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探査機で探る火星

探査機で探る火星. 中村正人 文部科学省宇宙科学研究所. 日本の火星探査機. プラネット B 計画 立案は１９９３年ごろ プラネット A は 1985 年ハレー彗星へ プラネット C は 2008 年金星へ １９９８年７月４日打ち上げ 「のぞみ」と命名. 火星の何を調べるのか？. 太陽からの風と火星の大気がぶつかり合って、どの様にして大気が宇宙空間に逃げ出していくか？ ⇒　太陽風と火星大気の相互作用. 太陽からの風とは？. X 線で見える太陽. 目で見える太陽. バリアーとしての地球磁場.

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探査機で探る火星

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Presentation Transcript

  1. 探査機で探る火星 中村正人 文部科学省宇宙科学研究所

  2. 日本の火星探査機 • プラネットB計画 • 立案は１９９３年ごろ • プラネットAは1985年ハレー彗星へ • プラネットCは2008年金星へ • １９９８年７月４日打ち上げ • 「のぞみ」と命名

  3. 火星の何を調べるのか？ • 太陽からの風と火星の大気がぶつかり合って、どの様にして大気が宇宙空間に逃げ出していくか？ ⇒　太陽風と火星大気の相互作用

  4. 太陽からの風とは？ X線で見える太陽 目で見える太陽

  5. バリアーとしての地球磁場 太陽風はプロトン（正の電気を帯びた粒子）と電子（負の電気を帯びた粒子）＝プラズマの流れ 太陽風 磁気圏

  6. 火星における酸素イオンビームの生成（ソビエト連邦フォボス探査機の観測）火星における酸素イオンビームの生成（ソビエト連邦フォボス探査機の観測）

  7. 軌道上ののぞみ

  8. 衛星の組立 内部機器とりつけ 太陽電池パドル取付 推進器の組み付け

  9. 試験（１） 衝撃試験 スピン試験

  10. 試験（２） 磁気シールド試験 熱真空試験

  11. ネームプレート アルミ板２０枚に名前(２７０、６９４人全員分)が焼き付けられた

  12. 完成

  13. ＭＩＣ（Mars Imaging Camera） • 可視光のカメラ • ＭＩＣは、火星大気のグローバルな変化を調べる • たとえば、ダスト・ストームの成長、ダストや薄い霞のような雲による大気の透明度の変化、雲の特徴の変動、極冠の消長、極域に発生する霧の発達と厚さなど

  14. ＭＧＦ（Magnetic Field Measurement：磁場計測器） • 火星周辺の磁場を計測 • アメリカの火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが火星には強い局所的な磁場があるだけで、グローバルな固有の磁場はないように見えることを発見 • 火星の昼側で太陽風プラズマと火星大気の圧力がバランスしている状況では、固有の磁場による圧力が存在している？

  15. 粒子計測器 ＥＳＡ（Electron Spectrum Analyzer：電子エネルギー分析器）１２ｅＶから１６ｋｅＶまでのエネルギー領域で電子のエネルギー・フラックスを測定 磁気圏と電離圏の構造の研究について貴重な情報を与え、また火星周辺の粒子加速や波動・粒子の相互作用のプロセスについても重要な情報となる ＩＳＡ（Ion Spectrum Analyzer：イオンエネルギー分析器）電荷あたり１０ｅＶから１６ｋｅＶまでのエネルギー領域でのイオンのエネルギー・フラックスを測定 ＥＳＡの測定と同様に、磁気圏と電離圏の構造の研究について貴重な情報を与え、また火星周辺の粒子加速や波動・粒子の相互作用のプロセスについても重要な情報となる

  16. XUV　＆　UVS • ＸＵＶ（Extra Ultraviolet Scanner：極端紫外光スキャナー）中性ヘリウムガスとヘリウムイオンで散乱された極端紫外線領域での太陽光を観測する事によってことによって、火星電離圏のヘリウムガスとヘリウムイオンの量と分布を調べる • 中性ヘリウムガスの観測は、火星内部の活動、たとえば火山活動や水の循環などについての情報を与える • ヘリウムイオンの測定は、ヘリウムガスのイオン化の過程やその電離圏からの脱出についての情報をもたらす • ＵＶＳ（Ultraviolet Imaging Spectrometer：紫外線撮像分光計）波長１１５ｎｍから３１０ｎｍ（遠紫外線から中間紫外線領域）の範囲の分光観測を行う • 火星まわりの水素・酸素のコロナや、一酸化炭素などの昼間大気光を観測 • 火星大気の脱出のプロセスや進化を研究するために、Ｄ／Ｈ比（重水素／水素比）も測定

  17. UVおよびEUV分光計による全天球地図 He H

  18. 電波の観測 • ＰＷＳ（Plasma Waves and Sounder：プラズマ波動並びにサウンダー観測装置） • トップサイド・サウンダーという方法によって、火星電離圏の構造を２０ｋＨｚから７ＭＨｚまでの周波数範囲で観測 • 高周波のスペクトルを測定 • ＬＦＡ（Low Frequency Plasma Wave Analyzer： 低周波プラズマ波動計測器） • 低周波帯のスペクトル（１０Ｈｚから３２ｋＨz）および波形（DCから１ｋHz）を測定 • 電離圏プラズマと太陽風プラズマの直接の相互作用を支配するプラズマ波の特徴を調査

  19. 海外からの観測装置 • ＴＰＡ（Thermal Plasma Analyzer：熱的プラズマ分析器）カナダ • 火星上層大気の熱的イオンの特性物理量、たとえば、ドリフト速度・温度・組成などを観測 • ＭＤＣ（Mars Dust Counter：ダスト計測器）ドイツ • この計測器は、宇宙空間のダスト粒子の速度（測定レンジは1km/s - 70km/s ）と質 量（測定レンジは速度10km/sのダストで 5*10^-15 -10^-10 g）を測定する。 • 最大の目的は、火星のダストリングの検出である。火 星の月で あるPhobosの軌道にはリング状に、Deimosの軌道にはトーラス状にダストの粒子が分布している領域があると予測されているが、今回のMDCで実際にダストを測 定し、その分布を明らか にする。またNOZOMIが火星に到達する前の宇宙空間でも、小惑星や彗星から供給 されるダストや、太陽系の外からやってくるダストの測定を継 続して行っている。1999 年末までに40個以上のダスト粒子を検出した。

  20. ロケット組み立て 2段目の輸送 ロケット打ち上げ角度設定

  21. M-V-3打ち上げ

  22. 地球脱出スウィングバイにおけるバルブ故障！

  23. 火星への新しい軌道

  24. 世界の火星探査

  25. マリナー4 最初に火星を訪れる • 1964年11月28日打ち上げ: 1965年7月14日フライバイ • 搭載機器 宇宙ダスト計測器、太陽風プラズマ計測器、放射線、宇宙線、磁場、カメラ • 1962－1973年の間に、NASAのジェット推進研究所は、マリナーという名の10機の宇宙船を設計し建造し、初めて金星、火星および水星へフライバイ • マリナー3および4は火星の最初のフライバイを目指した同一の宇宙船 • 月のクレータと同様のクレーターの発見 • 極冠の霜

  26. マリナー6＆7 • 打ち上げ1969年2月24日(マリナー6) 1969年3月27日(マリナー7) フライバイ 1969年7月31日(マリナー6) 1969年8月5日(マリナー7) デジタルテープレコーダー、赤外線分光計および放射計、紫外線分光計 • 赤道および南極の上を通り過ぎて、火星の大気および表面を分析 • 表面上の暗い特徴が運河でなかったことを示した

  27. マリナー９　初の火星オービター • 打ち上げ 1971年5月30日 • 到着 1971年11月13日 サイエンス機器: 赤外線分光計および放射計、紫外線分光計 • 到着時惑星全体を覆う大きな砂塵嵐が一か月継続 • 予想と異なる惑星表面の解明 • 巨大な火山、 • 表面を横切る4,800キロメータの壮大な峡谷 • 古代の河床の痕跡 • フォボスとデイモスという火星の月の最初のクローズアップ

  28. バイキング１＆２号　初めての火星着陸 • 打ち上げ: 1975年8月20日(バイキング1) 1975年9月9日(バイキング2) 到着: 1976年6月19日(バイキング1) 1976年8月7日(バイキング2) 高解像度カメラ、水蒸気観測機、表面の熱測定 • ランダー 着陸: 1976年7月20日(バイキング1) 1976年9月3日(バイキング2) • 原子力電池によって長期間活動可能となった 生物検出のためのガスクロマトグラフ/質量分析計、X線蛍光分光計、地震計、気象測定装置、ステレオカメラ、土壌の測定、火星の大気の組成 • 着陸地はChryse Planitia(金の平原)の西部斜面上（一号）ユートピアPlanitia(２号） • 火星表面のデータを集めるとともに生命の痕跡を探すミッション • 生命は見つからなかった

  29. マーズ・グローバル・サーベイヤー • 1996年11月7日打ち上げ 1997年9月12日到着 • 高解像度カメラ、熱放射分光計、レーザー高度計; 磁力計/電子反射率計、ＵＳＯ • 20年ぶりの火星ミッション 1999年3月から１火星年（2地球年）火星全体の表面撮影 • 惑星の表面、あるいはその表面の近くに、現在液体の水の現在の源があるかもしれないことを示唆する溝および土石流特徴を捉える

  30. マーズ・パスファインダー • 1996年12月4日打ち上げ: 1997年7月4日到着 • パラシュートによって下りた後エアバッグで着陸した • 3台のカメラ • 土の磁気特性を測定する磁力計 • 風向風速計 • 大気の構造を測定する気象学パッケージ • プロトン及びヘリウムイオンによるX線分光計

  31. 2001マースオデッセイ • 2001年4月7日発射: 2001年10月24日到着 放射画像システム(テミス)、ガンマ線分光計(GRS) 、放射線測定装置 • 惑星の表面の構成を決定し、水および地面の下の氷を遠隔探査 • 火星の地表面の下の炭酸塩の量を調査→　海はあったかもしれないが長くは続かなかった

  32. 2003 Mars Exploration Rover Mission • 2003年7月発射 • 2004年1月到着 • パノラマカメラ、小型の熱放射分光計、メスバウアー分光計、アルファ粒子X線分光計 • パスファインダー探索車よりはるかに大きく一日に40メータ移動可能 • 液体の水の存在をはかる測定装置

  33. マースエクスプレス • 2003年6月打ち上げ • 2003年12月到着 高速中性粒子アナライザー、着陸船、高解像度ステレオイメージャ、電波科学、レーダ/高度計、赤外線分光計、フーリエ分光計、紫外線・赤外線大気の分光計 • ＥＳＡ（ヨーロッパ宇宙機関）の衛星＋ランダー • 搭載された7台の科学機器が火星の大気、惑星の構造および地質学を研究 • 着陸船は、チャールス・ダーウィンのビーグル号にちなんでビーグル2と命名。 地表における生物学および化学的分析

  34. 2005-火星偵察機 • 2005年発射予定 • これまでよりさらに詳細な画像を取る • さらにデータリレー衛星として機能し、今後のミッションのデータを地球に中継

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