新たな太陽系外惑星探査ミッションが2017年に開始

ケプラーに代わる新たな探査機がNASAから登場。NASAは最近、天体物理学探査計画の一環として2つの新たなミッションを承認した。

これらは、2012 年に提出された 4 つの提案の結果です。最も期待され、注目度の高いミッションは、トランジット系外惑星サーベイ衛星 (TESS) です。

2017 年に打ち上げ予定の TESS は、見えない惑星が主星の前を通過するときに、かすかな明るさの低下を観測するトランジット法で太陽系外惑星を探します。これは、2009 年に打ち上げられたケプラーが現在採用している方法と同じです。はくちょう座、ヘルクレス座、こと座の方向の銀河面に沿って空の 1 つの部分を継続的に観測するケプラーとは異なり、TESS は初の全天太陽系外惑星探査衛星となります。

このミッションは、宇宙望遠鏡科学研究所、MITリンカーン研究所、NASAゴダード宇宙飛行センター、オービタル・サイエンシズ・コーポレーション、ハーバード・スミソニアン天体物理学センター、MITカブリ天体物理学・宇宙研究研究所（MKI）のパートナーシップで実施される。

TESSは、ロッキードL-1011航空機の胴体から放出されるオービタル・サイエンシズのペガサスXLロケットに搭載されて打ち上げられる。このシステムは、2008年にIBEX、2012年にNuSTARを展開したのと同じシステムである。NASAのインターフェース領域イメージング分光器（IRIS）も、この夏6月にペガサスXLロケットを使用して打ち上げられる予定である。

「TESSは、宇宙からの全天通過調査を初めて実施し、これまでのどのミッションよりも400倍広い範囲をカバーします。太陽系近傍の何千もの新しい惑星を特定し、特に地球と大きさが同等の惑星に焦点を当てます」とMKIの上級研究員ジョージ・ライカー氏は語った。

TESS は、この任務を遂行するために 4 つの広角望遠鏡を使用します。搭載されている検出器の有効サイズは 192 メガピクセルです。TESS のミッションは 2 年間の予定です。地球を追従する太陽中心軌道にあるケプラーとは異なり、TESS は低地球軌道 (LEO) の楕円軌道を進みます。

TESS は、最も近い赤色矮星 1,000 個を含む、12 等級より明るい約 200 万個の恒星を調査します。TESS は増え続ける太陽系外惑星のカタログを拡大するだけでなく、より長い軌道周期を持つ惑星を発見することも期待されています。

トランジット法のジレンマの 1 つは、軌道周期が短い惑星の発見に有利になることです。この惑星は、宇宙の特定の地点から、主星を通過する様子が見られる可能性がはるかに高くなります。

TESS は、ケプラーから後に提案される太陽系外惑星探索プラットフォームへの論理的発展としても機能します。TESS は、2018 年に打ち上げられる予定のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や、チリのラ・シヤ天文台に設置された高精度視線速度惑星探索装置 (HARPS) 分光計によるさらなる調査の候補も発見します。

2017 年の打ち上げ予定には、国際宇宙ステーションの外部に設置される中性子星内部組成探査機 NICER も含まれています。NICER は、中性子星からの X 線を収集して研究する 56 台の望遠鏡を使用します。NICER は、ミリ秒パルサーと呼ばれる中性子星の特定のサブクラスの研究に特化します。X 線望遠鏡は、タマネギの層のような入れ子状のガラス シェルのセットを使用して構成されています。

パルサーをX線スペクトル範囲で観測すると、科学者はパルサーの内部構造や仕組みについて多大な洞察を得ることができます。国際宇宙ステーションは、この種の科学研究を行うためのユニークな場所を提供します。アルファ磁気分光計 (AMS-02) と同様に、NICER の電力要件により、自由に飛行する衛星にはできません。X線天文学も、地球の大気の妨害効果を受けない場所で行われなければなりません。

NICER は、ISS ExPRESS ロジスティクス キャリアの外部ペイロードとして展開されます。これらは、宇宙空間に直接さらされる実験に使用される非加圧プラットフォームです。

NICER と連携して行われているもう 1 つの魅力的なプロジェクトは、X 線タイミングおよびナビゲーション技術のステーション エクスプローラーである SEXTANT です。このプロジェクトは、惑星間ナビゲーションにおけるミリ秒パルサーの精度をテストすることを目指しています。

「パルサーは極めて信頼性の高い天体時計で、軍が運用する26基の衛星による全地球測位システム（GPS）から供給される原子信号と同様に、高精度のタイミングを提供することができます」とNASAゴダード宇宙飛行センターの科学者ザベン・アルズマニアン氏は述べた。惑星間航行にこのシステムを利用する場合の主な問題は、地球から遠ざかるほど信号が次第に弱くなることだ。

「一方、パルサーは、LEOから惑星間、そして最も深い宇宙まで、考えられるほぼすべての飛行モードでアクセス可能です」とNICER/SEXTANTの主任研究員キース・ジェンドロー氏は語った。

NICER と TESS はどちらも、NASA の天体物理学探査プログラムの長い伝統を受け継いでおり、その歴史は Explorer 1 号の打ち上げまで遡ります。これは 1958 年に打ち上げられた最初の米国衛星でした。Explorer 1 号は、地球を取り囲むヴァン・アレン放射線帯を発見しました。

「エクスプローラー計画は、宇宙科学における最も興味深い疑問のいくつかを研究するために、真に革新的なミッションを展開してきた長く輝かしい歴史を持っています」とNASAの科学担当次官ジョン・グランスフェルドは述べました。「これらのミッションで、私たちは中性子星を研究することで物質の最も極端な状態について学び、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの望遠鏡によるさらなる研究のために、居住可能領域にある岩石惑星を持つ多くの近隣の恒星系を特定します。」

もちろん、グルンスフェルドは赤色矮星を周回する惑星について言及しており、TESS はこれを対象にしています。これらの惑星は、太陽よりも主星にずっと近い場所に居住可能領域があると予想されています。MIT の科学者は、遠い将来に人類が訪れる最初の太陽系外惑星は、TESS によって最初に発見されるかもしれないとさえ示唆しています。この宇宙船は、分光分析による追跡調査の将来のターゲットも発見する可能性があります。これは、今後 50 年間で太陽系外惑星で地球外生命を発見する最大のチャンスです。遠い世界のスペクトルでクロロフィルなど、私たちが知っている生命に特有の化学物質が確実に検出されたら、どんなに興奮するかは想像に難くありません。さらに不吉なことに、太陽系外惑星の大気でプルトニウムなどの合成元素が検出されれば、私たちがそれらを発見したことになるかもしれませんが、残念ながら、手遅れです。

しかし、もっと喜ばしいことに、両方のプロジェクトが開始されることは、宇宙探査にとって刺激的な時代となるでしょう。おそらく、人間の探検家は、TESS によって発見された世界を実際にいつの日か訪れるでしょう…そして、そのために SEXTANT によって開拓されたナビゲーション技術を使用するでしょう!

この記事はUniverse Todayの許可を得て転載されました。