AIDA（国際宇宙協力）
提案された小惑星宇宙ミッション

アイーダ
ミッションタイプ二重小惑星探査機
オペレーターESA / NASA
WebサイトAIDA研究
ミッション開始
発売日
  • DART : 2021 年 11 月 24 日、06:21:02 UTC [1]
  • ヘラ: 2024 年 10 月 7 日、14:52:11 UTC [2] [3] 
ロケット
ディモルフォス[5]衝突体
宇宙船の部品ダート
影響日2022年9月26日
（65803）ディディモス[6]軌道船
宇宙船の部品ヘラ、ミラニ、ユヴェントス
軌道挿入2026年12月14日[7]

小惑星衝突・偏向評価（AIDA）ミッションは、衝突型宇宙船を小惑星の衛星に衝突させた場合の運動学的影響を研究・実証することを目的とした、2機の宇宙探査機の計画である。このミッションは、宇宙船が地球との衝突コースにある小惑星をうまく偏向させることができるかどうかの衝突モデルを試験・検証することを目的としています。[8]

当初の計画では、欧州の宇宙船「小惑星衝突ミッション（AIM）」がNASAの大型衝突機「ダブル・アステロイド・リダイレクション・テスト（DART） 」と連携し、衝突の即時的な影響を観測することになっていた。AIMは、ドイツが資金提供できなかったため2016年に中止された。欧州宇宙機関（ESA）内での反発を受け、 2018年にAIMはDARTの3年後に打ち上げられ、小惑星のクレーターを周回して調査する小型宇宙船「ヘラ」に置き換えられた。ヘラはまた、小惑星の近接探査のために、欧州のキューブサット2機（ジュベンタスとミラニ）を深宇宙に打ち上げる予定である。[9]

DARTは2022年9月26日に65803ディディモスの小惑星衛星ディモルフォスに衝突した。 [10]ヘラはDARTの衝突から4年3か月後の2026年12月にディディモスに到着する予定である。[11]

歴史

LICIACubeの展開によるDARTのディディモスB軌道への影響を示すインフォグラフィック

当初、ヘラの役割は、はるかに大型の宇宙船である小惑星衝突ミッション（AIM）[12]によって実現される予定でした。AIMは、噴煙、クレーター、そして新たに露出した物質を観測し、小惑星の軌道変更、科学、採掘コミュニティに独自の情報を提供することになっていました。2016年12月、ドイツがエクソマーズ計画のみに資金を提供することを決定したことを受け、欧州宇宙機関（ESA）はAIM宇宙船の開発を中止しました。[13]ドイツは、AIM部分の継続に必要な6000万ドルのうち、3500万ドルのみを負担すると申し出ましたが[13]、これでは開発を継続するには不十分でした。[14] AIMが開発されていた場合、2012年時点での想定要件は以下のとおりでした。[15] [16]

  • 現場測定用の小惑星着陸機（ドイツのMASCOTの遺産に基づく）
  • 岩石や粒状表面などのさまざまな表面特性を識別するための熱赤外線画像装置
  • 小惑星の表面構造に関する情報を得るためのモノスタティック高周波レーダー
  • 小惑星内部を観察し、内部構造に関するデータを取得するためのバイスタティック低周波レーダー（軌道船と着陸機に搭載）
  • 2つの惑星間キューブサット[17] [18]
  • 深宇宙光通信。

当初の提案では、AIMは2020年10月に、DARTは2021年7月に打ち上げられる予定でした。AIMは大型小惑星を周回して、小惑星とその衛星の組成を調査します。その後、DARTは2022年10月に地球に接近する際に、小惑星の衛星に衝突します。[19] AIMは小惑星の強度、表面の物理的特性、内部構造を調査し、大型小惑星が衛星の軌道に与える影響を測定する予定でした。

それでもNASAは、ディディモス65803へのDARTミッションの開発を継続し、地上望遠鏡[20] [21]と、DARTが搭載するイタリアのキューブサットから衝突の影響を測定する計画です。AIMの中止を受けて、ESAのヤン・ヴェルナー長官は、何らかの形でこのヨーロッパのミッションを復活させる意向を表明しました[20] 。 ルクセンブルクのエティエンヌ・シュナイダー副首相は、AIMの中止を遺憾に思い、同国は引き続きミッションの実現を訴えていくと述べました[22] 。

状態

2018年3月までに、Heraの提案はフェーズB1に入り、予備設計が作成されていました。2019年1月7日、Heraチームは、このミッションに相乗りする2つのCubeSat 、 APEXとJuventasを選定したことを発表しました。[23] ESA当局は、 2019年11月にHeraを2024年の打ち上げに承認しました。[24] 2020年9月、ESAはHeraの詳細設計、製造、試験を含む契約を締結しました。[9]この機会に、APEX CubeSatも、故アンドレア・ミラニ氏にちなんで名付けられたミラニCubeSatに置き換えられました。 [25] [26]著名な教授であり、一流の小惑星科学者でもありました。

イタリア宇宙機関（ASI）は2018年にNASAにLICIACube（小惑星画像化用軽量イタリアンキューブサット）と呼ばれる二次宇宙船を提供することを決定しました。これは6ユニットのキューブサットで、DARTに相乗りし、2022年9月11日の衝突の15日前に分離され、小惑星の周りを漂う噴出物の画像を取得します。[27] [28] [29] [30] LICIACubeには、LUKEとLEIAと呼ばれる2台の光学科学カメラが搭載されています。

コラボレーション

AIDAミッションは、欧州宇宙機関（ESA）、ドイツ航空宇宙センター（DLR）、コートダジュール天文台（OCA）、NASA、ジョンズホプキンス大学 応用物理学研究所（JHU/APL）の国際共同協力です。[19]

ヘラに搭載される小型ライダー機器は、ポルトガル、ポーランド、アイルランドのチームによるコンソーシアムによって提供される。[6] 2つのキューブサットは、ディディモスにあるヘラによって打ち上げられる。 [31]ミラニキューブサットは、イタリア、チェコ共和国、フィンランドによって開発されている。[32] [33]ユベンタスキューブサットは、ゴムスペースとGMVのルーマニア支社によって開発されている。 [34]

DARTの衝突クレーターの調査に加えて、ヘラははやぶさ2小惑星サンプルリターンミッションに搭載された小型衝突装置（SCI）のレプリカとなる日本製の衝突装置も搭載する可能性があります。 [12] NASAのDARTは、LICIACubeと呼ばれる6Uフライバイキューブサットを搭載しました。これはイタリア宇宙機関（ASI）が開発したもので、噴出物の噴出を撮影します。[27] [28] [29]

DART と LICIACube

ディモルフォスに接近する DART 衝突宇宙船と LICIACube のイラスト。

DART またはDouble Asteroid Redirection Test は、ニューホライズンズ搭載のLORRI カメラから派生した、ディディモス偵察および光学航法用小惑星カメラ (DRACO) という単一のカメラを搭載した 500 kg (1,100 lb) の衝突装置で、ディディモス Bの衛星の中心部に衝突するための自律誘導をサポートするものでした。[35]また、この衝突装置には、イベントを撮影するために 2022 年 9 月 11 日の衝突前に放出された LICIACube と呼ばれるイタリア製のキューブサットも搭載されていました。[36] 500 kg (1,100 lb) [37] DART が 6 km/s (3.7 mi/s) [21]で衝突すると、約 0.4 mm/s の速度変化が生じ、ディディモス B の軌道に小さな変化が生じると推定されていますが、時間の経過とともに、軌道位置 (または軌道位相) に大きな変化が生じます。[15] [19] [16] DARTは2022年9月26日にディモルフォスに衝突した。[10]

  • DARTミッションのアニメーションビデオ：打ち上げから衝突まで、LICIACubeの分離まで
  • 起動構成のDART
    起動構成のDART
  • DART探査機の随伴衛星LICIACube
    DART探査機の随伴衛星LICIACube

ヘラ

ヘラ探査機とその2つのキューブサット、ミラニとジュベンタ

ヘラは、ESAとNASAの共同ミッションAIDAにおける欧州側のミッションである。2019年11月29日に承認されたヘラ宇宙船[24]は、衝突モデルと小惑星の偏向モデルを検証するための重要な測定に重点を置く。例えば、DART衝突機によって形成された衝突クレーターの詳細な特性評価などである[38] 。 ヘラはまた、連星系軌道の変化など、DART衝突の結果を測定する。[38]また、ディモルフォスの体積と表面特性の詳細な特性評価を可能にするほか、 DART衝突クレーターの体積と形態を測定する。[39]

ヘラの基本ペイロードには、カメラ、小型ライダー、そして小惑星の特性評価専用のキューブサット2機が含まれています。宇宙船の設計では、日本の宇宙機関JAXAが提案した小型衝突装置（SCI）を含め、40キログラム（88ポンド）の追加ペイロードを搭載することが可能です。小型着陸機などの他のオプションも検討されています。[38] ヘラは2024年10月7日にファルコン9で打ち上げられました。[4]

提案されたペイロード

ヘラの想定ペイロードは以下のとおりです。[16] [12] [6]

  • 小惑星フレーミングカメラは連星系小惑星のダイナミクスと物理的特性に関する情報を取得します。[40]
  • 2つの天体の形状を測定し、小惑星の衛星の質量を制限するためのLIDARレーザー高度計。[40]
  • サーマルイメージャー[40]
  • ミラニは、ASPECT可視・近赤外イメージング分光計と塵の特性評価のためのVISTAを搭載した6ユニットのキューブサットです。ミラニは連星系の表面組成を調査し、衛星間リンク（ISL）と自律光学航法に関する技術実証実験を実施します。キューブサットは、連星系近傍で3～6ヶ月間運用されます。[41]
  • ジュベンタスは、ディモルフォスの内部構造を解明するためのカメラと低周波レーダー（JuRa）を搭載した6ユニットのキューブサットです。 [42] [43]小惑星の近くで3～6ヶ月間運用されます。[7]ミッション終了時には、ディモルフォスの表面に着陸し、近接データを取得する予定です。[7]

ミッション設計

ミッションの進捗状況を示す概略図。現在の提案では、 AIMはHeraに置き換えられ、MASCOTは廃止され、CubeSatは3Uではなく6Uになる予定である。

AIDAは、 65803 ディディモスをターゲットとします。これは、一方の小惑星がもう一方の小惑星に周回する連星系です。主小惑星の直径は約800メートル（2,600フィート）、その小さな衛星は直径約150メートル（490フィート）で、主小惑星から約1.1キロメートル（0.68マイル）離れた軌道を周回しています。ディディモスは地球を横切る小惑星ではなく、この偏向実験によって地球への衝突の危険性が生じる可能性はありません。[16]

300キログラム（660ポンド）のDART宇宙船が6.25km/秒で衝突すると、約0.4mm/秒の速度変化が生じ、これら2つの物体の相互軌道に大きな変化が生じますが、システムの太陽中心軌道には最小限の変化しか生じません。 [15] [19] [16] AIDAは、運動量転送効率を計算するためにターゲットの多孔性と強度の影響が必要であるため、運動量転送測定に加えて、結果として生じる衝突クレーターのサイズを取得できるという大きな利点を提供します。[19] [16]

DARTは2022年9月26日に小惑星ディディモスの小さな衛星に衝突したが、ヘラはDARTの衝突から5年後の2027年にディディモスに到着する予定である。AIDAチームは科学的成果を最大化するため、DARTの打ち上げを遅らせ、ヘラが先に小惑星に到着するように提案していた。これにより、 DARTの衝突、噴煙、クレーター、そして新たに露出した物質を調査することができる。[12]ヘラがDARTより後に到着したとしても、AIDAの当初の目的の大部分は達成されるが、欠点として、衝突と噴出物の直接観測データが得られない。[12]

AIDAミッションアーキテクチャ

ホスト宇宙船 二次宇宙船 備考
ダート LICIACube [27]
ヘラ ユベントス[42] [7]
  • GomSpaceとGMVによる
  • 6Uキューブサットオービター
  • カメラ、JuRaモノスタティック低周波レーダー、[43]、加速度計、重力計[40]
  • 小惑星の表面に着陸しようとする[7] [40]
ミラニ[9]
  • イタリア・チェコ・フィンランド連合
  • 6Uキューブサットオービター
  • VIS/近赤外分光計、揮発性分析装置
  • ディディモスとディモルフォスの表面組成とシステム周囲の塵の環境を特徴づける
  • 技術実証実験を実施します

参照

参考文献

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  • ESA Heraページ
  • ヘラコミュニティページ
  • JAXA ヘラのページ
  • 科学用語：ディディムーン
  • ビデオ: YouTube での AIDA の 5 分間のプレゼンテーション。
  • 動画: YouTube の Hera の 4 分間のプレゼンテーション
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