| ミッションタイプ | 大気探査機 |
|---|---|
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2027年8月30日（予定） |
| 地球のフライバイ | |
| 最接近 | 2030年7月16日（予定） |
| 距離 | 300 km（190 マイル） |
| 土星大気探査機 | |
| 宇宙船の部品 | 大気探査機 |
| 大気圏突入 | 2034年6月22日（予定） |
| 土星のフライバイ | |
| 宇宙船の部品 | キャリアリレー宇宙船 |
| 最接近 | 2034年6月22日（予定） |
| 距離 | ≈ 100,000 km |
土星大気圏突入探査機（SATPR）は、土星の大気圏を調査するために単一の探査機を土星に送り込むロボット宇宙船のミッション概念研究である。この概念研究は、NASAの2010年惑星科学10年計画[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]を支援するために行われた。
土星と地球の軌道と相対的な位置関係を考慮し、打ち上げは2027年8月30日、到着は2034年6月22日と提案された。[ 3 ]このミッションは、NASAの惑星科学10年調査[ 2 ] [ 4 ]の一環として、NASAニューフロンティア級ミッションとして検討された。[ 1 ]
概要
[編集]
外惑星の形成過程と太陽系の進化を解明するには、巨大惑星の内部と大気の組成、構造、ダイナミクスの詳細な研究が必要である。巨大ガス惑星の内部構造を制約するには、巨大惑星のその場突入探査ミッションとリモートセンシング研究の両方を組み合わせる必要がある。 [ 3 ] 土星大気圏突入探査機ミッションは、キャリア・リレー宇宙船と探査機で構成される。キャリア・リレー宇宙船は、探査機を巨大ガス惑星である土星に放出し、探査機から地球にデータを中継する。探査機は、大気の構造、希ガスの存在量、水素、炭素、窒素、酸素の同位体比を決定する。[ 3 ] [ 2 ]
目的
[編集]ティア2の目標には以下が含まれる: [ 5 ]
- 探査機進入地点における深度の関数として帯状風の垂直プロファイルを決定する。
- 大気の深さに応じて雲の位置、密度、構成を決定する。
- 大気構造の変動とその場所の雲の存在を判断する。
- プローブ降下地点における垂直水量プロファイルを決定する。
- 大気成分中の軽元素（S、N、Oなど）の精密同位体測定を行います。
科学ペイロード
[編集]目的を達成するために、探査機は少なくとも以下の2つの機器を搭載する必要がある。[ 3 ]
- 質量分析計（MS）を搭載し、土星の大気中の希ガスの含有量とH、C、N、O、Arの同位体比を測定します。
- 大気構造計測器（ASI）。ガリレオ探査機の設計に基づいており、温度、圧力、密度を測定する3つのセンサーで構成されます。
タイムライン
[編集]打ち上げと軌道
[編集]打ち上げは2027年8月30日に予定されている。打ち上げ後、宇宙船は太陽中心軌道に入り、地球に接近する軌道に乗せられる。地球への接近は2030年7月16日に予定されており、地球から300kmの距離で行われる。その後、宇宙船は4年間かけて土星まで移動する。[ 3 ]
アプローチとターゲティング段階
[編集]この段階は到着の8ヶ月前に始まります。探査機はキャリア・リレー宇宙船から分離し、土星の大気圏に自由落下します。[ 3 ]
科学フェーズ
[編集]探査機の突入数時間前に、科学フェーズが開始される。探査機のイベントタイマーが活動を開始すると同時に、キャリア・リレー宇宙船は無線受信機を起動し、探査機・リレーアンテナを突入地点に向ける。探査機は土星の大気圏に約27 km/sの速度で突入する。これはガリレオ探査機の速度47.4 km/sよりも遅い。突入時の加熱・減速フェーズの後、探査機はドローグパラシュートを展開し、大気圧0.1 barに達するとメインパラシュートを展開する。1 barの圧力に達するとパラシュートが解放され、降下モジュールは大気圏突入後55分、深度250 kmでミッションの公称終了まで（別のドローグパラシュートによる安定化も可能）、大気圏を自由落下し続ける。探査機は少なくとも10 barの圧力に耐えられるように設計される。[ 3 ]
データのダウンリンク、土星へのフライバイ、そしてミッション終了
[編集]データ中継終了後まもなく、データのダウンリンクが開始されます。探査機が観測したデータセットは約2Mbであるため、ダウンリンクを完了するには20分かかります。中継キャリア宇宙船は土星の周囲約100Mmを通過し、太陽脱出軌道を辿ります。[ 3 ]
ミッション提案
[編集]NASAの10年計画調査を支援するために行われた概念研究に続いて、土星大気圏突入探査機のコンセプトはミッションコンセプトへとさらに発展し、 2016年にNASAニューフロンティア計画の募集にSPRITE（「土星探査機内部および大気圏探査機」）という名前で提案されました。
参考文献
[編集]- ^ a b Beebe, Reta (2010年9月). 「土星大気圏突入探査機の貿易研究」 . 2013年8月2日閲覧。(オリジナルからアーカイブ)。
- ^ a b c Squyres, Steve. 「2013-2022年の10年間における惑星科学のビジョンと航海」(PDF) 。全米研究会議。2011年11月14日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ a b c d e f g h i 土星大気圏突入探査ミッション研究(PDF) . 惑星科学十年計画サーベイ (2010). NASAと惑星科学十年計画サーベイ. 2010年4月.
- ^ NRC宇宙研究委員会惑星10年計画：「 2013～2022年の10年間における惑星科学のビジョンと航海」（PDF）。全米科学アカデミー出版、2011年3月7日。
- ^ 土星大気探査ミッションの科学的価値(PDF) DHアトキンソン、NASA、2012年。
