NASAのニューホライズンズミッションが太陽系の端で再び始まる

免責事項: 著者は学部生時代に学生研究者としてニューホライズンズ チームで働いていました。

3年前の元旦、小型探査機が数十億マイル離れた氷の塊を通り過ぎ、地球上の科学者たちは歓声をあげた。ニューホライズンズが 探査機は、最初のターゲットである冥王星の画像を前例のないほど詳細に撮影した後、はるか遠くのカイパーベルトにある物体に接近した。

現在、ニューホライズンズは天文学者が太陽系の遠方を見る方法に革命を起こす3度目のチャンスを得ている。10月1日、この宇宙船は第3段階の探査を開始した。第2次カイパーベルト拡張ミッション、略してKEM2である。

数年ごとに、NASA の各ミッションは、そう、45 年の歴史を持つボイジャーでさえも、管理者がプロジェクトを続行するかどうかを決定する正式なレビューを受ける。NASA の航空機搭載型天文台であるSOFIA は、まさにこのプロセスの犠牲者となり、政権の会計年度末である 9 月 30 日に運用を停止した。一方、ニューホライズンズは、太陽系の外へさらに遠くへ飛行を続ける中で、この夏、運用を 2 年間延長する契約に成功している。

KEM2では、探査機が宇宙の中でも特に遠い場所を通過するため、ニューホライズンズは、その範囲を初期段階の惑星科学を超えて拡大する予定です。「ニューホライズンズは、カイパーベルトにおける学際的な観測所になりました」と、ニューホライズンズの主任研究員であるアラン・スターンは言います。

このミッションは、天体物理学と太陽物理学というさらに 2 つの分野に拡大しています。ニューホライズンズは太陽から放出される粒子である太陽風を測定し、探査機は最終的に太陽系の外縁と考えられる 2 つの場所である終端衝撃波と太陽圏界面に到達します。ボイジャー1 号と 2 号も太陽圏界面に到達し、同様の測定を行いましたが、その技術ははるかに洗練されていませんでした。

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ニューホライズンズは、太陽物理学者が太陽系の端の形状をより深く理解し、太陽が宇宙に与える影響の限界を探るのに役立つだろう。また、ニューホライズンズは天体物理学者にとって「究極の暗黒天体観測地」でもあり、銀河の歴史を解明する上で重要な制約である宇宙の背景光の量を測定することができる。

これらの目的は以前の目標から逸脱しているが、ニューホライズンズは遠く離れた岩石や氷の天体の探査も続ける。ニューホライズンズは太陽系の外縁部の探査で驚くほどの成功を収め、準惑星の冥王星と、より小さなカイパーベルト天体 (KBO) である 2014 MU69 の詳細な画像を初めて提供した。カイパーベルトには、太陽系初期の最もよく保存された遺物であるこれらの氷の天体が大量に含まれており、天文学者にとっては惑星がどのように形成されたかという過去を覗く窓となっている。

この探査機は現在、時速32,000マイルという驚異的な速度で移動しており、これは地球から打ち上げられるロケットよりも速い。太陽から約54天文単位（AU）離れており、毎年3AUずつ遠ざかり、急速に太陽系の端に近づいている。これは未踏の領域であり、これまでにそこまで到達した探査機はボイジャーとパイオニアのミッションで打ち上げられた4機のみである。そして、それらの探査機は、今では時代遅れとなった1970年代の技術を搭載し、ニューホライズンズとは異なる経路をたどった。

「太陽系のどこまで遠くまで行けるか楽しみです」とニューホライズンズのプロジェクト科学者ケルシ・シンガー氏は言う。2年後には探査機は60AUに到達する予定だ。これは地球上のツールを使って科学者が探査するのがほぼ不可能なベルトの端だ。

カイパーベルト天体は非常に遠くにあるため、地球上で最大の望遠鏡でも、小さくかすかな点を見つけるのは困難です。しかし、ニューホライズンズは、カイパーベルト自体に埋め込まれた、より近い視野を持っています。最初の長期ミッションでは、チームは宇宙船の搭載カメラを使用して 36 個のカイパーベルト天体を発見しました。最も近いものはわずか 0.1 AU の距離にあり、KEM2 でも同様の観測が期待されています。チームはまた、地球からは見えない角度から、氷の巨星である天王星と海王星のユニークな画像をニューホライズンズで撮影する機会もあります。

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さらに、ニューホライズンズには、太陽系の端の近くの塵の分布を追跡して、宇宙塵に遭遇する量を測定するための機器、学生用ダストカウンターが搭載されています。私たちは通常、宇宙空間は完全に空っぽであると考えていますが、そこには惑星が形成されたときに残ったかなりの量の塵が漂っています。これもまた、天文学者に太陽系の歴史に関する重要な洞察を与えています。

今のところ、探査機は2023年3月に目覚めるまで休眠状態にある。それまで、チームは地上観測でKBOの新たなターゲットを探すために休みなく働き、今後の刺激的な科学研究に備える。そして運が良ければ、KEM2は今後予定されている多くの長期ミッションの2番目になるかもしれない。
「探査機は完璧な状態にあり、2040年代まで稼働できるだけの燃料と動力を備えている」とスターンは言う。「ニューホライズンズの最後の活躍は決してこれで終わりではない」