ルーシーに会いましょう: NASA の新しい小惑星探査宇宙船

NASA のエンジニアたちは今日、新しく作られた宇宙船「ルーシー」をアトラス V ロケットの先端に積み込み始める。ルーシーは 10 月に打ち上げられ、これまでのどのミッションとも異なる旅に挑戦することになる。12 年間にわたって、この放浪宇宙船はなんと 8 個の小惑星のそばを飛行し、そのほとんどは木星の周辺にある。

このミッションの背後にいる科学者たちは自分たちを宇宙古生物学者だと考えており、人類の進化史の新たな一章を明らかにした有名な「ルーシー」骨格にちなんでこのミッションに名前を付けた。ルーシー宇宙船はトロヤ群小惑星を追跡する。トロヤ群小惑星は木星の形成時に残された化石のような破片で、このガス巨星は過去46億年の間、重力で保護された2つのゾーンにそれらを隠していた。地球からはトロヤ群小惑星は光の粒としてしか見えない。9億8100万ドルのこのミッションは、惑星の化石を間近で調査するというNASAの試みを表している。

「ルーシーが何を発見しても、太陽系の起源に関する重要な手がかりを与えてくれるだろう」とNASAの惑星科学部門のディレクター、ロリ・グレイズ氏は火曜日の記者会見で語った。

トロイの木馬研究者が攻撃を仕掛ける

これまでにも10機以上の宇宙船が小惑星を訪れたことがあるが（特に大胆な機体の中にはサンプルを採取した機体もある）、これまでのミッションの大半は多くても2つの小惑星または彗星を訪問しただけだった。ルーシーは4倍の数のターゲットを飛行することになる。

打ち上げ後、探査機は地球の重力を利用して木星の軌道に向かってどんどん遠くまで飛ばされながら、太陽の周りを数周しながら地球の近くに留まる。その途中で、メインベルトの岩石、小惑星52246ドナルドヨハンソンで機器のテストを行う。この小惑星は、ルーシーの骨格を発見した古人類学者の一人にちなんで2015年に命名された。

2027年には、メインイベントが始まる。探査機はトロヤ群小惑星の「先頭」の群れに到達する。トロヤ群は木星の重力が太陽の重力を中和する領域で木星に先行しており、何千もの宇宙の岩石が長い年月をかけて積み重なった保護された空間を形成している。そこでルーシーは一連の4つの小惑星のそばをすばやく通過し、それぞれを約600マイル離れたところから調査する。

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このグループの目玉の一つは、直径40マイルの小惑星エウリバテスで、その周囲を半マイルの衛星小惑星が周回している。ミッション計画者らは、ルーシーの進路が計画されたずっと後の2018年に、ハッブル宇宙望遠鏡でこの小さなおまけの仲間を発見して大喜びした。

予想外に豊かな旅

今後 6 年間で、ルーシーは地球に向かってスイングバックし、木星の後ろを回る軌道に乗る。そこで木星を追うトロヤ群の 2 つ目の最後のターゲットのそばを通り過ぎる。最終目的地は、双子の小惑星が互いに回転しながら進むダブルヘッダーで、到達した宇宙の岩石の総数は 8 個になる。「私たちは歴史上どの宇宙船よりも多くの小惑星を訪問しています」と、コロラド州ボルダーのサウスウェスト研究所のルーシー主任研究員ハル・レヴィソン氏は同じ記者会見で述べた。

たった一つの周回軌道で、それぞれ独自の軌道で太陽の周りを回るこれほど多くの小惑星に宇宙船を運べるという事実は、ミッション設計者たちにとっても驚きだった。彼らは当初、赤と灰色という異なる色の2つの小惑星を調査することを目指していた。しかし、惑星が一列に並び、想像していたよりもはるかに豊かな旅路を彼らに提供した。

「これは近い将来には二度と実現できないであろう驚くべき軌跡だ」とレヴィソン氏は語った。「その多くは単なる幸運によるものだ」

ルーシーの感覚を強化する

ルーシーは、記録的な数の小惑星を通過するだけでなく、歴史上他のどの太陽電池式宇宙船よりも太陽から遠くまで遠ざかることになる。深宇宙で生き延びるために、ルーシーは宇宙船本体の両側に2つの円形の太陽電池アレイを搭載する。アレイを完全に伸ばして垂直にすると、ルーシーは5階建てのビルと同じ高さになる。この集光エリアは木星で約500ワットの電力を生成するが、これはヘアドライヤーを動かすには十分ではない。

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しかし、ルーシーに搭載された電力を大量に消費するカメラやその他さまざまな機器を動かすには十分すぎるほどの電力で、研究者たちはこれらの機器を使って、数時間に及ぶ接近飛行中にできるだけ多くのデータを記録することになる。カラーカメラは小惑星の表面が何でできているかを調べる。赤外線カメラは鉱物に埋め込まれた水の痕跡をとらえるかもしれない。高解像度カメラは環や衛星を探し、同時に各ターゲットの表面にあるクレーターの数も数える。別の赤外線機器は各小惑星がどれだけ熱を放出しているかを監視する。そして、ルーシーが重力によってターゲットに向かってどれだけ傾いているかを追跡することで、研究者たちは各小惑星の質量を測定できる。

これらの読み取りを組み合わせることで、研究者が望遠鏡で単一の赤または灰色のピクセルとしてしか認識していない物体が、数十億年の間手つかずのまま残されていた多様なタイムカプセルに変化する。

「宇宙の狭い領域にあるにもかかわらず、それらは物理的に非常に異なっています」とレヴィソン氏は言う。「これは太陽系の形成について非常に基本的なことを教えてくれます。」

可能性に満ちた未来

2033年の最後のフライバイの後、NASAはルーシーの旅を延長するかもしれない。例えば、太陽電池パネルは、いくつかのセクターが老朽化で機能しなくなったり、微小隕石で破壊されたりしても機能し続けるように設計されている。「私たちは打撃を受けても生き残ることができます」と、ルーシーを製造したロッキード・マーチンの宇宙船プログラムマネージャー、リッチ・ライプ氏は語った。

ルーシーが2030年代半ばまで活発に活動を続ければ、レヴィソン氏はすでに、延長期間中に探査機が訪問できる12以上の追加天体のリストを持っている。ミッションが最終的に終了すると、ルーシーはトロヤ群の先頭と後尾の間の6年周期の軌道を100万年にわたって描き続け、それ自体が化石になるとレヴィソン氏は推定している。