見える明るさの１００倍以上も暗い。
この画像は、科学調査目的とナビゲーションの目的のために撮影される数千枚のテンペル１彗星の画像の、文字通り最初のものである。このミッションの目的は、１メートルの長さの衝突部分を秒速１０．２ｋｍの速度で約６．５ｋｍの幅の彗星に衝突させることである。このときの彗星と探査機の地球からの距離は、１億３３６０万ｋｍである。彗星をできるだけ早い時期に、できるだけ遠くの位置にあるときに見つけることは、軌道を正確にするために必要である。
ディープインパクト探査機は、フライバイ探査機とそれより小さな「インパクター」の２つの部分でできている。インパクターは７月４日に放出されて、彗星と高速で衝突する。衝突でできるクレーターの幅は大きな家からフットボール場ほど、深さは２階の深さから１４階の深さにまでなると考えられる。衝突の際にはクレーターから氷とチリの破片が飛散して、表面下の物質が明らかになる。
ディープインパクトには、衝突の影響を観測する４つのデータ・コレクターがある。探査機には高解像度と中解像度のカメラと赤外線分光計、それに、インパクターにも同じカメラ（インパクター・ターゲティング・センサー）が搭載されており、時速約３万７０００ｋｍの速度で彗星に衝突する直前までの記録をする。
Deputy Program Manager is Keyur Patel at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
エンケラドス周囲にチリ粒子を発見
Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute |
カッシーニはＥリングを計測し、エンケラドスを今後さらに２回フライバイして、このチリ粒子の流れがエンケラドスに起源するのか、Ｅリングから来ているのかを調査する。
エンケラドスはカッシーニのターゲットとして非常に興味深いものになってきており、次回のフライバイの距離をもっと近いものに変更する計画が行われている。次回のエンケラドス・フライバイは２００５年７月１４日、その次は２００８年３月１２日である。７月１４日のフライバイの距離は１０００ｋｍの予定だったが、新たな計画では約１７５ｋｍまで接近する。これは４年間のミッションで行われる他の月も含めた全フライバイで最も近いものになる。
今年（２００５年）に入ってからのエンケラドス・フライバイは２回行われているが、そのうち２月１７日のフライバイの接近距離は１１６７ｋｍだった。このフライバイ時に宇宙チリ分析機の高率検出器に衝突した粒子は、３８分間に数千個にのぼった。その次の３月９日のフライバイでは５００ｋｍの距離まで接近し、再びチリ粒子の流れが観測された。検出された粒子で最も大きなものは人間の髪の毛の直径より小さく、カッシーニ探査機に危害を与えるものではない。
３０万２５５７ｋｍという幅の、土星で最も広いＥリングの起源はエンケラドスではないかと思われている。エンケラドスはとなりの月のミマスとの潮汐相互作用で内部が熱せられ、その結果水が噴出しているということである。
Ｅリング中には水の氷の粒子があるが、その起源がエンケラドスにあるということを確認するには、粒子の計測が非常に重要である。この調査では、エンケラドスの近くの領域のチリ濃度の正確な計測が要求されるが、これは高率検出器なしには達成できない。
カッシーニのもう１つの別の観測機器の磁気計では水のイオンが最近発見され、これはエンケラドス周囲の非常に薄い大気の一部の可能性がある。エンケラドスは比較的小さな月で、重力は小さすぎて大気を非常に長い間留めておくことはできない。つまり、この大気が常に存在しているということは、連続して大気物質を放出する強力な供給源が存在するということである。
エンケラドスは直径が５００ｋｍで、太陽光は氷で覆われた表面から１００パーセント近く反射される。土星からの距離は約２３万７３７８ｋｍで、これは地球から月までの距離の約３分の２である。
宇宙チリ分析機は、土星系の小さな氷の粒子あるいはチリの粒子を直接観測して、その物理的、化学的、動的な特性を調査する。この機器は２つの検出器で構成されており、今回の粒子検出を行った高率検出器はシカゴ大学で作製された。宇宙チリ分析機による今後のさらなる分析で、粒子が氷でできているのかチリでできているのかが確定できるかもしれない。
Dr. Ralf Srama of the Max Planck Institute for Nuclear Physics, Heidelberg, Germany is principal investigator of the cosmic dust analyzer science team.
南への移動を続行
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ソル４４２日にオポチュニティのパノラマカメラで撮影した周囲平原の連続写真。オポチュニティは南方向へ進んでいる。
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オポチュニティは右前輪のステアリング・モーターが故障しているが、南への移動を続けて新たな位置の調査を行っている。オポチュニティは、このステアリング・モーターを使わずに約１１０メートルの移動をし、ミニ熱放射分光計は良好なデータを再び取得し始めた。ミニ熱放射分光計が使用されたのはソル４４０日で、このときオポチュニティはソフトウェアー・リセットのために停止してしまった。ソフトウェアー・リセットの原因は調査されているが、科学調査は現在も続けられている。
ソル４３８日
遠隔調査を実施。
ソル４３９日
ソル４３７日の走行後の通信のために方向を変えたときに車輪が掘り返した土壌のパノラマカメラ画像を１３枚のフィルターを使って撮影。その後、南方向へ８０メートル移動。
ソル４４０日
計画は遠隔調査と、次にさらに南への移動。パノラマカメラ画像撮影とミニ熱放射分光計計測を成功裏に完了。ミニ熱放射分光計計測実施中の火星現地時間１２時４５分頃、ソフトウェアー・リセットが発生。
ソル４４１日
前日のソフトウェアー・リセットに対する復旧計画を作成。計画に含まれているのは、これまでの取得データとソル４４０日のリセット時のデータの送信である。このデータの一部はソル４４１日のオデッセイ通信セッションでダウンリンクされていたが、これ以外のデータはソフトウェアー・リセットの原因をピンポイントすることができる期待をこめてソル４４２日に送信することがコマンドされた。オポチュニティの健康は、これ以外は良好である。
ソル４４２日
エンジニアの評価が続いている中、オポチュニティは遠隔科学調査と現在位置の地表の調査を実施。
ソル４４２日（２００５年４月２２日）
走行距離計のトータルは５３０６メートルとなった。