彗星探査機ロゼッタのチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星到着10周年の記事 以下、機械翻訳。
ロゼッタとその先：足跡を残したミッションの物語
2024年8月6日
欧州宇宙機関/科学と探検/宇宙科学/ロゼッタ
ロゼッタがチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67Pに到着してからちょうど10年が経ち、この勇敢な探検家が彗星に関する私たちの知識をどのように変え、太陽系のジグソーパズルの重要なピースを明らかにし、新しいミッションの開発方法をどのように形作ったかを掘り下げます。
はじめに: ESA の彗星追跡機
ロゼッタが67P彗星に到着：なぜそのように見えるのか？
彗星科学の初見：10年間の待機の後
記憶に残る科学：最も記憶に残る科学的発見
彗星の最も詳細な研究：太陽系に関する理解を再構築
コメットインターセプター: ESA の次世代彗星探査ミッション
太陽系探査船団：ロゼッタがヘラ、ベピコロンボ、ジュースに与えた影響
ジグソーパズルの完成: ESA のミッションが連携して太陽系を明らかにする
タイムライン
ロゼッタは、今でも世界で最も野心的な宇宙探査ミッションの 1 つです。太陽系内部に向かう彗星に同行して飛行し、凍った彗星が太陽の熱によってどのように変化するかを観察した最初の宇宙船です。また、彗星の表面に着陸した最初の宇宙船でもあり、着陸機フィレーが着陸地点の周囲のサンプルを採取し、クローズアップ画像を撮影しました。
この記事では、ロゼッタが彗星 67P に到着したときにチームに所属していた 7 人の科学者に話を聞きました。彼らは全員、現在または将来の ESA 宇宙科学ミッションに携わっています。
2014年8月: ロゼッタが67P彗星に到着
10年間の宇宙航行を経て、2014年8月、ロゼッタはついに目標の彗星に接近した。チームは、彗星の中央の固体部分、つまり「核」がジャガイモのような形をしているのを観測できると期待している。しかし、撮影された画像はまったく異なるものだった。
当時、ミッションの科学計画を担当していたクレア・ヴァラット氏は、「核の詳細な最初の画像を受け取ったとき、私は休暇中でしたが、67P彗星に接近している間、携帯電話でOSIRISの新しい画像がないか必死にチェックしていました」と語っています。OSIRISはロゼッタのカメラで、私たちに彗星の最初の姿をもたらした。
ロゼッタの67P彗星への接近
「核の形状は、私たちがそれまで想像していたものとはまったく違っていたので、とても興奮した瞬間でした。核はジャガイモの形ではなく、2つの葉を持っていました。このような複雑な物体にフィラエを着陸させるのは非常に難しいだろうと思いましたが、とても興奮しました。」
後に ESA の彗星インターセプター計画を提案したジェラント・ジョーンズ氏にとって 、ロゼッタ彗星の初観測は別の理由で驚きだった。「夏休みで、インターネットも使えませんでした。だから、ドイツの新聞スタンドで初めて彗星の形を見たんです！」
ジェラントは、複雑な地形や奇妙な地形など、信じられないほど詳細な画像を見て驚きました。
ロゼッタの OSIRIS カメラ チームに所属していたニック トーマスは次のように付け加えています。「ロゼッタが彗星に到達するまでに時間がかかったことを思い出してください。彗星がまだ遠く離れた点だったころから、すでにデータが収集されていました。これは、彗星がどんどん大きくなるにつれて、かなりゆっくりとしたプロセスです。初めてこの彗星の動画を撮影し、この二重の物体を見たとき、突然現実味を帯びてきました。それは衝撃的で、私たちがそこにいること、そして何か特別なものを見つけるだろうことを教えてくれました。」
ロゼッタの到着は、同月に博士課程を開始したプラズマ科学者のシャーロット・ゲッツにとって完璧なタイミングでした。シャーロットは、ミッションから到着したデータで最初に作業した人の 1 人です。「覚えているのは、最初の数週間と数か月間、人々がとても興奮していたことです。ジョット以来 30 年間このデータを待っていた人もいました!」とシャーロットは言います。1985 年に打ち上げられたジョットは、 ESA の最初で唯一の彗星探査ミッションでした。
彗星科学の初見
彗星の爆発
宇宙ミッションを開発し、それを最終目的地に届けるには長い時間がかかります。ロゼッタの最初の設計から最初の科学的成果が見られるまでには 20 年かかりました。当然ながら、科学者たちはデータを手に入れることに熱心でした。
「私はデータ中毒者だと言わざるを得ません」とニックは認めます。「宇宙船から送られてくるデータを最初に見る人間になることに本当に喜びを感じます。それが私がこの仕事をしている理由です。」
関係するすべての科学者にとって、最初のデータを受け取り、宇宙船の機器が計画通りに機能しているのを確認することは、興奮と安堵が等しく混じり合った感情です。しかし、それは必ずしもそう簡単に得られるわけではありません。
ヨハネス・ベンコフはロゼッタの21の科学機器のうち2つ、VIRTISとMUPUSに取り組んでいた。
「VIRTIS は期待通り非常にうまく機能していましたが、残念ながらフィラエ着陸機が期待通りに着陸しなかったため、MUPUS の動作は期待とは異なっていました。彗星の表面に真っ直ぐに掘り下げるはずだったのに、横向きになってしまいました。それでもデータは取得できましたが、少し残念でした。」
8 km 離れたところから 67P 彗星
「科学者は何年も何かに取り組んで、ようやく収穫に至ります」と彼は付け加える。「時には報酬を得るのがかなり遅く、時には報酬がまったく得られないこともあります。」
ニックは、データ報酬が届くずっと前から、機器の準備にどれほどの労力がかかっているかを次のように語っています。「これらのシステムには 120 人以上の人が携わっており、チーム全体で取り組んでいます。たとえば、2001 年から 2002 年にかけて機器の較正を行ったとき、私は約 4 か月間夜勤し、エンジニアが日中に問題を解決できるように、夜に問題を解決しました。機器が正しく機能し、有効な科学的データを生成することを確認することは絶対に必要であり、科学者の仕事の重要な部分です。」
定着する科学
科学の最初の成果は、これから起こることのほんの一端に過ぎませんでした。ロゼッタは、太陽系の形成、惑星の誕生、生命の誕生に関する私たちの認識を変えました。私たちのチームの心に残っている科学的発見は何でしょうか?
「科学的な成果があまりにも多すぎて、どれか一つを選ぶのは難しいです！」とクレアは言います。数秒後、彼女はこう付け加えます。「核の形状は本当に驚きでした。これが特定の浸食プロセスの結果なのか、それとも2つの異なる天体の衝突の結果なのかという疑問が浮かび上がりました。複数の機器からのデータの分析により後者であることが確認され、太陽系の形成に関する重要な情報が得られました。」
ニックは 2 つの例を挙げています。「私たちが予想していなかったことの 1 つは、塵の粒子が核に落ちてくることの重要性です。これは 90 年代に「塵の雹」と呼ばれていましたが、当時は、それがどれほど重要であるか、どれほどの物質が核に落ちてきて、この塵の覆いを作り、それが彗星の活動を低下させるのかを誰も理解していませんでした。」
「最初の画像で本当に衝撃的だったもう一つのことは、核の表面がいかに多様であるかということでした」と彼は付け加える。「太陽からの同じ熱と放射線の影響を受けていると思われる場所もありますが、表面の質感はまったく異なっています。」
ロゼッタ計画の科学研究でクレアとともに働き、現在は欧州宇宙機関のヘラ計画とコメットインターセプター計画のプロジェクト科学者であるマイケル・キュッパーズ氏も、科学的発見をひとつに絞るのは難しいと感じている。
「ロゼッタは、核の明るい側から暗い側への物質の輸送が重要であることを明らかにしました。この輸送は、核の表面を部分的に形作ります。しかし、ロゼッタは多くの有機物質も発見し、崖の崩壊も観測し、地球の大気中の希ガスの一部が実際には彗星から来ていることを示唆するデータを提供しました。」
核からズームアウトして、ゲラント氏は、67P彗星と太陽風の相互作用に関する発見が 興味深いと説明している。「彗星は、太陽から来る高速プラズマにガスを放出します。それは、絵の具を小川に投げ込むと絵の具が水と混ざるようなものです。この流れの中にロゼッタが位置していたことは、ミッションの非常に重要な部分であり、彗星のプラズマの尾がどのように形成されるかについての理解を深めることができました。」
シャーロットは、太陽やその他の恒星を含む可視宇宙の 99.9% を構成する荷電物質の状態であるプラズマの研究も行っています。ロゼッタのデータを調べて、彼女は 67P 彗星の強力な爆発が太陽風を押しのけ、磁場がゼロの領域を作り出したことを発見しました。
「ジョットのおかげで、彗星でこのようなことが起こることはわかっていました。しかし、ロゼッタでは核からかなり離れていたため、それを観察できるほど近くにはいないと考えていました。実際、ロゼッタのデータを分析し、なぜこの「空洞」が予想よりもずっと大きかったのかを解明することが、私の博士論文の焦点となりました。」
彗星の最も詳細な研究
ロゼッタのミッションは2016年に正式に終了しましたが、科学的発見は続いています。ミッションが終了し、宇宙船を実際に運用する多忙な作業が終了して初めて、科学者たちはデータのより深い分析に集中できるようになりました。
シャーロットは、なぜこれほど多くの人がまだロゼッタのデータに取り組んでいるのかを次のように説明しています。「このミッションは非常にユニークで、機器の特性や環境への反応も非常にユニークです。ミッション終了後何年もの間、私たちのチームはデータの処理方法や改善方法を考えるのに多くの時間を費やしました。」
ミッションのアクティブフェーズ中、科学者たちは個々の機器で収集されたデータに基づく科学論文の発表に注力していました。しかしそれ以降、さまざまな機器のデータセットを組み合わせて比較しやすくし、彗星科学をさらに深く探究できるようにすることに焦点を当てる時間がありました。
シャーロットは例を挙げてこう言います。「最近、67P彗星の紫外線オーロラに関する論文が発表されました。これは彗星でオーロラが検出された初めての事例です。この発見には複数の機器からのデータを組み合わせる必要がありましたが、これはデータが調整され理解されて初めて可能になりました。これにより、すぐにはわからない発見が生まれるのです！」
「私にとって、ミッション後の段階は決して終わりません。私たちは常に物事を改善しようと努力しており、本当にエキサイティングな科学はその後の数年間に起こります」とシャーロットは付け加えます。「私たちが実際に見ていないデータがまだたくさんあります。たとえば、私が取り組んだ機器は毎秒20回の測定を生成しました。ですから、まだ何か発見できるものがあると確信しています。」
残る謎としては、彗星の核付近のプラズマの変化が遠方の尾にどのような影響を与えるのか、また表面を構成する氷塵物質と表面直上のガスとの関係などがある。
コメットインターセプター: ESA の次世代彗星探査ミッション
科学者たちがまだロゼッタからのデータを調べている間に、ESAは彗星を訪れる次のミッションであるコメットインターセプターを計画している。
マイケルは科学的目標について次のように語っています。「コメット インターセプターは、まったく異なる哲学で捉えられています。このミッションの本当の主役はターゲットです。私たちは、太陽系内に初めてやってくる新しい彗星を狙っています。」
彗星はどこから来るのでしょうか？
大まかに言えば、彗星には主に 2 つの種類があります。ロゼッタやジョットが訪れたような短周期彗星は、200 年未満で太陽の周りを旋回します。太陽の近くを通過するたびに、太陽の熱と放射線によって変化します。一方、長周期彗星は、太陽系の内部にはほとんど訪れず、まったく訪れない場合もあります。
ジェラント氏は、コメット インターセプターの科学的野望についてさらに詳しく話してくれました。「コメット インターセプターの全体的な目的は、太陽の熱によって形作られる前、そして最も珍しい氷がガスに変わる前の彗星の表面を見ることです。私たちは、太陽系が形成された時のタイムカプセルのような、本当に純粋な彗星という、異なるタイプの彗星に行きたいのです。」
マイケル氏は次のように指摘する。「変化していない、つまり『動的に新しい』彗星を訪問することで、コメット・インターセプターは、ロゼッタが観測した大きな特徴のうちどれが元々のもので、どれが彗星が太陽の周りを周回する際に形成されたものかを判断するのに役立つだろう。」
「ダイナミックに変化する新しい彗星の核の非常に優れた解像度の画像が得られれば、2 つの画像を比較して、どのように異なるのか考えることができます」とニック氏は付け加えます。「科学の重要な部分はその瞬間に得られ、最初の結果は 30 秒以内に得られます。」
科学者たちが調査することの一つは、コメット・インターセプターの彗星の表面が、これまで私たちが遭遇した短周期彗星と異なって見えるかどうかだ。それは石炭のように暗いのだろうか、もしそうでないなら、その理由はわかるのだろうか？
さらに、ロゼッタは私たちに貴重な教訓を与え、コメットインターセプターに携わる人々がミッションの計画に役立てています。
シャーロットは例を挙げて次のように語っています。「ロゼッタでは、彗星の周りのプラズマを研究するには 1 機の宇宙船だけでは不十分で、複数の角度からの測定が必要であることが分かりました。そこで、コメット インターセプターを 3 機の宇宙船で構成するように設計しました。」
コメットインターセプター
宇宙の3つの異なる場所から測定を行うことで、科学者は彗星の周りの磁場の3Dマップを作成することができ、太陽風が彗星とどのように相互作用するかについての理解に大きな変化をもたらすでしょう。
ニックはこう付け加えた。「特筆すべき重要な点の 1 つは、ロゼッタで働いていた多くの優秀な若者がコメット インターセプターで上級職に就いたことです。他の仕事に就いた人たちもいますが、ロゼッタに刺激を受けて、これらのミッションにどのような影響を与えることができるかを知り、うまくやっています。」
太陽系探査船団
彗星は、惑星、準惑星、衛星、小惑星で満たされた太陽系における天体の 1 つにすぎません (彗星と小惑星を参照)。これらの他の天体に向かう ESA のミッションに対するロゼッタの重大な影響は、より大きな驚きとなるかもしれません。
2024年10月に打ち上げ予定のヘラは、ESAの宇宙安全プログラムの下で開発された初の惑星防衛ミッションである。ヘラは、世界初の小惑星偏向実験の一環として、二重小惑星を訪問する。ヘラは2つの小型衛星を搭載し、1つはロゼッタのCONCERTをベースにしたレーダー機器を搭載し、もう1つはロゼッタのGIADAをベースにした塵測定機器を搭載する。
ヘラ プロジェクトの科学者であるマイケル クッパーズ氏は、このミッションがロゼッタからどのような恩恵を受けているかについて次のように説明しています。「ヘラはロゼッタの運用を基に構築されており、軌道計画は彗星ミッションから直接借用しています。ヘラはより自律的ですが、初期段階のナビゲーション計画はロゼッタと同じです。」
太陽系内部
ESA の水星探査ミッション「ベピコロンボ」もロゼッタから学んだ教訓を活用しており、両ミッションは航空宇宙メーカーのアストリウム (後にエアバス・ディフェンス・アンド・スペースに統合) が担当している。ヘラと同様、ベピコロンボの機器の一部はロゼッタのものと似ている。
「ロゼッタで働いていたチームが、現在ベピコロンボで働いています」とベピコロンボの共同プロジェクト科学者ヨハネスは説明します。「たとえば、ロゼッタのVIRTISイメージング分光計に関わっていた多くの人が、現在ベピコロンボの同様のSIMBIO-SYSに取り組んでいます。また、磁力計チームも両方のミッションで似ています。惑星科学コミュニティは非常に小さいのです！」
クレアは、現在木星に向かっているESA の木星氷衛星探査 (ジュース) ミッションの準備にロゼッタがどのように貢献したかについて語ります。
「ロゼッタは、人類の観点から見ても、最も野心的で挑戦的なミッションの 1 つです。これは、世界中に散らばった、時には世代の異なる人々が参加し、共通の科学的目標に向けて協力することを学ぶ長期プロジェクトでした。これは、ロゼッタと同様に長い航海期間があり、同様のやり取りと準備が必要となるジュースにとって、本当に刺激的で非常に良い準備となりました。」
ジグソーパズルを完成させる
太陽系探査機はそれぞれ目的が異なり、搭載する機器も異なります。それぞれがさまざまな疑問を抱き、さまざまな答えを出しています。しかし、最終的には、それぞれが太陽系を解明するパズルのピースを提供しているのです。
「ロゼッタ、コメットインターセプター、ヘラはすべて、太陽系の形成の残り物である小天体へのミッションです。これらの天体は、太陽系が形成されて以来、ほとんど変化していません」とマイケルは言います。「他のミッションは、形成プロセスの成果である惑星を調査します。それらはスケールの反対側にあり、太陽系の最も進化した部分を観測します。これらすべてをまとめると、太陽系がどのように形成され、進化したかをよりよく理解できます。」
ヨハネスはこう付け加えます。「彗星を見ると、太陽系のはるか遠くからの情報が得られます。そして水星を見ると、太陽に最も近い惑星が見えます。つまり、彗星と水星の両方で、スペクトルの両端、つまり太陽に最も近いものと最も遠いものが見えるのです。」
「物理学と現状を理解するためには、極端な事例を研究することが重要です。水星だけを見るだけでは不十分ですし、彗星だけを見るだけでは不十分です。全体像を把握するには、両方が必要なのです。」
パトリック・マーティンは、ロゼッタ・ミッション・マネージャーになって以来、ESA の火星ミッションのうち 2 つ、マーズ・エクスプレスとエクソマーズ微量ガス探査機 (TGO) に携わってきました。「これら 3 つのミッションは、太陽系全体の研究に貢献し、宇宙科学における ESA の存在感とリーダーシップを維持しています。ロゼッタはジョットの後を継ぐ先駆的な彗星科学ミッションであり、マーズ・エクスプレスとエクソマーズ TGO は、有人飛行が現実になる前に、火星のロボット探査の一環として ESA の火星での存在感を高め、促進するものです。」
ロゼッタとその先：足跡を残したミッションの物語
2024年8月6日
欧州宇宙機関/科学と探検/宇宙科学/ロゼッタ
ロゼッタがチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67Pに到着してからちょうど10年が経ち、この勇敢な探検家が彗星に関する私たちの知識をどのように変え、太陽系のジグソーパズルの重要なピースを明らかにし、新しいミッションの開発方法をどのように形作ったかを掘り下げます。
はじめに: ESA の彗星追跡機
ロゼッタが67P彗星に到着：なぜそのように見えるのか？
彗星科学の初見：10年間の待機の後
記憶に残る科学：最も記憶に残る科学的発見
彗星の最も詳細な研究：太陽系に関する理解を再構築
コメットインターセプター: ESA の次世代彗星探査ミッション
太陽系探査船団：ロゼッタがヘラ、ベピコロンボ、ジュースに与えた影響
ジグソーパズルの完成: ESA のミッションが連携して太陽系を明らかにする
タイムライン
ロゼッタは、今でも世界で最も野心的な宇宙探査ミッションの 1 つです。太陽系内部に向かう彗星に同行して飛行し、凍った彗星が太陽の熱によってどのように変化するかを観察した最初の宇宙船です。また、彗星の表面に着陸した最初の宇宙船でもあり、着陸機フィレーが着陸地点の周囲のサンプルを採取し、クローズアップ画像を撮影しました。
この記事では、ロゼッタが彗星 67P に到着したときにチームに所属していた 7 人の科学者に話を聞きました。彼らは全員、現在または将来の ESA 宇宙科学ミッションに携わっています。
2014年8月: ロゼッタが67P彗星に到着
10年間の宇宙航行を経て、2014年8月、ロゼッタはついに目標の彗星に接近した。チームは、彗星の中央の固体部分、つまり「核」がジャガイモのような形をしているのを観測できると期待している。しかし、撮影された画像はまったく異なるものだった。
当時、ミッションの科学計画を担当していたクレア・ヴァラット氏は、「核の詳細な最初の画像を受け取ったとき、私は休暇中でしたが、67P彗星に接近している間、携帯電話でOSIRISの新しい画像がないか必死にチェックしていました」と語っています。OSIRISはロゼッタのカメラで、私たちに彗星の最初の姿をもたらした。
ロゼッタの67P彗星への接近
「核の形状は、私たちがそれまで想像していたものとはまったく違っていたので、とても興奮した瞬間でした。核はジャガイモの形ではなく、2つの葉を持っていました。このような複雑な物体にフィラエを着陸させるのは非常に難しいだろうと思いましたが、とても興奮しました。」
後に ESA の彗星インターセプター計画を提案したジェラント・ジョーンズ氏にとって 、ロゼッタ彗星の初観測は別の理由で驚きだった。「夏休みで、インターネットも使えませんでした。だから、ドイツの新聞スタンドで初めて彗星の形を見たんです！」
ジェラントは、複雑な地形や奇妙な地形など、信じられないほど詳細な画像を見て驚きました。
ロゼッタの OSIRIS カメラ チームに所属していたニック トーマスは次のように付け加えています。「ロゼッタが彗星に到達するまでに時間がかかったことを思い出してください。彗星がまだ遠く離れた点だったころから、すでにデータが収集されていました。これは、彗星がどんどん大きくなるにつれて、かなりゆっくりとしたプロセスです。初めてこの彗星の動画を撮影し、この二重の物体を見たとき、突然現実味を帯びてきました。それは衝撃的で、私たちがそこにいること、そして何か特別なものを見つけるだろうことを教えてくれました。」
ロゼッタの到着は、同月に博士課程を開始したプラズマ科学者のシャーロット・ゲッツにとって完璧なタイミングでした。シャーロットは、ミッションから到着したデータで最初に作業した人の 1 人です。「覚えているのは、最初の数週間と数か月間、人々がとても興奮していたことです。ジョット以来 30 年間このデータを待っていた人もいました!」とシャーロットは言います。1985 年に打ち上げられたジョットは、 ESA の最初で唯一の彗星探査ミッションでした。
彗星科学の初見
彗星の爆発
宇宙ミッションを開発し、それを最終目的地に届けるには長い時間がかかります。ロゼッタの最初の設計から最初の科学的成果が見られるまでには 20 年かかりました。当然ながら、科学者たちはデータを手に入れることに熱心でした。
「私はデータ中毒者だと言わざるを得ません」とニックは認めます。「宇宙船から送られてくるデータを最初に見る人間になることに本当に喜びを感じます。それが私がこの仕事をしている理由です。」
関係するすべての科学者にとって、最初のデータを受け取り、宇宙船の機器が計画通りに機能しているのを確認することは、興奮と安堵が等しく混じり合った感情です。しかし、それは必ずしもそう簡単に得られるわけではありません。
ヨハネス・ベンコフはロゼッタの21の科学機器のうち2つ、VIRTISとMUPUSに取り組んでいた。
「VIRTIS は期待通り非常にうまく機能していましたが、残念ながらフィラエ着陸機が期待通りに着陸しなかったため、MUPUS の動作は期待とは異なっていました。彗星の表面に真っ直ぐに掘り下げるはずだったのに、横向きになってしまいました。それでもデータは取得できましたが、少し残念でした。」
8 km 離れたところから 67P 彗星
「科学者は何年も何かに取り組んで、ようやく収穫に至ります」と彼は付け加える。「時には報酬を得るのがかなり遅く、時には報酬がまったく得られないこともあります。」
ニックは、データ報酬が届くずっと前から、機器の準備にどれほどの労力がかかっているかを次のように語っています。「これらのシステムには 120 人以上の人が携わっており、チーム全体で取り組んでいます。たとえば、2001 年から 2002 年にかけて機器の較正を行ったとき、私は約 4 か月間夜勤し、エンジニアが日中に問題を解決できるように、夜に問題を解決しました。機器が正しく機能し、有効な科学的データを生成することを確認することは絶対に必要であり、科学者の仕事の重要な部分です。」
定着する科学
科学の最初の成果は、これから起こることのほんの一端に過ぎませんでした。ロゼッタは、太陽系の形成、惑星の誕生、生命の誕生に関する私たちの認識を変えました。私たちのチームの心に残っている科学的発見は何でしょうか?
「科学的な成果があまりにも多すぎて、どれか一つを選ぶのは難しいです！」とクレアは言います。数秒後、彼女はこう付け加えます。「核の形状は本当に驚きでした。これが特定の浸食プロセスの結果なのか、それとも2つの異なる天体の衝突の結果なのかという疑問が浮かび上がりました。複数の機器からのデータの分析により後者であることが確認され、太陽系の形成に関する重要な情報が得られました。」
ニックは 2 つの例を挙げています。「私たちが予想していなかったことの 1 つは、塵の粒子が核に落ちてくることの重要性です。これは 90 年代に「塵の雹」と呼ばれていましたが、当時は、それがどれほど重要であるか、どれほどの物質が核に落ちてきて、この塵の覆いを作り、それが彗星の活動を低下させるのかを誰も理解していませんでした。」
「最初の画像で本当に衝撃的だったもう一つのことは、核の表面がいかに多様であるかということでした」と彼は付け加える。「太陽からの同じ熱と放射線の影響を受けていると思われる場所もありますが、表面の質感はまったく異なっています。」
ロゼッタ計画の科学研究でクレアとともに働き、現在は欧州宇宙機関のヘラ計画とコメットインターセプター計画のプロジェクト科学者であるマイケル・キュッパーズ氏も、科学的発見をひとつに絞るのは難しいと感じている。
「ロゼッタは、核の明るい側から暗い側への物質の輸送が重要であることを明らかにしました。この輸送は、核の表面を部分的に形作ります。しかし、ロゼッタは多くの有機物質も発見し、崖の崩壊も観測し、地球の大気中の希ガスの一部が実際には彗星から来ていることを示唆するデータを提供しました。」
核からズームアウトして、ゲラント氏は、67P彗星と太陽風の相互作用に関する発見が 興味深いと説明している。「彗星は、太陽から来る高速プラズマにガスを放出します。それは、絵の具を小川に投げ込むと絵の具が水と混ざるようなものです。この流れの中にロゼッタが位置していたことは、ミッションの非常に重要な部分であり、彗星のプラズマの尾がどのように形成されるかについての理解を深めることができました。」
シャーロットは、太陽やその他の恒星を含む可視宇宙の 99.9% を構成する荷電物質の状態であるプラズマの研究も行っています。ロゼッタのデータを調べて、彼女は 67P 彗星の強力な爆発が太陽風を押しのけ、磁場がゼロの領域を作り出したことを発見しました。
「ジョットのおかげで、彗星でこのようなことが起こることはわかっていました。しかし、ロゼッタでは核からかなり離れていたため、それを観察できるほど近くにはいないと考えていました。実際、ロゼッタのデータを分析し、なぜこの「空洞」が予想よりもずっと大きかったのかを解明することが、私の博士論文の焦点となりました。」
彗星の最も詳細な研究
ロゼッタのミッションは2016年に正式に終了しましたが、科学的発見は続いています。ミッションが終了し、宇宙船を実際に運用する多忙な作業が終了して初めて、科学者たちはデータのより深い分析に集中できるようになりました。
シャーロットは、なぜこれほど多くの人がまだロゼッタのデータに取り組んでいるのかを次のように説明しています。「このミッションは非常にユニークで、機器の特性や環境への反応も非常にユニークです。ミッション終了後何年もの間、私たちのチームはデータの処理方法や改善方法を考えるのに多くの時間を費やしました。」
ミッションのアクティブフェーズ中、科学者たちは個々の機器で収集されたデータに基づく科学論文の発表に注力していました。しかしそれ以降、さまざまな機器のデータセットを組み合わせて比較しやすくし、彗星科学をさらに深く探究できるようにすることに焦点を当てる時間がありました。
シャーロットは例を挙げてこう言います。「最近、67P彗星の紫外線オーロラに関する論文が発表されました。これは彗星でオーロラが検出された初めての事例です。この発見には複数の機器からのデータを組み合わせる必要がありましたが、これはデータが調整され理解されて初めて可能になりました。これにより、すぐにはわからない発見が生まれるのです！」
「私にとって、ミッション後の段階は決して終わりません。私たちは常に物事を改善しようと努力しており、本当にエキサイティングな科学はその後の数年間に起こります」とシャーロットは付け加えます。「私たちが実際に見ていないデータがまだたくさんあります。たとえば、私が取り組んだ機器は毎秒20回の測定を生成しました。ですから、まだ何か発見できるものがあると確信しています。」
残る謎としては、彗星の核付近のプラズマの変化が遠方の尾にどのような影響を与えるのか、また表面を構成する氷塵物質と表面直上のガスとの関係などがある。
コメットインターセプター: ESA の次世代彗星探査ミッション
科学者たちがまだロゼッタからのデータを調べている間に、ESAは彗星を訪れる次のミッションであるコメットインターセプターを計画している。
マイケルは科学的目標について次のように語っています。「コメット インターセプターは、まったく異なる哲学で捉えられています。このミッションの本当の主役はターゲットです。私たちは、太陽系内に初めてやってくる新しい彗星を狙っています。」
彗星はどこから来るのでしょうか？
大まかに言えば、彗星には主に 2 つの種類があります。ロゼッタやジョットが訪れたような短周期彗星は、200 年未満で太陽の周りを旋回します。太陽の近くを通過するたびに、太陽の熱と放射線によって変化します。一方、長周期彗星は、太陽系の内部にはほとんど訪れず、まったく訪れない場合もあります。
ジェラント氏は、コメット インターセプターの科学的野望についてさらに詳しく話してくれました。「コメット インターセプターの全体的な目的は、太陽の熱によって形作られる前、そして最も珍しい氷がガスに変わる前の彗星の表面を見ることです。私たちは、太陽系が形成された時のタイムカプセルのような、本当に純粋な彗星という、異なるタイプの彗星に行きたいのです。」
マイケル氏は次のように指摘する。「変化していない、つまり『動的に新しい』彗星を訪問することで、コメット・インターセプターは、ロゼッタが観測した大きな特徴のうちどれが元々のもので、どれが彗星が太陽の周りを周回する際に形成されたものかを判断するのに役立つだろう。」
「ダイナミックに変化する新しい彗星の核の非常に優れた解像度の画像が得られれば、2 つの画像を比較して、どのように異なるのか考えることができます」とニック氏は付け加えます。「科学の重要な部分はその瞬間に得られ、最初の結果は 30 秒以内に得られます。」
科学者たちが調査することの一つは、コメット・インターセプターの彗星の表面が、これまで私たちが遭遇した短周期彗星と異なって見えるかどうかだ。それは石炭のように暗いのだろうか、もしそうでないなら、その理由はわかるのだろうか？
さらに、ロゼッタは私たちに貴重な教訓を与え、コメットインターセプターに携わる人々がミッションの計画に役立てています。
シャーロットは例を挙げて次のように語っています。「ロゼッタでは、彗星の周りのプラズマを研究するには 1 機の宇宙船だけでは不十分で、複数の角度からの測定が必要であることが分かりました。そこで、コメット インターセプターを 3 機の宇宙船で構成するように設計しました。」
コメットインターセプター
宇宙の3つの異なる場所から測定を行うことで、科学者は彗星の周りの磁場の3Dマップを作成することができ、太陽風が彗星とどのように相互作用するかについての理解に大きな変化をもたらすでしょう。
ニックはこう付け加えた。「特筆すべき重要な点の 1 つは、ロゼッタで働いていた多くの優秀な若者がコメット インターセプターで上級職に就いたことです。他の仕事に就いた人たちもいますが、ロゼッタに刺激を受けて、これらのミッションにどのような影響を与えることができるかを知り、うまくやっています。」
太陽系探査船団
彗星は、惑星、準惑星、衛星、小惑星で満たされた太陽系における天体の 1 つにすぎません (彗星と小惑星を参照)。これらの他の天体に向かう ESA のミッションに対するロゼッタの重大な影響は、より大きな驚きとなるかもしれません。
2024年10月に打ち上げ予定のヘラは、ESAの宇宙安全プログラムの下で開発された初の惑星防衛ミッションである。ヘラは、世界初の小惑星偏向実験の一環として、二重小惑星を訪問する。ヘラは2つの小型衛星を搭載し、1つはロゼッタのCONCERTをベースにしたレーダー機器を搭載し、もう1つはロゼッタのGIADAをベースにした塵測定機器を搭載する。
ヘラ プロジェクトの科学者であるマイケル クッパーズ氏は、このミッションがロゼッタからどのような恩恵を受けているかについて次のように説明しています。「ヘラはロゼッタの運用を基に構築されており、軌道計画は彗星ミッションから直接借用しています。ヘラはより自律的ですが、初期段階のナビゲーション計画はロゼッタと同じです。」
太陽系内部
ESA の水星探査ミッション「ベピコロンボ」もロゼッタから学んだ教訓を活用しており、両ミッションは航空宇宙メーカーのアストリウム (後にエアバス・ディフェンス・アンド・スペースに統合) が担当している。ヘラと同様、ベピコロンボの機器の一部はロゼッタのものと似ている。
「ロゼッタで働いていたチームが、現在ベピコロンボで働いています」とベピコロンボの共同プロジェクト科学者ヨハネスは説明します。「たとえば、ロゼッタのVIRTISイメージング分光計に関わっていた多くの人が、現在ベピコロンボの同様のSIMBIO-SYSに取り組んでいます。また、磁力計チームも両方のミッションで似ています。惑星科学コミュニティは非常に小さいのです！」
クレアは、現在木星に向かっているESA の木星氷衛星探査 (ジュース) ミッションの準備にロゼッタがどのように貢献したかについて語ります。
「ロゼッタは、人類の観点から見ても、最も野心的で挑戦的なミッションの 1 つです。これは、世界中に散らばった、時には世代の異なる人々が参加し、共通の科学的目標に向けて協力することを学ぶ長期プロジェクトでした。これは、ロゼッタと同様に長い航海期間があり、同様のやり取りと準備が必要となるジュースにとって、本当に刺激的で非常に良い準備となりました。」
ジグソーパズルを完成させる
太陽系探査機はそれぞれ目的が異なり、搭載する機器も異なります。それぞれがさまざまな疑問を抱き、さまざまな答えを出しています。しかし、最終的には、それぞれが太陽系を解明するパズルのピースを提供しているのです。
「ロゼッタ、コメットインターセプター、ヘラはすべて、太陽系の形成の残り物である小天体へのミッションです。これらの天体は、太陽系が形成されて以来、ほとんど変化していません」とマイケルは言います。「他のミッションは、形成プロセスの成果である惑星を調査します。それらはスケールの反対側にあり、太陽系の最も進化した部分を観測します。これらすべてをまとめると、太陽系がどのように形成され、進化したかをよりよく理解できます。」
ヨハネスはこう付け加えます。「彗星を見ると、太陽系のはるか遠くからの情報が得られます。そして水星を見ると、太陽に最も近い惑星が見えます。つまり、彗星と水星の両方で、スペクトルの両端、つまり太陽に最も近いものと最も遠いものが見えるのです。」
「物理学と現状を理解するためには、極端な事例を研究することが重要です。水星だけを見るだけでは不十分ですし、彗星だけを見るだけでは不十分です。全体像を把握するには、両方が必要なのです。」
パトリック・マーティンは、ロゼッタ・ミッション・マネージャーになって以来、ESA の火星ミッションのうち 2 つ、マーズ・エクスプレスとエクソマーズ微量ガス探査機 (TGO) に携わってきました。「これら 3 つのミッションは、太陽系全体の研究に貢献し、宇宙科学における ESA の存在感とリーダーシップを維持しています。ロゼッタはジョットの後を継ぐ先駆的な彗星科学ミッションであり、マーズ・エクスプレスとエクソマーズ TGO は、有人飛行が現実になる前に、火星のロボット探査の一環として ESA の火星での存在感を高め、促進するものです。」
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