ジュノー（宇宙船）

ジュノ
ジュノー宇宙船のアーティストによる想像図
名前ニューフロンティア2
ミッションタイプ木星探査機
オペレーターNASA  /ジェット推進研究所
コスパーID2011-040A
SATCAT番号37773
Webサイト
ミッション期間
  • 合計：
    •  7年（予定）
    •  14年181日（経過）
  • クルーズ：
    •  4年335日
  • 主なミッション：
    •  2年間（予定）
    •  5年16日
  • 延長ミッション：
    •  4年196日（経過）[ a ]
宇宙船の特性
メーカーロッキード・マーティン・スペース
打ち上げ質量3,625 kg (7,992 ポンド) [ 1 ]
乾燥質量1,593 kg (3,512 ポンド) [ 2 ]
寸法20.1 × 4.6 m (66 × 15 フィート) [ 2 ]
力地球では14kW [ 2 ] 、木星では435W [ 1 ] 、 60アンペア時、28ボルトのリチウムイオン電池2個[ 3 ]
ミッション開始
発売日2011年8月5日 16:25:00 UTC
ロケットアトラス V 551 (AV-029)
発射場ケープカナベラル、SLC-41
請負業者ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
地球のフライバイ
最接近2013年10月9日
距離559 km (347 マイル)
木星探査機
軌道挿入2016年7月5日[ 4 ] 9年6ヶ月28日前
軌道76（予定）[ 5 ] [ 6 ]
軌道パラメータ
ペリジュブ高度高度4,200 km (2,600 mi)半径75,600 km (47,000 mi)
アポジョベ高度8.1 × 10 6  km (5.0 × 10 6 マイル)^^
傾斜90°（極軌道）
ジュノーミッションパッチ
打ち上げ構成のJuno

ジュノーは、木星を周回するNASAの宇宙探査機である。ロッキード・マーティン社によって建造され、NASAのジェット推進研究所によって運用されているこの宇宙船は、ニューフロンティア計画の一環として、2011年8月5日（UTC）にケープカナベラル空軍基地から打ち上げられた。 [ 7 ]ジュノーは、2016年7月5日（UTC）に木星の極軌道に入り、 [ 5 ] [ 8 ]惑星の科学的調査を開始した。 [ 9 ]ジュノーは、ミッション完了後、当初は木星の大気圏に意図的に脱軌道される予定であったが、 [ 9 ]その後、宇宙船との連絡が途絶えるまで周回を続けることが承認された。 [ 10 ]第2次トランプ政権による2026会計年度の予算案でミッションは終了となるが、ミッションへの継続的な資金提供は依然として米国議会で議論されている。 [ 11 ]ジュノー計画が3回目のミッション延長を受ければ、木星の探査をさらに3年間継続し、十分に探査されていない木星の環と内側の衛星の領域を調査することになる。 [ 12 ]この段階では、テーベ、アマルテア、アドラステア、メティスの衛星への接近飛行も行われる予定である。 [ 13 ]

ジュノーのミッションは、木星の組成、重力場、磁場、極磁気圏を測定することです。また、木星の形成過程に関する手がかりを探り、岩石核の有無、深層大気中の水の量、質量分布、そして時速620キロメートル（390マイル）に達する深層風などを探ります。[ 14 ]

ジュノーは、1995年から2003年まで木星を周回したRTG搭載のガリレオ探査機に続いて、木星を周回した2番目の宇宙船である。太陽系外縁部およびその先に送られたこれまでの宇宙船は、放射性同位元素熱電発電機を電力源としていたが、ジュノーは太陽電池パネルを電力源としており、これは地球を周回する衛星や太陽系内を周回する衛星で一般的に使用されている。[ 9 ]そのため、ジュノーは（打ち上げ当時）惑星探査機に搭載された中で最大の3枚の太陽電池パネル翼を必要とした。これらは、宇宙船の安定化と電力供給に不可欠な役割を果たしている。[ 15 ]

2026年1月時点で、ジュノーは運用を継続しており、NASAの深宇宙ネットワークを通じて地球と連絡を取っていた。[ 16 ]

ネーミング

ユノの名はギリシャ・ローマ神話に由来する。ユピテル神は自身の悪行を隠すために雲のベールを身にまとっていたが、妻である女神ユノは雲の隙間からユピテルの真の姿を覗き見ることができた。[ 17 ]

NASAのミッション名と頭字語集では、このミッションは「木星近極軌道船」という頭字語 で呼ばれている。[ 18 ]しかし、プロジェクト自体は一貫して、この名前を頭字語ではなく、神話にちなんだ名前であると説明している。 [ 19 ]この宇宙船の現在の名称は、ローマ神話の女神ジュノーに由来する。[ 17 ]ジュノーは、ニューフロンティア計画の2番目のミッションであることから、ニューフロンティア2と呼ばれることもある。 [ 20 ] [ 21 ]しかし、提案されたものの選定されなかったニューフロンティア計画のミッションであるニューホライズンズ2とは混同しないように注意する必要がある。

概要

ジュノーの惑星間軌道。30 日間隔の目盛り。
ジュノー宇宙船の軌道アニメーション
2011年8月5日のジュノーの軌道のアニメーション  ジュノ ·  地球 ・  火星 ·  木星

ジュノーは、ニューホライズンズに続くニューフロンティア計画の次期ミッションとして、2005年6月9日に選定された。[ 22 ]木星探査機の要望はこれ以前にも強かったが、承認されたミッションはなかった。[ 23 ] [ 24 ]ディスカバリー計画では、木星の内部構造と内部の動的進化（INSIDE Jupiter）探査計画に多少似ているがより限定的な提案が却下され、[ 24 ]世紀末のエウロパ・オービター探査機は2002年に中止された。[ 23 ]フラッグシップレベルのエウロパ木星系ミッションは2000年代初頭に計画されていたが、資金の問題により、ESAの木星氷衛星探査機へと発展した。[ 25 ]

ジュノーは5年間の木星探査航海を完了し、2016年7月5日に到着した。[ 8 ]探査機は木星に到達するまでに約2.8 × 10 9  km（19 AU; 1.7 × 10 9  mi）を移動した。[ 26 ]探査機はミッション期間中に木星を37周回するように設計されており、当初は20ヶ月かかる予定だった。[ 5 ] [ 6 ]^^

ジュノーの軌道は、地球の重力アシストによる速度上昇を利用しており、これは2011年8月5日の打ち上げから2年後の2013年10月に地球フライバイによって達成された。 [ 27 ]探査機は捕獲が可能な程度に減速するため、軌道投入噴射を実施した。2016年12月11日に再度噴射を行う前に、53日間の軌道を3周回する予定であり、この噴射によりジュノーは科学軌道と呼ばれる14日間の極軌道に入る予定であった。しかし、ジュノーのメインエンジンに問題があると疑われたため、2016年12月11日に予定されていた噴射はキャンセルされ、ジュノーは延長ミッションでの最初のガニメデ遭遇まで53日間の軌道上に留まった。 [ 28 ]この延長ミッションは、2021年6月7日のガニメデのフライバイから始まりました。[ 29 ] [ 30 ]その後のエウロパ、そしてイオのフライバイにより、2024年2月までに軌道周期は33日に短縮されました。[ 31 ] [ 32 ]

この科学ミッションでは、赤外線とマイクロ波の機器が木星の大気の深部から発せられる熱放射を測定する。これらの観測は、水、ひいては酸素の存在量と分布を評価することにより、これまでの木星の組成研究を補完する。このデータは木星の起源についての洞察を提供する。ジュノーは木星の大気の自然な循環パターンを推進する対流も調査する。ジュノーに搭載されている他の機器は、木星の重力場と極磁気圏に関するデータを収集する。ジュノーのミッションは、木星を37周回した後、2018年2月に終了する予定だったが、現在は2025年までさらに42周回するとともに、ガニメデ、エウロパ、イオに接近飛行することが委託されている。[ 33 ]その後、探査機は軌道から外され、木星の衛星の1つへの衝突と生物学的汚染の可能性を避けるため、木星の外層大気で燃え尽きることになっていた[ 5 ] [ 6 ]。[ 34 ]

飛行軌道

ジュノーは2011年に打ち上げを控えている

打ち上げ

ジュノーは、2011年8月5日16:25:00 UTC、フロリダ州ケープカナベラル空軍基地からアトラスV（551構成）ロケットで打ち上げられた。アトラスV（AV-029）は、ケロシンと液体酸素を動力源とするロシア製のRD-180メインエンジンを搭載していた。メインエンジンが点火し、点検が行われ、その3.8秒後に5つの固体ロケットブースター（SRB）が点火された。SRBの燃焼終了後、飛行開始から約93秒後に、使用済みのブースターのうち2つが機体から外れ、その1.5秒後に残りの3つが落下した。加熱レベルが所定の限度以下に低下したため、打ち上げおよび大気圏の最も厚い部分を通過する際にジュノーを保護するペイロードフェアリングが、飛行開始から約3分24秒後に分離された。アトラスVメインエンジンは打ち上げから4分26秒後に停止した。 16秒後、セントールの第二段が点火し、約6分間燃焼して衛星を最初の駐機軌道に乗せた。[ 35 ]機体は約30分間惰力飛行し、その後セントールは再点火され、9分間の2回目の燃焼で宇宙船は太陽中心軌道上の地球脱出軌道に乗せられた。[ 35 ]

分離前、セントール段階は搭載された反動エンジンを用いてジュノーを毎分1.4回転まで回転させた。打ち上げから約54分後、探査機はセントール段階から分離し、太陽電池パネルの展開を開始した。[ 35 ]太陽電池パネルが完全に展開されロックされた後、ジュノーのバッテリーは充電を開始した。太陽電池パネルの展開により、ジュノーの回転速度は3分の2に減少した。探査機が回転するのは、航海中の安定性を確保し、探査機に搭載されたすべての機器が木星を観測できるようにするためである。[ 34 ] [ 15 ]

木星への旅は5年かかり、2012年8月と9月の2回の軌道操作と、2013年10月9日の地球フライバイが含まれていました。 [ 36 ] [ 37 ]木星系に到達したとき、ジュノーは約19天文単位（28億キロメートル）を移動していました。[ 38 ]

  • 発射台に置かれたアトラスV
    発射台に置かれたアトラスV
  • 打ち上げ
    打ち上げ
  • ローンチビデオ

深宇宙での操縦と地球へのフライバイ

南アメリカ[ 39 ] 2013年10月の地球フライバイでジュノーカムが捉えた画像
ジュノー宇宙船が撮影した地球と月のビデオ

ジュノーは、太陽を中心とする楕円軌道を約1年間周回した後、 2回の深宇宙探査機制御（DSM）を実施し、遠日点（火星の軌道の外側）付近でエンジンを2回噴射して軌道を変更し[ 40 ] 、2013年10月に地球から559キロメートルの距離を通過した。[ 36 ] DSMと地球へのフライバイの組み合わせにより[ 41 ]、ジュノーは重力アシストと呼ばれる操作で木星系に向かって急接近することができた。[ 42 ]宇宙船は3.9キロメートル/秒（8,700マイル/時）以上の加速を得て、木星へのコースに設定された。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]このフライバイは、ジュノーの科学チームが木星到着前にいくつかの機器をテストし、特定の手順を練習するためのリハーサルとしても使用された。 [ 43 ]

木星軌道への投入

木星の重力により、接近する探査機は時速約21万キロメートル（時速13万マイル）まで加速された。[ 5 ] 2016年7月5日、地球受信時刻で3時18分から3時53分（ UTC ）の間、2,102秒間続いた投入噴射により、ジュノーは542メートル/秒（秒速1,780フィート）減速され、 [ 45 ]軌道が双曲線フライバイから周期約53.5日の楕円極軌道に変更された。 [ 46 ]探査機は2016年7月5日3時53分（UTC）に木星軌道に正常に進入した。[ 4 ]

軌道と環境

ジュノーの楕円軌道と木星の放射線帯

ジュノーの初期の極軌道は非常に楕円形で、カリストの軌道を はるかに超えて、惑星から4,200 km (2,600 mi) 以内、8.1 × 10 6  km (5.0 × 10 6 mi) まで到達する。周期短縮操作と呼ばれる離心率を下げる噴射が計画されており、探査機をはるかに短い14日間の科学軌道に落とすことになっていた。[ 47 ]当初、ジュノーはミッション終了までに20か月かけて37周回する予定だった。メインエンジンの噴射に重要なヘリウムバルブの問題により、エンジンの不点火で探査機が悪い軌道に乗せられる可能性が高すぎるため、ミッションマネージャは2017年2月17日にジュノーを当初の53日間の軌道にとどめると発表した。[ 28 ]ジュノーは予算ミッション計画の終了である2018年7月までにわずか12回の科学軌道を完了した。[ 48 ] 2018年6月、NASAはミッションを2021年7月まで延長した。 ^^

軌道は、木星の高密度放射線帯との接触を最小限に抑えるよう、注意深く計画された。放射線帯は、木星付近の放射線エンベロープの隙間を利用して放射線が最小限の領域を通過することで、宇宙船の電子機器や太陽電池パネルに損傷を与える可能性がある。[ 9 ] [ 49 ]厚さ1センチメートルのチタン壁（ガリレオ 宇宙船本体の3倍の厚さ）を持つジュノー放射線ボールトは、入射放射線を800分の1に減らすことで、ジュノーの電子機器を保護するのにも役立つ。 [ 50 ]強力な放射線にもかかわらず、ジュノーカムと木星赤外線オーロラマッパー（JIRAM）は少なくとも8周回するように設計され、マイクロ波放射計（MWR）は少なくとも11周回に耐えるように作られた。全ての機器は近木星71の時点で稼働している。[ 51 ]木星近傍の電子流束は木星の衛星エウロパ周辺の約10倍であるが、[ 52 ]ジュノーが極軌道上で受ける放射線の総量は、ガリレオ探査機が赤道軌道上で受ける放射線の総量よりも低い（ミッション終了まで20Mrad ） [ 53 ]。ガリレオのサブシステムはミッション中に放射線によって損傷を受けており、これにはデータ記録システムのLEDも含まれる。[ 54 ]

軌道上の運用

2016年6月1日から2028年10月1日までの木星周回軌道を示すアニメーション  ジュノ ·  木星
ガニメデ、2021年6月7日にジュノーの延長ミッション中に撮影された

宇宙船は2016年8月26日に木星への最初のフライバイ（近木星1）を完了し、惑星の北極の最初の画像を撮影しました。[ 55 ]

2016年10月14日、近木星接近2回目と予定されていた周期短縮操作の数日前、テレメトリはジュノーのヘリウムバルブの一部が正常に開いていないことを示しました。[ 56 ] 2016年10月18日、木星への2度目の接近の約13時間前、ジュノーはセーフモードに入りました。これは、搭載コンピューターが予期せぬ状況に遭遇した場合に作動する運用モードです。探査機はすべての非クリティカルなシステムの電源を切り、最大の電力を集めるために太陽の方を向くように姿勢を変更しました。このため、近木星接近2回目では科学観測は行われませんでした。[ 57 ]

2016年12月11日、探査機は3回目の近木点通過を完了し、1つを除く全ての機器が動作し、データを返送した。JIRAMは飛行ソフトウェアの更新を待って停止していた。[ 58 ] 4回目の近木点通過は2017年2月2日に行われ、全ての機器が動作していた。[ 28 ] 5回目の近木点通過は2017年3月27日に行われた。[ 59 ] 6回目の近木点通過は2017年5月19日に行われた。[ 59 ] [ 60 ]

ミッションの寿命は放射線被曝によって本質的に制限されるものの、そのほぼ全ては近木点において放射線量を得る計画であった。2017年時点では、53.4日の周回軌道は2018年7月まで維持され、合計12回の科学データ収集のための近木点を通過する予定であった。この主要ミッションの終了時に、このプロジェクトはNASAの惑星科学部門による科学審査プロセスを経て、延長ミッションの資金提供を受けるかどうかが決定される予定であった。[ 28 ]

2018年6月、NASAはミッション運用計画を2021年7月まで延長した。[ 61 ]

2021年1月、NASAはミッションの運用を2025年9月まで延長した。[ 62 ]この段階でジュノーは木星の主な衛星であるガニメデ、エウロパ、イオの調査を開始した。ガニメデへのフライバイは2021年6月7日17:35 UTCに発生し、1,038 km (645 mi) まで接近した。これは2000年のガリレオ以来、宇宙船が月に最も接近したことになる。[ 29 ] [ 30 ] [ 63 ]エウロパへのフライバイは2022年9月29日に発生し、352 km (219 mi) まで接近した。[ 64 ] [ 65 ]ジュノーは2023年12月30日と2024年2月3日の2回イオへのフライバイを実施し、火山活動の観測データを収集した。 2024年4月から、ジュノーは木星の内部形状と構造についてさらに詳しく知るための一連の実験を開始する予定です。[ 66 ]

計画的な軌道離脱と崩壊

NASAは当初、木星を32周した後、宇宙船を木星の大気圏に離脱させる計画だったが、その後ミッションを2025年9月まで延長した。 [ 67 ] [ 62 ]この制御された軌道離脱は、 NASAの惑星保護ガイドラインに従って、宇宙船に搭載された生き残った地球の微生物によって、宇宙ゴミと生命が存在する可能性のある衛星（特にエウロパ）の汚染のリスクを排除することを目的としています。[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]

チーム

テキサス州サンアントニオのサウスウエスト研究所のスコット・ボルトンが主任研究者であり、ミッションのあらゆる側面を担当しています。カリフォルニア州のジェット推進研究所がミッションを管理し、ロッキード・マーティン社が宇宙船の開発と建造を担当しました。ミッションは複数の機関パートナーの参加を得て実施されています。共同研究者には、ハワイ大学のトビー・オーウェン、カリフォルニア工科大学のアンドリュー・インガソル、コロラド大学ボルダー校のフランシス・バゲナル、惑星科学研究所のキャンディ・ハンセンが含まれます。ゴダード宇宙飛行センターのジャック・コナーニーが機器リーダーを務めました。[ 71 ] [ 72 ]

料金

ジュノーは当初、2009年6月に打ち上げ予定で、約7億ドル（2003年度）の費用がかかると提案されていました（2024年には11億9,700万ドルに相当）。NASAの予算制約により、打ち上げは2011年8月に延期され、551型アトラスVロケットで打ち上げられました。2019年時点で、このミッションの運用とデータ分析費用は2022年まで14億6,000万ドルと予測されています。[ 73 ]

科学的目的

2016年に超大型望遠鏡のVISIR装置を使って撮影された木星。これらの観測はジュノーのミッション計画に役立った 。[ 74 ]

ジュノー宇宙船の科学機器は以下のとおりです。[ 75 ]

  • 酸素と水素の比率を決定し、木星の水の豊富さを効果的に測定します。これは、木星の形成と太陽系を関連付ける一般的な理論を区別するのに役立ちます。
  • 木星の核質量をより正確に推定します。これは、木星の形成と太陽系を結び付ける従来の理論を区別するのにも役立ちます。
  • 木星の重力場を正確にマッピングし、木星の内部構造とダイナミクスの特性を含め、木星内部の質量分布を評価します。
  • 木星の磁場を正確にマッピングすることで、磁場の起源と構造、そして木星の磁場が生成される深さを解明します。この実験は、科学者がダイナモ理論の基礎物理学を理解する上でも役立ちます。
  • すべての緯度で 100 バール (10 MPa、1,500 psi) をはるかに超える圧力に対する大気の組成、温度、構造、雲の不透明度およびダイナミクスの変化をマッピングします。
  • 木星の極磁気圏とオーロラの3次元構造を特徴づけ、探究する。[ 75 ]
  • 木星の角運動量によって引き起こされるレンズ・サーリング歳差運動としても知られる軌道フレームドラッグを測定する。 [ 76 ] [ 77 ]また、木星の自転に関連する一般相対性理論の効果を新たに検証する可能性がある。[ 78 ]

科学機器

ジュノーミッションの科学的目標は、宇宙船に搭載された9つの機器によって達成されています。[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]

マイクロ波放射計（MWR）

マイクロ波放射計

マイクロ波放射計は、探査機本体の両側に取り付けられた6つのアンテナで構成されている。これらのアンテナは、マイクロ波範囲の周波数（600 MHz 、1.2、2.4、4.8、9.6、22 GHz）の電磁波を測定する。これらは木星の厚い大気を通過できる唯一のマイクロ波周波数である。放射計は、200 bar（20 MPa、2,900 psi）の圧力または500～600 km（310～370 mi）の深さまでの大気深層における水とアンモニアの存在量を測定する。異なる波長と放射角度の組み合わせにより、大気のさまざまなレベルでの温度プロファイルを取得できるはずだ。収集されたデータから、大気循環の深さが判定される。[ 84 ] [ 85 ] MWRは木星の軌道11で機能するように設計されている。[ 86 ]（主任研究者：マイク・ヤンセン、ジェット推進研究所）

木星赤外線オーロラ マッパー (JIRAM)

木星赤外線オーロラマッパー

近赤外線（2～5μm）で動作する分光計マッパーJIRAMは、圧力が5～7bar（500～700kPa）に達する深さ50～70km（31～43マイル）の大気上層の調査を実施する。JIRAMは、H3+イオンが豊富な領域で波長3.4μmのオーロラ画像を提供する。木星の大気から放射される熱を測定​​することにより、JIRAMは水を含む雲が地表の下でどのように流れているかを判定することができる。また、メタン、水蒸気、アンモニア、ホスフィンも検出できる。この装置は放射線耐性の要件を満たす必要はなかった。[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] JIRAM機器は木星の第8軌道まで動作することが期待されている。[ 86 ]（主任研究者：アルベルト・アドリアーニ、イタリア国立天体物理学研究所）

JIRAMのスピン補正ミラーはPJ44以来停止しているが、装置は稼働している。[ 90 ]

磁力計（MAG）

マグ

磁場調査には3つの目標があります。磁場のマッピング、木星内部のダイナミクスの解明、そして極磁気圏の3次元構造の解明です。磁力計実験は、磁力線の強度と方向を観測するフラックスゲート磁力計（FGM）と、磁力計センサーの方向を監視する先進恒星コンパス（ASC）で構成されています。[ 81 ]（主任研究者：ジャック・コナーニー、NASAゴダード宇宙飛行センター）

重力科学（GS）

重力科学

電波で重力を測定する目的は、木星内部の質量分布マップを作成することです。木星の質量の不均一な分布により、探査機が木星の表面に近づくと、軌道に沿って小さな重力変化が生じます。これらの重力変化により、探査機の速度がわずかに変化します。電波科学の目的は、ジュノーが地球に向けてKa バンドとX バンドで発信する電波のドップラー効果を検出することです。これらの周波数範囲では、太陽風や木星の電離層に関連する混乱が少なく調査を行うことができます。[ 91 ] [ 92 ] [ 80 ]（主任研究者：ジョン・アンダーソン、ジェット推進研究所、主任研究者（ジュノーの Ka バンド翻訳者）：ルチアーノ・イエス、ローマ・ラ・サピエンツァ大学）

木星オーロラ分布観測実験（JADE）

ジェイド

高エネルギー粒子検出器JADEは、木星のオーロラに存在する低エネルギー（イオン：13 eV～20 KeV、電子：200 eV～40 KeV）のイオンと電子の角度分布、エネルギー、速度ベクトルを測定します。JADEでは、JEDIと同様に、電子分析装置が上部プレートの3面に取り付けられており、3倍の周波数の測定が可能です。[ 80 ] [ 93 ]（主任研究者：デイビッド・マコマス、サウスウェスト研究所）

木星高エネルギー粒子検出装置（JEDI）

ジェダイ

高エネルギー粒子検出器JEDIは、木星の極磁気圏内に存在する高エネルギー（イオン：20keV～1MeV、電子：40～500keV）のイオンと電子の角度分布と速度ベクトルを測定します。JEDIには、水素、ヘリウム、酸素、硫黄の特定のイオンを研究するための3つの同一のセンサーが搭載されています。[ 80 ] [ 94 ] （主任研究者：バリー・モーク、応用物理学研究所）

電波・プラズマ波センサー（Waves）

電波・プラズマ波センサー

この装置は、オーロラ領域の電波およびプラズマスペクトルを測定することで、木星の電波放射とオーロラ粒子の加速を規定するオーロラ電流の領域を特定します。また、木星の大気と磁気圏の相互作用も観測します。この装置は、電波とプラズマ波を検出する2つのアンテナで構成されています。[ 81 ]（主任研究者：ウィリアム・カース、アイオワ大学）

紫外線分光器（UVS）

紫外線分光器

UVSは、探査機が一周するごとに分光器のスリットが木星を観測する間に、検出された紫外線光子の波長、位置、到着時刻を記録します。この装置は、極磁気圏における紫外線オーロラ放射のスペクトル画像を提供します。 [ 81 ]（主任研究者：G・ランドール・グラッドストーン、サウスウエスト研究所）

ジュノカム（JCM）

ジュノカム

教育と一般への啓蒙活動を促進するために搭載されていた可視光カメラ/望遠鏡。後に木星の雲、特に極の雲のダイナミクスを研究するために再利用された。[ 95 ]木星の有害な放射線と磁場のため、2017年9月までに木星を8周回する程度しか運用されないと予想されていたが、 [ 51 ] [ 86 ] [ 96 ]ジュノーの47周回中に、撮像装置に放射線による損傷の兆候が見られ始めた。56周回目までに、ほぼすべての画像が破損し、原因は電圧レギュレータの損傷であると特定された。カメラを25℃（77℉）の温度で焼きなまし処理することで、カメラは運用を再開した。ジュノーカムは定期的にこの処理を受けており、2025年7月現在も運用を続けている。[ 97 ]（主任研究者：マイケル・C・マリン、マリン・スペース・サイエンス・システムズ）

ジュノーの科学機器の位置
ジュノーのインタラクティブ3Dモデル

運用コンポーネント

衛星バス

ジュノーの衛星バスは、主要な電子機器と推進装置を収容する六角柱状の構造をしている。[ 2 ]

太陽光パネル

ジュノーの太陽電池パネルの照明テスト

ジュノーは、パイオニア10号、パイオニア11号、ボイジャー計画、ユリシーズ、カッシーニ・ホイヘンス、ニューホライズンズ、ガリレオ探査機で使用された放射性同位元素熱電発電機（RTG）の代わりに太陽電池パネルを使用した最初の木星ミッションです。[ 98 ]また、宇宙探査の歴史上、最も遠い太陽光発電の旅でもあります。[ 99 ]木星の周回軌道に入ったジュノーは、地球にいるときに比べてわずか4%の太陽光しか受け取りませんが、当時のプルトニウム238の世界的不足[ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]と、過去数十年間の太陽電池技術の進歩により、太陽から5 auの距離で電力を供給するために実用的なサイズの太陽電池パネルを使用する方が経済的に有利になりました。[ 104

ジュノー宇宙船は、宇宙船の周囲に対称的に配置された3枚の太陽電池パネルを搭載しています。地球の大気圏を離脱した直後にパネルが展開されました。パネルのうち2枚はそれぞれ4つのヒンジ付きセグメントで構成され、3枚目のパネルは3つのセグメントと磁力計で構成されています。各パネルは2.7メートル×8.9メートル（8フィート10インチ×29フィート2インチ）[ 105 ]で、50平方メートル（540平方フィート）のアクティブセルを備えています[ 106 ] [ 107 ]。これは、打ち上げ当時のNASAの深宇宙探査機としては最大のものでした[ 17 ] 。

3枚のパネルの合計質量は約340kg（750ポンド）である。[ 15 ]パネルが地球で動作するように最適化された場合、12～14キロワットの電力を生成する。ジュノーが木星に到着した時点では約486ワットしか生成されておらず、放射線によるセルの劣化により420ワット近くまで低下すると予測されている。[ 108 ]太陽電池パネルは、メインエンジンの稼働中および木星による日食中の短い期間を除き、打ち上げからミッション終了まで継続的に太陽光にさらされる。中央配電・駆動ユニットが太陽電池パネルで生成された電力を監視し、機器、ヒーター、実験センサー、および余剰電力がある場合に充電されるバッテリーに分配する。木星の放射線環境に耐えられる2つの55Ahリチウムイオンバッテリーが、ジュノーが日食を通過する際に電力を供給する。[ 109 ]

通信

ジュノーの高利得アンテナの設置中

ジュノーは、巡航モード中の状態報告に加え、いくつかの重要な操作に帯域内信号（「トーン」）を使用しているが[ 110 ] 、使用頻度は低いと予想されている。通信は、 NASA深宇宙ネットワーク（DSN）の34m（112フィート）および70m（230フィート）のアンテナを介して、 Xバンド直接リンクを利用して行われる。[ 109 ]ジュノー宇宙船のコマンドおよびデータ処理には、約50Mbit/sの機器スループットを提供できるフライトコンピュータが含まれている。重力科学サブシステムは、XバンドおよびKバンドのドップラー追跡および自動測距を使用している。[ 111 ]

通信上の制約により、ジュノは11日間の軌道周期ごとに約40メガバイトのジュノカムデータしか返送できないため、各軌道で撮影および送信される画像の数は、使用される圧縮レベルに応じて10〜100枚に制限されます。[ 112 ]各軌道でダウンリンクされるデータの総量は非常に多く、ミッションの科学機器に使用されます。ジュノカムは一般向けのアウトリーチを目的としており、科学データの次に使用されます。これは、高利得アンテナの故障によりデータレートが1000ビット/秒（最大圧縮レベル）と低速であったにもかかわらず、数千枚の画像を撮影した前回の木星を周回したガリレオミッションに匹敵します[ 113 ]。

この通信システムは重力科学実験の一部としても使用されている。[ 114 ]

推進

ジュノーは、英国バッキンガムシャー州ウェストコットのムーグ社製のハイパーゴリック推進剤を使用するLEROS 1bメインエンジンを使用している。 [ 115 ]推進には約2,000 kg (4,400 lb)のヒドラジンと四酸化窒素を使用し、そのうち1,232 kg (2,716 lb)は木星周回軌道投入とその後の軌道操作に使用される。このエンジンは645ニュートンの推力を発揮する。エンジンベルは宇宙船本体に固定されたデブリシールドに囲まれており、主要な燃焼に使用される。機体の向きの制御（姿勢制御）と軌道修正操作を行うために、ジュノーは4つのエンジンモジュールに搭載された12個の小型スラスタからなる一液式反応制御システム（RCS）を使用している。 [ 109 ]

ガリレオの銘板とミニフィギュア

ガリレオ・ガリレイの銘板

ジュノーはガリレオ・ガリレイに捧げられた銘板を木星に運びました。この銘板はイタリア宇宙機関（ASI）から提供されたもので、大きさは7.1cm×5.1cm（2.8インチ×2.0インチ）です。航空宇宙グレードのアルミニウム製で、重さは6g（0.21オンス）です。[ 116 ]銘板にはガリレオの肖像と、1610年1月にガリレオが後にガリレオ衛星として知られることになるものを観測した際に書かれた自筆の文章が描かれています。[ 116 ]文章は次のように翻訳されます。

11 日には、この配置になっていました。木星に最も近い星は、もう一方の星の半分の大きさで、もう一方の星に非常に近かったため、前の夜には、観測された 3 つの星はすべて同じ大きさで、それらの間の距離も等しく見えました。そのため、木星の周りには、この時まで誰にも見えなかった 3 つの動く星があることは明らかです。

宇宙船にはガリレオ・ガリレイ、ローマ神話の神ユピテル、そして妹で妻の女神ユノを表す3体のレゴ製ミニフィギュアも搭載されている。ローマ神話では、ユピテルは悪戯を隠すために雲のベールを身にまとっていた。ユノはその雲を透かしてユピテルの正体を現した。ユノのミニフィギュアは真実を探る印として虫眼鏡を持ち、ユピテルは稲妻を持っている。3体目のレゴ製乗組員であるガリレオ・ガリレイは、この旅に望遠鏡を携えている。[ 117 ]これらのフィギュアは、子供たちの科学、技術、工学、数学（STEM）への興味を喚起するアウトリーチ・プログラムの一環として、 NASAとレゴが共同で製作した。[ 118 ]ほとんどのレゴ玩具はプラスチック製だが、レゴは宇宙飛行の過酷な条件に耐えられるように、これらのミニフィギュアは特別にアルミニウムで製作した。[ 119 ]

科学的結果

初期の成果として、ジュノーは木星の雷に関する情報を集め、以前の理論を修正しました。[ 120 ]ジュノーは木星の北極の最初の画像を提供し、木星のオーロラ、磁場、大気についての洞察も提供しました。[ 121 ]

2021年、ジュノーが地球と小惑星帯の間を通過した際に惑星間塵の衝突（主に太陽電池パネルの裏側）の頻度を分析したところ、黄道光の原因となるこの塵は、これまで考えられていたように太陽系外から来た彗星や小惑星からではなく、火星から来ていることが示されました。 [ 122 ]

ジュノーは、木星の形成に関する既存の理論に疑問を投げかける多くの発見を成し遂げました。木星の極上空を通過した際、極に存在する安定したサイクロンの集団を撮影しました[ 123 ] 。木星の磁気圏は不均一で混沌としていることも発見しました。マイクロ波放射計を用いたジュノーの観測では、木星で見られる赤と白の帯が木星の大気圏まで数百キロメートルにわたって伸びているにもかかわらず、木星内部は均一に混合されていないことが分かりました。このことから、木星はこれまで考えられていたような固体の核ではなく、岩石の破片と金属水素でできた「ぼやけた」核を持っているという説が生まれました。この特異な核は、木星形成初期に起こった衝突の結果である可能性があります[ 124 ] 。

2020年4月、ジュノーは木星への隕石衝突を検出しました。その質量は推定250～5000kgでした。[ 125 ]

ジュノーによる嵐の調査結果によると、嵐の高さは予想よりはるかに高く、一部は雲頂下60マイル（100キロメートル）まで広がり、大赤斑などの他の部分は200マイル（350キロメートル）以上広がっている。ジュノーは木星の雲層の低空を時速約13万マイル（20万9000キロメートル）で移動し、ジュノーの科学者はNASAの深宇宙ネットワーク追跡アンテナを使用して、4億マイル（6億5000万キロメートル）以上の距離から毎秒0.01ミリメートルという小さな速度変化を測定することができた。これにより、チームは大赤斑の深さを雲頂下約300マイル（500キロメートル）までに制限することができた。新しい結果では、低気圧は上方が暖かく大気の密度が低く、下方は寒く密度が高いことが示されている。逆方向に回転する高気圧は上方が寒いが下方は暖かい。[ 126 ]

タイムライン

日付（UTC） イベント 緯度（中心）[ 127 ]経度（システムIII）[ 127 ]
2011年8月5日 16時25分 発売[ 128 ]
2012年8月5日 6時57分00秒 深宇宙機動[ 129 ]（合計速度：345 m/s + 385 m/s）[ 130 ]
2012年9月3日 6時30分
2013年10月9日 19時21分00秒 地球の重力アシスト（時速126,000～150,000 km（時速78,000～93,000マイル））[ 44 ] —ギャラリー
2016年7月5日 03時53分00秒 木星到着と極軌道投入（第1周回）。[ 5 ] [ 6 ]3° 30°
2016年8月27日 12時50分44秒 ペリジョーブ 1 [ 131 ] —ギャラリー4° 100°
2016年10月19日 18時10分53秒 ペリジョーブ2：計画された周期短縮操作を行ったが、メインエンジンの燃料加圧システムが期待通りに作動しなかった。[ 132 ]5° 350°
2016年12月11日 17時03分40秒 ペリジョーブ3 [ 58 ] [ 133 ]6° 10°
2017年2月2日 12時57分09秒 ペリジョーブ4 [ 133 ] [ 134 ]7° 270°
2017年3月27日 8時51分51秒 ペリジョーブ5 [ 59 ]8° 180°
2017年5月19日 06:00:47 ペリジョーブ6 [ 60 ]8° 140°
2017年7月11日 01:54:42 ペリジョーブ7：大赤斑の飛行[ 135 ] [ 136 ]9° 50°
2017年9月1日 21時48分50秒 ペリジョーブ8 [ 137 ]10° 320°
2017年10月24日 17時42分31秒 ペリジョーブ9 [ 138 ]11° 230°
2017年12月16日 17時56分59秒 ペリジョーブ10 [ 139 ] [ 140 ]12° 300°
2018年2月7日 13時51分49秒 ペリジョーブ11 [ 128 ]13° 210°
2018年4月1日 9時45分57秒 ペリジョーブ12 [ 128 ]14° 110°
2018年5月24日 05:40:07 ペリジョーブ13 [ 128 ]15° 20°
2018年7月16日 05:17:38 ペリジョーブ14: 主要任務終了。[ 128 ]16° 70°
2018年9月7日 01:11:55 ペリジョーブ15 [ 128 ]17° 340°
2018年10月29日 21時06分15秒 ペリジョーブ16 [ 128 ]17° 250°
2018年12月21日 17時00分25秒 ペリジョーブ17 [ 141 ] [ 128 ]18° 160°
2019年2月12日 16時19分48秒 ペリジョーブ18 [ 128 ]19° 240°
2019年4月6日 12時13分58秒 ペリジョーブ19 [ 128 ]20° 100°
2019年5月29日 08:08:13 ペリジョーブ20 [ 128 ]20° 10°
2019年7月21日 04:02:44 ペリジョーブ21 [ 136 ] [ 128 ]21° 280°
2019年9月12日 03:40:47 ペリジョーブ22 [ 136 ] [ 128 ]22° 320°
2019年11月3日 23時32分56秒 ペリジョーブ23 [ 128 ]22° 190°
2019年12月26日 16時58分59秒 ペリジョーブ24：遠方のガニメデフライバイ[ 128 ] [ 142 ]23° 70°
2020年2月17日 17時51分36秒 ペリジョーブ25 [ 128 ]23° 140°
2020年4月10日 14時24分34秒 ペリジョーブ26 [ 128 ]24° 50°
2020年6月2日 10時19分55秒 ペリジョーブ 27 [ 128 ]25° 340°
2020年7月25日 06時15分21秒 ペリジョーブ28 [ 128 ]25° 250°
2020年9月16日 02:10:49 ペリジョーブ 29 [ 128 ]26° 160°
2020年11月8日 01:49:39 ペリジョーブ30 [ 128 ]27° 210°
2020年12月30日 21時45分12秒 ペリジョーブ31 [ 128 ]27° 120°
2021年2月21日 17時40分31秒 ペリジョーブ32 [ 128 ]28° 30°
2021年4月15日 13時36分26秒 ペリジョーブ33 [ 128 ] [ 143 ]29° 300°
2021年6月8日 07時46分00秒 ペリジョーブ34：ガニメデへのフライバイ。月面から1,038km（645マイル）まで接近。[ 29 ]公転周期が53日から43日に短縮された。[ 144 ] [ 128 ] [ 127 ]28° 290°
2021年7月21日 08時15分05秒 ペリジョーブ35：最初のミッション延長の終了。[ 144 ]当初は2回目のミッション延長が承認される前の2021年7月30日に予定されていました。[ 145 ]29° 300°
2021年9月2日 ペリジョーブ36 [ 128 ]30° 100°
2021年10月16日 ペリジョーブ37 [ 128 ]31° 40°
2021年11月29日 ペリジョーブ38 [ 128 ]31° 80°
2022年1月12日 ペリジョーブ39 [ 128 ]32° 90°
2022年2月25日 ペリジョーブ40 [ 128 ]33° 280°
2022年4月9日 ペリジョーブ41 [ 128 ]34° 60°
2022年5月23日 ペリジョーブ42 [ 128 ]35° 70°
2022年7月5日 ペリジョーブ43 [ 128 ]36° 310°
2022年8月17日 ペリジョーブ44 [ 128 ]37° 150°
2022年9月29日 9時36分 ペリジョーブ45号：エウロパフライバイ。最接近高度：352km（219マイル）。軌道周期は43日から38日に短縮された。[ 64 ] [ 65 ] [ 127 ]37° 230°
2022年11月6日 ペリジョーブ46 [ 128 ]38° 350°
2022年12月15日 Perijove 47: 2022 年 12 月 14 日のイオ飛行。最接近: 64,000 km (40,000 マイル)。[ 128 ]39° 160°
2023年1月22日 ペリジョーブ48 [ 128 ]40° 200°
2023年3月1日 ペリジョーブ49 [ 128 ]41° 170°
2023年4月8日 ペリジョーブ50 [ 128 ]42° 210°
2023年5月16日 ペリジョーブ51 [ 128 ]43° 140°
2023年6月23日 ペリジョーブ52 [ 128 ]44° 80°
2023年7月31日 Perijove 53: 2023 年 7 月 30 日のイオ飛行。最接近: 22,000 km (14,000 マイル)。[ 146 ]45° 120°
2023年9月7日 ペリジョーブ54 [ 128 ]45° 190°
2023年10月15日 ペリジョーブ55 [ 128 ]46° 110°
2023年11月22日 ペリジョーブ56 [ 128 ]47° 120°
2023年12月30日 Perijove 57: イオのフライバイ。最接近: 1,500 km (930 マイル)。[ 147 ]47° 90°
2024年2月3日 ペリジョーブ58号：イオへのフライバイ。最接近距離：1,500 km（930 mi）。[ 147 ]軌道周期が38日から33日に短縮された。[ 144 ] [ 127 ]48° 290°
2024年3月7日 Perijove 59: 遠く離れたアマルテアの飛行。最接近: 117,500 km (73,000 マイル) [ 127 ]49° 360°
2024年4月9日 ペリジョーブ60 [ 127 ]50° 30°
2024年5月12日 ペリジョーブ61 [ 127 ]51° 130°
2024年6月14日 ペリジョーブ62 [ 127 ]52° 140°
2024年7月17日 ペリジョーブ63 [ 127 ]53° 230°
2024年8月18日 ペリジョーブ64 [ 127 ]54° 240°
2024年9月20日 ペリジョーブ65 [ 127 ]55° 10°
2024年10月22日 ペリジョーブ66 [ 127 ]56° 350°
2024年11月24日 ペリジョーブ67 [ 127 ]57° 100°
2024年12月27日 ペリジョーブ68 [ 127 ]57° 100°
2025年1月28日 ペリジョーブ69 [ 127 ]58° 160°
2025年3月2日 Perijove 70:テーベフライバイ、最接近: 31,780 km (19,750 マイル) [ 127 ]59° 200°
2025年4月4日 ペリジョーブ71: ジュノーは放射線による損傷のためセーフモードの緊急シャットダウンを経験した。[ 148 ] [ 127 ]60° 240°
2025年5月7日 ペリジョーブ72 [ 127 ]61° 300°
2025年6月8日 ペリジョーブ73 [ 127 ]62° 350°
2025年7月11日 ペリジョーブ74 [ 127 ]63° 20°
2025年8月13日 ペリジョーブ75：ジュノーカムは放射線による損傷を受け、アニーリングによる修復中だったため、画像は撮影されませんでした。[ 127 ]63° 70°
2025年9月14日 ペリジョーブ76号：第2次ミッション延長の終了。イオへのフライバイ。[ 144 ] [ 127 ]64° 90°
2025年10月17日 ペリジョーブ 77: 第 2 次ミッション延長後の継続運用の開始。
2025年11月19日 ペリジョーブ 78
2026年1月23日 ペリジョーブ80
2026年2月25日 ペリジョーブ81 [ 149 ]
2026年6月3日 Perijove 84:メティス飛行、最接近 8,584 km。
2026年10月11日 Perijove 88:メティス飛行、最接近 1,735 km。
2028年6月23日 ペリジョーブ107:アマルテアフライバイ、最接近距離18,495km。

木星

  • ペリジョーブ 26 画像
    ペリジョーブ 26 画像
  • 木星の南極地域約94,500 km（58,700マイル）からの画像（2016年8月27日）
    木星の南極地域約94,500 km（58,700マイル）からの画像（2016年8月27日）
  • 探査機が最接近する前と最接近後に木星の見かけの大きさが拡大したり縮小したりしている様子（2016年8月27日）
    探査機が最接近する前と最接近後に木星の見かけの大きさが拡大したり縮小したりしている様子（2016年8月27日）
  • 木星の南極オーロラの赤外線画像（2016年8月27日）
    木星の南極オーロラの赤外線画像（2016年8月27日）
  • 木星の南の嵐
    木星の南の嵐
  • 木星の複数の大気条件が衝突していると思われる領域（2017年3月27日）
    木星の複数の大気条件が衝突していると思われる領域（2017年3月27日）
  • 木星から後退中。雲頂上空約46,900 km（29,100マイル）（2017年5月19日）
    木星から後退中。雲頂上空約46,900 km（29,100マイル）（2017年5月19日）
  • 高度16,535 km（10,274 mi）、緯度-36.9°から撮影された画像（2017年7月10日）
    高度16,535 km（10,274 mi）、緯度-36.9°から撮影された画像（2017年7月10日）
  • 大赤斑の上空約8,000 km（5,000マイル）から撮影した大赤斑のクローズアップ（2017年7月11日）
    大赤斑の上空約8,000 km（5,000マイル）から撮影した大赤斑のクローズアップ（2017年7月11日）
  • 2018年4月にJunoCamが捉えた大赤斑
    2018年4月にJunoCamが捉えた大赤斑
  • ジュノーが観測した木星（2019年2月12日）
    ジュノーが観測した木星（2019年2月12日）
  • 木星のフライオーバー（ジュノー；2020年6月2日 5時07分）
  • Perijove 15の終了時に撮影された写真（2018年9月6日）
    Perijove 15の終了時に撮影された写真（2018年9月6日）

衛星

  • 2021年6月7日のジュノーのフライバイ中にジュノーカムで撮影されたガニメデ[150]
    2021年6月7日のジュノーのフライバイ中にジュノーカムで撮影されたガニメデ[ 150 ]
  • ジュノーによる記念フライバイ中のガニメデの赤外線画像
    ジュノーによる記念フライバイ中のガニメデの赤外線画像
  • 2022年9月29日のジュノーのフライバイ中に撮影されたエウロパの画像
    2022年9月29日のジュノーのフライバイ中に撮影されたエウロパの画像
  • JunoCam が撮影したイオの低解像度画像 (2017 年 9 月)
    JunoCam が撮影したイオの低解像度画像(2017 年 9 月)
  • イオ、JunoCam が撮影（2017 年 9 月 2 日）
    イオ、JunoCam が撮影（2017 年 9 月 2 日）
  • イオの境界線付近の噴煙（2018年12月21日）[151]
    イオの境界線付近の噴煙（2018年12月21日）[ 151 ]
  • イオ、JunoCam で撮影された複数の火山（2023 年 10 月 15 日）
    イオ、JunoCam で撮影された複数の火山（2023 年 10 月 15 日）
  • ジュノーカムで撮影したイオの噴煙（2023年10月15日）
    ジュノーカムで撮影したイオの噴煙（2023年10月15日）
  • ジュノーのフライバイ中にジュノーカムで撮影されたイオ（2023年12月30日）[152]
    ジュノーのフライバイ中にジュノーカムで撮影されたイオ（2023年12月30日）[ 152 ]

参照

注記

  1. ^ミッション延長は公式には2025年9月17日まで、または寿命が尽きるまでしか続かないと予想されていた。

参考文献

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