NASAのエウロパ・クリッパーを火星探査に利用

火星による減速スイングバイでエウロパクリッパーの近日点を太陽に近づけ来年地球を追い抜くタイミングと向きを合わせると同時に搭載機器で火星を観測して正常に作動していることを確認する。以下、機械翻訳。

NASAのエウロパ・クリッパーを火星探査に利用
2025年2月25日
このアーティストのコンセプト画は、火星の重力を利用して木星系に向かう途中で探査機の進路を変えながら、火星の近くを飛行する NASA のエウロパ クリッパーを描いています。
NASA/JPL-カリフォルニア工科大学
木星の衛星エウロパに向かう探査機は、この衛星が居住可能かどうかを調査するが、まずは火星の重力を利用して深宇宙に到達することになる。

3月1日、NASAのエウロパ・クリッパーは火星の表面からわずか884km上空を猛スピードで通過し、重力アシストと呼ばれる操作を行う。これは、探査機の軌道を変え、木星系への長い旅の重要な区間に備えるための操作である。この接近飛行は、ミッションの科学者にとって、レーダー機器と熱画像装置をテストするボーナスの機会となる。

エウロパ・クリッパーは東部標準時午後 12時57分に火星に最も接近し、太陽に対して秒速 24.5 km で接近します。その前後 12 時間、探査機は火星の重力を利用してブレーキをかけ、太陽の周りの軌道を変更します。探査機が火星を離れる際には、秒速 22.5 km の速度で移動します。

このフライバイにより、エウロパ・クリッパーは2回目の重力アシストを受ける準備が整う。2026年12月に地球に接近し、パチンコの役目を果たして探査機の速度を上げる。その後は太陽系外への旅が一直線で、探査機は2030年4月に木星の軌道に到着する予定だ。

「私たちは非常に速いスピードで接近し、火星の重力が探査機の進路を曲げる働きをします」と南カリフォルニアにあるNASAジェット推進研究所のミッションシステムエンジニア、ブレット・スミス氏は言う。「その間、私たちは火星と少量のエネルギーを交換しているので、地球を通り過ぎるような進路で出発します。」

Europa Clipper Mars Gravity Assist (animation)
このアニメーションは、NASA のエウロパ クリッパーが赤い惑星の近くを飛行する様子を描いています。宇宙船は惑星の重力を利用して進路をわずかに曲げ、木星の氷の衛星エウロパを調査する長い旅の次の行程を準備します。NASA/JPL-Caltech
重力を利用する
エウロパ・クリッパーは、スペースX社のファルコン・ヘビーで2024年10月14日にフロリダ州ケネディ宇宙センターから打ち上げられ、地球から太陽までの距離の5倍離れた木星まで29億kmの旅に出発する。2025年の火星と2026年の地球からの支援がなければ、6000㎏の探査機には追加の推進剤が必要となり、重量とコストが増加するか、木星到着までにさらに長い時間がかかることになる。

重力アシストはNASAのミッション計画に組み込まれており、エンジニアたちは太陽系の勢いを最大限に活用する方法を早い段階で考え出している。有名な話だが、 1977年に打ち上げられたボイジャー1号とボイジャー2号の宇宙船は、一生に一度の惑星の並びを利用して巨大ガス惑星のそばを飛行し、その重力を利用してそれらに関するデータを収集した。

エウロパ・クリッパーとボイジャーを管理するジェット推進研究所のナビゲーターは数十年にわたって飛行経路を設計し、重力アシストを利用してきたが、常に動いている惑星に対する宇宙船の軌道を計算するプロセスは決して単純ではない。

「これは太陽系の周りをビリヤードをするようなものです。ちょうどいい角度とタイミングでいくつかの惑星のそばを飛び、木星とエウロパに到達するために必要なエネルギーを蓄えます」と、エウロパ・クリッパーのミッション計画者、JPLのベン・ブラッドリー氏は語る。「すべてがうまく整列しなければなりません。太陽系の幾何学的形状が、うまく機能するためにはぴったりでなければなりません」


NASAのエウロパ・クリッパーは、打ち上げから約4か月半後、3月1日に火星を通過する際に重力アシスト操作を行う予定だ。来年、探査機は木星の軌道に向かう前に、最終的な重力アシストのために地球に戻ってくる予定だ。
NASA/JPL-カリフォルニア工科大学
道を洗練させる
ナビゲーターらは、打ち上げ後数週間以内に何か問題が起こってもエウロパ・クリッパーが火星に衝突する危険がないよう、火星の周囲にいくらか余裕を持たせた初期軌道に探査機を送り込んだ。その後、チームは探査機のエンジンを使って軌道修正操作（TCM）を行い、火星の軌道に近づいた。

ミッションコントローラーは、火星の重力アシストの準備として、11月初旬、1月下旬、2月14日の3回のTCMを実施しました。彼らは、火星フライバイの約15日後に、探査機が順調に進んでいることを確認するために別のTCMを実施し、2034年まで続く予定のミッション中、さらに200回以上のTCMを実施する予定です。

科学の機会
ナビゲーターは燃料効率と探査機を計画通りの軌道に維持するために重力アシストに頼っているが、科学者たちは、赤い惑星への近さを生かし、ミッションの科学機器のうち2つをテストするこのイベントを楽しみにしている。

最接近の約 1 日前に、ミッションでは熱画像装置を較正し、データが返送されて科学者がデータを処理する数か月後には、火星の多色画像が完成する。また、最接近間近では、レーダー機器の動作テストを実施する。これは、レーダー機器のすべてのコンポーネントをまとめてテストする初めての機会である。レーダー アンテナは非常に大きく、発生する波長も非常に長いため、打ち上げ前にエンジニアが地球上でテストすることは不可能であった。

ヨーロッパクリッパーの詳細
エウロパ クリッパーの主な科学的目的は、エウロパの氷の殻の厚さとその下にある海との相互作用を判定すること、その組成を調査すること、そしてエウロパの地質を特徴づけることの 3 つです。このミッションによるエウロパの詳細な探査は、科学者が地球外の居住可能な世界の宇宙生物学的可能性をより深く理解するのに役立つでしょう。

カリフォルニア州パサデナのカリフォルニア工科大学が管理する JPL は、ワシントンにある NASA の科学ミッション局のために、メリーランド州ローレルのジョンズ ホプキンス応用物理学研究所と提携して、エウロパ クリッパー ミッションの開発を主導しています。APL は、メリーランド州グリーンベルトにある JPL および NASA ゴダード宇宙飛行センター、アラバマ州ハンツビルにある NASA マーシャル宇宙飛行センター、およびバージニア州ハンプトンのラングレー研究センターと共同で、宇宙船本体を設計しました。マーシャルの惑星ミッション プログラム オフィスは、エウロパ クリッパー ミッションのプログラム管理を実行します。ケネディに拠点を置く NASA の打ち上げサービス プログラムは、エウロパ クリッパー宇宙船の打ち上げサービスを管理しました。

Europa Clipper の詳細については、こちらをご覧ください。

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/