2023 年 4 月 13 日、欧州宇宙機関は、木星氷衛星探査機 (JUICE) ミッションを開始します。
JUICE は最初の探索ではありません過去に 8 つの惑星間ステーションが木星に接近しており、NASA のジュノー探査機が現在木星を探査しています。それらのいくつかは、ガス巨人を中間の「停止」としてのみ使用して、重力を利用して加速し、特定の軌道に入り、太陽系のはるか郊外やその先に到達しました.他の人々は、惑星自体とその多くの衛星を意図的に研究しました。
遠くへ飛んでいく儚い放浪者とその発見
NASA が設計した 2 つのツイン宇宙船パイオニア 10 号とパイオニア 11 号は、小惑星帯を越えて太陽系最大の惑星に接近した最初の人工車両となりました。ミッションは約 1 年間隔で開始され、さまざまな軌跡をたどりましたが、一緒に多くの歴史的な偉業を成し遂げました。
パイオニア 10 号は、1972 年 3 月 2 日に打ち上げられました。小惑星帯、木星の大気、太陽系外縁部を研究する野心的なミッションです。打ち上げから約1年半で木星に到達。 1973 年 12 月 4 日に最接近したとき、木星の雲から 132,000 km の距離を飛行しました。
「パイオニア10号」が初の詳細写真を撮影ガス巨人のクローズアップと、その放射線帯、磁場などの観測を行いました。メインミッションを終えた探査機は、約200万年後に到達すると予想される恒星アルデバランへと向かった。
発売から約1年後その前身であるパイオニア 11 号は、1974 年に小惑星帯を通過しました。彼は木星の重力の助けを借りて土星に到達する必要がありました.12月2日、惑星間ステーションは惑星の雲の端から約42.8千kmの距離を通過しました。ミッションのこの部分の結果として、彼は木星とその衛星の極域の写真を撮りました。
パイオニア 10 およびパイオニア 11 プローブの芸術的なイラスト。画像：NASAエイムズ
探査機パイオニア 10 号が撮影した木星と 2 つの最大の衛星エウロパ (左) とガニメデ (右) の画像。画像：NASA
ガスを訪れた次の「観光客」巨人、2機の探査機「双子」「ボイジャー」となった。ボイジャー 2 号は 1977 年 8 月 20 日に打ち上げられ、2 週間後にボイジャー 1 号が打ち上げられました。後者はその「双子」を追い抜き、1979 年 3 月に木星を通過し、巨大ガス惑星とその衛星の写真を 18,000 枚以上撮影しました。 4か月後に木星に到達した2番目の探査機は、研究者が惑星の表面がどのように変化しているかを比較することを可能にしました.
研究はそれがどのように移動し、発展するかを示しました惑星の雰囲気。とりわけ、ボイジャーは、大赤斑が反時計回りに回転する嵐であり、他の小さな嵐と相互作用していることを初めて示した。さらに、衛星は惑星といくつかのこれまで知られていなかった衛星を取り囲むかすかな塵の輪を発見し、イオ島の活火山を発見し、エウロパの表面に線状の断層があることを初めて示しました。これは隠れた海洋の最初の兆候です。
木星と大赤斑のボイジャー画像。写真: NASA
1992年、宇宙船が木星を通過しました。装置「ユリシーズ」。この衛星の主な使命は、太陽を研究することでした。しかし、黄道面 (惑星が移動する面) を超えて星の極領域を表示するために、探査機は最大の惑星の重力も使用しました。惑星のフライバイ中に、衛星機器は木星の磁気圏の形状とサイズを測定し、改良することに成功しました。
カッシーニ・ホイヘンス探査機は、NASA の共同プロジェクトです。ヨーロッパとイタリアの宇宙機関 - 土星の探査で最もよく知られています。彼は 10 年以上にわたって土星の軌道を一周しました。しかし、研究現場に向かう途中で、この装置は木星の研究にも成功しました。惑星間ステーションの高解像度カメラは、数か月のフライバイで木星の大気の 26,000 枚の画像を撮影しました。これらの写真は、科学者が地球の周りのガスの赤と白のバンドの理解を再考するのに役立ちました.
カッシーニ探査機が撮影した木星の画像。写真：NASA/JPL/宇宙科学研究所
木星を通過した最後の探査機は"ニューホライズン"。 2007 年の巨大ガス惑星への訪問は、探査機のミッションの重要な部分でした。惑星の重力が冥王星への操縦に役立つはずだったからです。 5 か月のフライバイの間に、ニュー ホライズンズは木星の内側の衛星の軌道計算を改良し、初めて小赤斑の最初のクローズアップ写真を撮りました。
木星を周回した最初のガリレオ
4機の宇宙船（「パイオニア」とボイジャーは以前にも木星を訪れたことはあったが、ガリレオは意図的にガス巨人の周りの軌道に入った最初の探査機となった。 1989 年 10 月 18 日に打ち上げられ、1995 年 12 月に最大の惑星に到達しました。
軌道上にいる間、ガリレオは大気圏に落ちましたガス惑星の大気を初めてサンプリングした探査機。彼は温度、圧力、化学組成、雲の特性を測定し、太陽光、雷、惑星の内部エネルギーを研究しました。 58 分間の運用で、探査機は木星の乱れた大気に 200 km 侵入した後、激しい圧力と温度によって押しつぶされたり、溶けたり、蒸発したりしました。
イオの火山表面を通過するガリレオの芸術的なイラスト。画像：NASA
たまたま初めてガリレオだったShoemaker-Levy 9 が木星に衝突したとき、惑星に衝突する彗星を観測しました。さらに、惑星の軌道上での 14 年間の作業で、探査機は木星の雲頂の上の強い放射線帯、太陽とほぼ同じ濃度のヘリウム、エウロパの表面下の塩分の多い海の存在を発見しました。また、ガニメデの鉄心と磁場に関するデータも収集しました。
2003 年 9 月 21 日、ガリレオがほとんど燃料が不足したため、NASA は故意に宇宙船を自殺の「着陸」に送りました。探査機は、生命が隠れている可能性があると科学者が信じている海にエウロパを保護するために、木星の大気圏で燃え尽きました。
ガリレオが撮影した木星の 4 つの最大の衛星 (木星からの距離が遠い順に左から右へ): イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト。画像: NASA/JPL/DLR
ジュノは大気深部を探検します
Juno ミッションは 2 番目のスペースにすぎません太陽系最大の惑星の研究に特化した装置。 2011 年 8 月 5 日に NASA によって打ち上げられ、2016 年 7 月に木星に到着し、現在も運用されています。
Juno の主な目的は、木星の起源と、惑星が時間とともにどのように変化するか。木星に滞在中、自動ステーションはガス巨人の大気の深部を調べました。地球上の激しい嵐は、これまで考えられていたよりも混沌とし、止めることはできないようです。たとえば、探査機は木星の北極で、地球よりも大きなサイクロンと高気圧のクラスターを検出しました。
データに基づく合成画像、ジュノが赤外線で収集したもので、惑星の北極にある中央のサイクロンと周囲の 8 つのサイクロンを示しています。画像: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
ジュノは木星のコアを観測できませんが直接、宇宙船は科学者に、惑星のコアが以前に考えられていたよりも大きく、「あいまい」であるという証拠を提供しました。研究者たちは、この巨大ガス惑星には、小さくて固い中心ではなく、「あいまいな」核があると考えています。
ジュノはまた、いくつかの種類の雷を検出しました木星で、科学者に惑星の大気への新しい洞察を与えます。収集されたデータから導き出された結論は、木星の天気が、場合によっては地球の天気とは根本的に異なることを示唆しています。たとえば、私たちの惑星では、ほとんどの稲妻は水の雲から発生しています。しかし、Juno は、少なくとも 1 種類の稲妻が水に対して温度が低すぎる木星の大気で形成されることを発見しました。おそらく、氷の結晶とアンモニアの衝突により発生します。
ジュノーによって取得された木星の赤道領域の一部 (極は見えず、左右にあります)。画像: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/SwRI/MSSS/ケビン M. ギル
ジュノーの当初のミッションは2021年に終了したが、NASAはミッションを2025年まで延長した。この間、探査機はガニメデ、エウロパ、イオを詳しく観察します。
JUICE は衛星を周回する最初の探査機です。
数多くの研究にもかかわらず、多くの木星とその衛星に関する疑問、特に氷の下に隠れた海洋に生命が存在する可能性に関する疑問は未解決のままですが、おそらく JUICE がそれらのいくつかに答えることができるでしょう。
木星への探査機の旅は7年半続きます。地球への帰還は 3 回含まれます。船は地球の重力と金星のフライバイを 1 回利用して軌道を調整し、2031 年 12 月に巨大ガス惑星の周りの軌道に乗ります。
計画によると、彼は惑星の軌道上で3年間過ごす予定で、エウロパ、ガニメデ、カリストの 3 つの主要な衛星の近接フライバイを行っています。その後、ガニメデの最大の衛星の周りを周回する軌道に入り、月以外の衛星を周回する最初の人工装置となります。
JUICE は、ヨーロッパを 2 回だけフライバイします。衛星の表面から約 400 km の距離にあります。宇宙船がここに長くとどまるには木星に近すぎる。その後、4 つの主要な衛星の中で最も外側にあるカリストに 21 回のフライバイを行い、表面から 200 km の距離に接近します。ミッションは、ガニメデ周辺の安定した軌道で終了します。
ガニメデ軌道上のジュースの芸術的なアニメーション。ビデオ: ESA
JUICEには10台の科学機器が設置されており、これは科学者が木星の衛星とその生命の可能性を分析するのに役立ちます。これらには、衛星の氷の地殻とその環境の化学組成を分析するためのカメラ、センサー、衛星の表面の詳細な地図を作成し、衛星の下を初めて調べるための磁力計やレーダーが含まれます。
このミッションは、2023年4月13日のモスクワ時間15時15分に仏領ギアナの宇宙港から打ち上げられる予定だ。 ESAは14時45分から打ち上げのライブストリーミングを開始する。
続きを読む：
科学者は、物理法則に違反する超明るい物体を研究しました
1つの陽子の中のクォークの「海」：素粒子は何で構成されていますか
火星の最高解像度マップを見てください: 110,000 フレームと 5.7 兆ピクセル
表紙に：JUICEミッションのアーティスティックなイラスト。画像: ESA/ATG medialab (宇宙船); NASA/ESA/J.ニコルズ (木星); NASA/JPL (ガニメデ); NASA/JPL/アリゾナ大学 (Io); NASA/JPL/DLR (カリストとヨーロッパ)