11年を経て、NASAの小惑星探査宇宙船の燃料が尽きつつある

燃料が残り少なくなり、NASA のドーン ミッションは、宇宙での 11 年間の成功の後、まもなく終了する。ドーンのミッションは、NASA の探査機の中でもユニークなものだった。火星のキュリオシティ ローバーや冥王星を通過したニュー ホライズンズのような宇宙船に比べるとやや知名度は低いが、ドーンは、その旅の途中で小惑星ベスタと準惑星ケレスという 2 つの惑星を周回したため、真の意味で初めての惑星間ミッションだと言う人もいる。他の点でも珍しい。NASA の他のほとんどのミッションとは異なり、ドーンは頭字語ではない。その代わり、太陽系の夜明けを振り返るというミッションの目標にちなんで名付けられている。

この目的のため、宇宙船はベスタとケレスの両方を周回した。この2つの天体は互いに大きく異なるが、どちらも太陽系の初期についての疑問に対する答えを持っている可能性がある。ベスタは主小惑星帯で2番目に大きい天体で、地球で発見された隕石の大部分はベスタから来たと考えられている。一方、ケレスは小惑星帯で最大の天体であるという点でユニークであり、結局のところ、準惑星として分類されるほどの大きさである。ケレスは太陽系のずっと外側で形成され、数百万年かけて内側に移動したと考えられており、外太陽系と内太陽系の完璧な組み合わせとなっている。

このような天体は、地球の暴風や火山のように天候や地質学的プロセスによって変化していません。ある意味で、ベスタとケレスは太陽系の初期時代のタイムカプセルです。そのため、これらを研究する機会があれば、数十億年前にどのような物質が存在していたか、また最終的に現在の太陽系を形成したプロセスの種類について多くのことを学ぶことができます。ドーンズの主任研究員であるキャロル・レイモンド博士は、ベスタとケレスは「太陽系の歴史における2つの異なる章を表しています。ベスタは内部太陽系の良い例です。ベスタは乾燥した岩石の天体ですが、ケレスははるかに多くの水で形成されました。」と述べています。

全体的に、比較的控えめな 5 億ドルの予算で行われたこのミッションは、期待をはるかに上回る成果を上げました。宇宙船のすべての部品は依然として完璧に機能していますが、宇宙船を地球に向け続けるために使用するヒドラジン燃料が危険なほど少なくなっています。ドーンのアンテナを地球に向けることができなくなった場合、NASA のエンジニアはドーンと通信できなくなり、それ以上の観測は無意味になります。

NASA は、このミッションは 9 月中旬から 10 月中旬の間に終了すると考えています。探査機との接続が切れると、ミッションが終了したことがわかります。探査機は 20 年以上セレスの周回軌道上にとどまりますが、最終的にはセレスに衝突します。この惑星には大量の水と氷があり、地質学的にはまだ活動的である可能性があるため、惑星保護により、将来の研究を汚染する恐れがあるため、探査機は表面に衝突しないよう要求されました。惑星保護のガイドラインでは、NASA が新しいミッションを開始する時間を与えるために、少なくとも 20 年間は探査機を惑星から遠ざける必要があるとされています。新しい宇宙生物学的なメガネをかけてセレスに戻り、生命が存在するかどうか、あるいはかつて生命が存在したかどうかを確認する可能性があります。すべてのミッションの終わりはほろ苦いものですが、ドーンのチームはドーンが成し遂げたすべてのことを振り返り、感謝しています。「長く素晴らしい旅でした」とレイモンドは言います。ドーンのミッションディレクターのマーク・レイマンも同意します。 「終わってしまうのは悲しいですが、これほど成功したことには感激しています。」

Dawn ミッションのハイライトをいくつか見てみましょう。

宇宙船

ドーン宇宙船はタイ・ファイターとも呼ばれます。スター・ウォーズと実際の宇宙探査が出会ったようなものと考えてください。ドーン宇宙船の主な推進剤はキセノンと呼ばれる元素から作られており、宇宙空間を加速するためにイオンエンジンで使用されます。イオン推進は、速度が上がるまでに多少の時間がかかりますが、地球上で使用されている他のタイプの推進よりも10倍効率的です。ドーンは時速0マイルから60マイルまで加速するのに4日かかりますが、11年間の旅を経て時速25,000マイルまでの速度に達することができました。エンジンから押し出されるキセノンの荷電粒子の力は非常に弱いため、宇宙船を押す力は、手の上に置いた紙と同じくらいです。しかし、重力が存在しない宇宙では、それだけで十分です。エンジンを長期間稼働させ続けることは、宇宙空間を移動する最も効率的な方法の1つです。ドーンは、このタイプの推進力がいかに効果的であるかを証明し、その結果、キセノンの青い輝きが将来のミッションで現れる可能性が高くなるでしょう。

ベスタの全体画像:

これは直径約300マイルのベスタで、太陽系の原始的な構成要素で構成されています。ドーンがこの大きな小惑星に近づくまで、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したぼやけた岩石の天体に過ぎませんでした。ベスタの周りを周回している間、ドーンはこの小惑星が実際には赤ちゃん惑星に似ていることを発見し、科学者に原始惑星が実際にはどのようなものであるかについてのヒントを与えました。「ベスタは、太陽系形成のごく初期のタイムカプセルです」とレイモンドは言います。軌道から直接データを収集した後、チームはモデル化によってベスタの進化を追跡できるようになりました。そして、ベスタは太陽系が形成されてから150万年以内に形成された可能性が高いことを発見しました。つまり、私たちの恒星の周りに存在した最初の小石が小惑星の形成に貢献したということです。宇宙の岩石に関して言えば、ベスタより古くなることはありません。

ベスタの黒い斑点:

最初の探査の後、ドーンは予想外の奇妙な特徴を表面に発見した。「本当に驚いたことの一つは、ベスタに水和した暗い物質の塊があったことです」とレイモンドは言う。「ベスタは重力があるため、月よりも乾燥していると考えられていました。そのため、月はより多くの氷を保持できますが、私たちが見つけたのは赤道にあるこの水和物質の塊で、水素が豊富に含まれていました。」

チームは、ベスタのあの暗い部分はまったく湿っていなかったものの、鉱物そのものが水和していることを発見しました。これは彼らが発見するとは予想していなかったことです。水和鉱物はヒドロキシルとも呼ばれ、結晶構造内に水を含んでいます。水和鉱物は火星でも発見されています。水ではありませんが、水に関連した歴史の証拠です。「自由水でも氷でもありませんが、これは大きな驚きであり、大きな発見でした」とレイモンドは言います。

セレスの全体画像:

ケレスはかつては小惑星に分類されていましたが、今では冥王星、エリス、その他の準惑星に次いで太陽系の小天体の中では大きいほうに属しています。ケレスの直径は約600マイル（ニューヨーク市とデトロイト間の距離より少し短い）です。他の惑星と比べるとかなり小さいように思えるかもしれませんが、小惑星帯にあるものとしては巨大です。ベスタを離れた後、ドーンはケレスの周回軌道に入り、この氷の世界の写真を撮影しました。チームはケレスの物語がどうなるか確信が持てませんでしたが、予想していたよりもはるかに興味深く複雑なものになりました。最初の偵察で、ケレスにはかつて地下の海があった可能性があり、現在でも地質学的に活発な可能性があることが分かりました。奇妙な明るい点が惑星の周囲に散らばって現れ始め、詳しく調べたところ、水和塩であることがわかりました。

オクタトルクレーター内部:

ドーンが最初にケレスのこれらの明るい点を発見したとき、科学者たちは表面とのコントラストの差がなぜ生じるのか疑問に思いました。さらに詳しく調べたところ、これらは塩分を含んだ氷の塊が矮星の表面に向かって押し上げられていることが分かりました。ケレスは太陽系の外側で形成された可能性が高いことが分かっています。そこでは水が熱い太陽で燃え尽きることなく凍るほど冷たかったのです。何百万年もかけてケレスは内側に移動しましたが、太陽系の外側の多くの天体と同様に、多くの水を保持しています。

アフナ山

ケレスには高さ 13,000 フィートの巨大な山が 1 つあり、アフナ山と呼ばれています。この印象的なランドマークは、この準惑星が最近まで地質学的に活発であったこと、そして現在もそうである可能性の証拠です。側面の白い筋は炭酸ナトリウムです。この物質は太陽系では一般的ではありません。地球、エンケラドゥスの噴煙、そしてケレスで見つかります。これら 3 つの共通点は何でしょうか? 生命がケレスに存在することはわかっており、研究者はエンケラドゥスに生命が存在する可能性があると考えています。ケレスに生命が存在する可能性はあるでしょうか? 確かめる方法は 1 つしかありません。ドーンのガスが尽きようとしているため、将来の別のミッションで探査ミッションを継続する必要があります。