ジュノー (探査機)

ジュノー Juno
木星に到着したジュノーの想像図
所属	アメリカ航空宇宙局 (NASA)
公式ページ	www.missionjuno.swri.edu
国際標識番号	2011-040A
カタログ番号	37773
状態	運用中
目的	木星探査
観測対象	木星
打上げ場所	ケープカナベラル空軍基地 LC-41
打上げ機	アトラスV 551型
打上げ日時	2011年8月5日 16時25分 (UTC)
質量	3,625kg
発生電力	太陽電池
観測機器
MAG	磁力計
MWR	マイクロ波放射計
Gravity Science	重力測定実験
JEDI	エネルギー粒子検出装置
JADE	オーロラ分布観測実験システム
Waves	電波実験
UVS	紫外線撮像スペクトロメーター
JIRAM	赤外線オーロラマッピング装置
JunoCam	ジュノーカメラ
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ジュノー (Juno) は、中規模の太陽系探査を行うニュー・フロンティア計画の一環として2011年8月5日に打ち上げられたNASAの木星探査機である。当初の打ち上げ予定は2009年6月だったが、予算の都合により延期された。2016年7月5日には木星の極軌道への投入に成功した。今後は木星の組成、重力場、磁場、極付近の磁気圏の詳細な調査を行う予定である。

ジュノーには、木星の衛星を発見したことで知られるイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイを記念するプレートと、ローマ神話の神ジュピターとその妻ジュノー、およびガリレオを模したLEGO人形3体が搭載されている^[1]。

概要[編集]

ジュノ―は2005年6月9日にニュー・ホライズンズに続くニュー・フロンティア計画の一環として採択された木星の探査を行う宇宙探査機である。木星の調査はこれまで多く望まれていたが、一度も承認されていなかった。また類似している探査計画も採択されることはなかった。より探査内容が限定された内部構造と木星の内部動的進化（INSIDE Jupiter）案のエウロパオービターは2002年に中止された。最大の調査規模であったこのミッションは2000年代初頭に進行中であったが、資金の問題によりESAのJUICEに変更された。

ジュノーは2011年8月5日、アトラスVロケットで打ち上げられた。 2012年8月30日、地球スイングバイへ向けた最初の軌道修正が行われたが、エンジンの噴射後に推進剤の圧力が想定より高くなるトラブルが発生したため2度目の軌道修正を延期した^[2]。10日後の同年9月14日に2度目の軌道修正が行われた^[3]。2013年10月9日、ジュノーは地球表面から558kmまで接近し、スイングバイで時速12万6000kmから時速14万kmに加速した。最接近の10分後ジュノーは何らかの故障を検知してセーフモードになり10月11日までこの状態が続いたが、軌道の変更自体は成功しジュノーは木星へ向かう軌道に乗った^[4]。2016年7月5日に木星を周回する軌道に入った^[5][6]。53日間の軌道を3度周回し、2016年12月11日にサイエンス軌道と呼ばれる14日間の極軌道に入る予定だった。しかしジュノーのメインエンジンに問題があると懸念されたため、12月11日の軌道投入を中止し、ジュノーは木星の探査活動を53日間の軌道上で行うこととなった。今回のミッションは、木星の起源と進化を明らかにすることで、太陽系の始まりについての理解を深めることが目的とされている。

2017年2月18日、NASAはジュノーが同年2月2日に木星の南極上空を通った際に撮影した木星の写真を公開した^[7]。

ジュノ―は木星での37回の周回を終え、2018年2月に終了する予定だったが、NASAは2021年7月までのジュノーの運用期間延長を承認した^[8]。現在、ジュノーには運用終了からデータ解析を含めたミッション終了の2022年までの資金が提供されており、これによってジュノーは主要な科学目的を達成することができる 。ジュノーは、任務を終えたとき意図的に木星の大気圏に突入させ処分することになっている。これは、ジュノーに付着している地球の微生物を生命の存在の可能性があると考えられるエウロパに持ち込み、エウロパの環境を汚染してしまう危険性を排除するためである^[9]。

年譜[編集]

• 2011年8月5日 アトラスVロケットで打ち上げ。
• 2012年8月30日 地球スイングバイへ向けた1回目の軌道修正^[2]。
• 2012年9月14日 地球スイングバイへ向けた2回目の軌道修正^[3]。
• 2013年10月9日 地球スイングバイ^[4]。
• 2016年7月5日 木星の極軌道に入る。
• 2017年2月18日 ジュノーが撮影した木星の写真がNASAによって公開。
• 2021年6月8日 ガニメデへ接近し、フライバイ探査^[10]。
• 2021年7月30日　軌道を離脱させ木星の大気圏に突入させて処分予定^[11]。
• 2025年9月 最長でこの頃まで再延長で観測が続けられる予定^[12]。

観測内容[編集]

ジュノ―の主な観測内容は以下である。^[13]

• 木星大気の深部から発せられる熱放射から酸素と水素の比率を観測し、木星の水の量を測定する。木星の形成と太陽系を結びつける有力な説を区別するのに役立つ。
• 木星の核の質量をより正確に推定することで、木星の形成と太陽系を結びつける有力な理論を区別するのにも役立つ。
• 木星の重力場を正確にマッピングし、木星内部の質量分布を評価する。
• 木星の磁場を正確にマッピングし、磁場の起源と構造、そして磁場が木星内部のどれほどの深さで作られているかを評価する。この実験は、ダイナモ理論の基礎物理学の理解にも役立つ。
• 全緯度の100バール(10MPa; 1,450psi)をはるかに超える圧力に対する大気組成、温度、構造、雲の不透明度、ダイナミクスの変化をマップ化する。
• 木星の極磁気圏とオーロラの三次元構造を特徴づけ、探査する。^[14]
• 木星の角運動量に起因するレンズ・サーリング（英語版）歳差運動としても知られる軌道上の慣性系の引きずりの測定^[15][16]や、木星の自転につながる一般相対性理論の効果の新しいテストを行う。^[17]

観測機器[編集]

ジュノ―の科学的目標は搭載された9つの観測機器から得る情報によって達成される。^[18]

名称	画像	英名 (略称)	概要
磁力計		Magnetmeter (MAG)	MAGは木星の内部構造と磁場について調べるための機器である。MAGは磁力線の強さと方向を測定するフラックス・ゲートセンサ2つと磁力センサーの向きを監視するAdvanced Stellar Compass(ASC)で構成されている。MAGはほかの観測機器からの磁場の干渉を防ぐため、太陽パネルの先端に取り付けられている。
マイクロ波放射計		Microwave radiometer (MWR)	MWRは木星の大気の構造、動きのでデータを得るために利用される機器である。また木星に含まれる水の量も測定している。この機器は6つのアンテナで構成されており、それぞれ600MHz, 1.2, 2.4, 4.8, 9.6,22GHz の周波数帯で測定を行う。異なる周波数のマイクロ波放射を測定することにより、内部の様々な層を調べることができる。
重力測定装置		Gravity Science (GS)	GSは木星の重力場を測定し、木星の内部構造を明らかにする機器である。木星の内部構造の変化は木星の重力場に影響を与える。また、ジュノーの軌道にも変化を及ぼし、木星に近づくほどその変化は顕著になる。これを利用し、ジュノーは地球との通信の中で地球上に送信した信号と地球から送られてきた信号のずれにより重力を測定する。地球との通信ではXバンドとKaバンドが用いられている。
エネルギー粒子検出装置		Jovian Energetic Particle Detector Instrument (JEDI)	JEDIは木星の特定の範囲内のエネルギー、角度、イオンの種類（水素、ヘリウム、酸素、硫黄）を検出する機器である。マイクロチャンネルプレートとフォイル層を利用した3つの同一の検出器で構成されている。400keV(キロ電子ボルト)から500keVの電子と20keVから1000keVのイオンを検出できる。
オーロラ分布観測実験システム		Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE)	JADEは木星のオーロラを生み出す電子やイオンを検出するセンサーである。木星のオーロラを生み出すプロセスと木星の磁気圏の3次元地図の作成に役立てられる。4つのセンサーで構成されており、そのうち3つはジュノ―の取り巻く空間の電子を、残り1つは正に帯電する水素、ヘリウム、酸素、硫黄のイオンを識別する。高エネルギー帯を測定するJEDIに比べ、JADEは低エネルギー帯で測定を行う。
電波実験装置		Waves	Wavesは電波とプラズマ波を研究するための機器である。この機器は木星の大気、磁場、磁気圏の間の相互作用を解明し、木星のオーロラの発生機構を明らかにするように設計されている。50Hzから40MHzの無線周波数、50Hzから20kHzまでの磁場を検出する。ダイポールアンテナと磁気サーチコイルの2つの主要センサがある。
紫外線撮像スペクトロメーター		Ultraviolet Spectrograph (UVS)	UVSは木星のオーロラを赤外線で撮影する機器である。JADEやJEDIと組み合わせることでオーロラ、大気に衝突する粒子、惑星全体の磁気圏との関係を理解するために利用される。UVSは70～200ナノメートルの波長範囲における紫外線光子に敏感に反応する。
赤外線オーロラマッピング装置		Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM)	JIRAMは、木星のオーロラや大気を至近距離から観測するために設計された赤外線分光器である。地球の57倍の気圧である雲の上から50～70㎞の深さの大気を探査することができる。ホスフィン、メタン、アンモニア、水を測定する。
ジュノーカメラ		JunoCam	JunoCamはジュノーに搭載されているカラーカメラである。JunoCamは特に一般の人を対象にして搭載されており、ジュノーミッションの科学機器の一つとしては含まれない。JunoCamの広角カメラは1ピクセルあたり最大25㎞の解像度で撮影する。JunoCamで撮られた画像はジュノ―ミッションのwebサイトで公開され一般の人がカラー画像に加工することができるようになっている。木星を取り囲む高エネルギー粒子が電子機器に損傷を与え装置を停止せざるを得ないことが予想されていたが、2020年9月時点でも動作し続けている。

特徴[編集]

木星以遠を調査する惑星探査機としては初めて、原子力電池 (RTG) ではなく太陽電池パネルで電力を得るシステムを採用した^[19]。 木星軌道では地球軌道で得られる太陽エネルギーの4%しか得ることができないため、3枚の大型の太陽電池パネルを展開して必要な電力を確保する。もし、地球軌道で使えば12-14kWの電力が得られるが、木星軌道では486Wの発電量となる^[20][21]。

画像[編集]

• 
  開発中のジュノー。
• 
  ジュノーの打ち上げ。
• 
  ジュノーの観測軌道と木星の放射線帯。
• 
  搭載されたガリレオ記念プレート。

出典[編集]

1. ^ “LEGOフィギュアが木星探査機の乗組員に”. WIRED. http://wired.jp/2011/08/04/legoフィギュアが木星探査機の乗組員に/ 2011年11月3日閲覧。 
2. ^ ^{a b} “Jupiter-Bound Probe's Maneuver in Deep Space Delayed”. SPACE.COM. (2012年9月5日). http://www.space.com/17460-juno-jupiter-spacecraft-engine-maneuver-delay.html 2012年9月6日閲覧。 
3. ^ ^{a b} “Juno's Two Deep Space Maneuvers are 'Back-To-Back Home Runs'”. NASA. (2012年9月17日). https://www.jpl.nasa.gov/news/junos-two-deep-space-maneuvers-are-back-to-back-home-runs 2012年12月24日閲覧。 
4. ^ ^{a b} “NASA Jupiter Probe Recovers from Earth Flyby Glitch”. SPACE.COM. (2013年10月14日). http://www.space.com/23189-juno-jupiter-spacecraft-glitch-recovery.html 2013年10月16日閲覧。 
5. ^ 探査機「ジュノー」、木星上空に到達 2016年07月05日 11時04分読売新聞2016年7月5日閲覧
6. ^ ＮＡＳＡ探査機「ジュノー」、木星到達　構造や磁場観測 2016/7/5 12:03 (2016/7/5 13:05更新) 日本経済新聞2016年7月5日閲覧
7. ^ 木星の南極上空から見た嵐、無人探査機「ジュノー」が撮影 AFP（2017年2月19日）2017年2月19日閲覧
8. ^ NASA Re-plans Juno’s Jupiter Mission NASA (2018年6月7日) 2020年10月25日閲覧
9. ^ “Juno slingshots past Earth on its way to Jupiter”. Iowa Now. (2013年10月7日). http://now.uiowa.edu/2013/09/juno-slingshots-past-earth-its-way-jupiter 2014年2月11日閲覧。 
10. ^ 松村武宏. “木星とガニメデに大接近！探査機ジュノーの撮影データを利用した衝撃的な再現映像”. sorae 宇宙へのポータルサイト. 2021年9月24日閲覧。
11. ^ https://pds.jpl.nasa.gov/ds-view/pds/viewMissionProfile.jsp?MISSION_NAME=JUNO
12. ^ 松村武宏. “NASAが火星と木星で遂行中の探査ミッション2件の延長を発表！”. sorae 宇宙へのポータルサイト. 2021年9月24日閲覧。
13. ^ “Jupiter Awaits Arrival of Juno”. 2020年10月29日閲覧。
14. ^ “Juno Science Objectives”. University of Wisconsin–Madison（英語版）. 2015年9月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月21日閲覧。
15. ^ Iorio, L. (August 2010). “Juno, the angular momentum of Jupiter and the Lense–Thirring effect”. New Astronomy（英語版） 15 (6): 554–560. arXiv:0812.1485. Bibcode: 2010NewA...15..554I. doi:10.1016/j.newast.2010.01.004. 
16. ^ Helled, R.; Anderson, J.D.; Schubert, G.; Stevenson, D.J. (December 2011). “Jupiter's moment of inertia: A possible determination by Juno”. Icarus (journal)（英語版） 216 (2): 440–448. arXiv:1109.1627. Bibcode: 2011Icar..216..440H. doi:10.1016/j.icarus.2011.09.016. 
17. ^ Iorio, L. (2013). “A possible new test of general relativity with Juno”. Classical and Quantum Gravity 30 (18): 195011. arXiv:1302.6920. Bibcode: 2013CQGra..30s5011I. doi:10.1088/0264-9381/30/19/195011. 
18. ^ Jupiter Orbit Insertion NASA 2020年10月25日閲覧
19. ^ “ULA Atlas V launches NASA’s Juno on a path to Jupiter”. NASASpaceflight.com. (2011年8月5日). http://www.nasaspaceflight.com/2011/08/ula-atlasv-nasa-juno-jupiter/ 2014年2月11日閲覧。 
20. ^ “Juno Spacecraft Information”. Spaceflight101.com. http://www.spaceflight101.com/juno-spacecraft-information.html 2014年2月11日閲覧。 
21. ^ “Radiation: Lessons Learned”. ESA. http://sci.esa.int/science-e/www/object/doc.cfm?fobjectid=46360 2014年2月11日閲覧。 

関連項目[編集]

ウィキメディア・コモンズには、ジュノー (探査機)に関連するカテゴリがあります。

• 木星探査
• ガリレオ (探査機)
• 極軌道

外部リンク[編集]

• NASA公式サイト （英語）
• South West Research Institute公式サイト （英語）
• ジュノー - 月探査情報ステーション

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表 話 編 歴 木星探査
オービター	ガリレオ ジュノー
降下探査	ガリレオ プローブ
フライバイ	パイオニア計画 10 11 ボイジャー 1 2 ユリシーズ カッシーニ ニュー・ホライズンズ
計画ミッション	JUICE エウロパ・クリッパー
提案中の計画	ミッション Io Volcano Observer OKEANOS エウロパ・ランダ―（英語版） ラプラス-P（英語版） フライバイ ソーラー電力セイル Uranus Orbiter
中止された計画	ミッション カッシーニ (運用終了時) EJSM 木星エウロパ周回機（英語版） 木星ガニメデ周回機（英語版） 木星磁気圏オービター エウロパ着陸機（英語版） エウロパ・オービター JIMO パイオニアH（英語版） ツィオルコフスキーミッション フライバイ Innovative Interstellar Explorer Neptune Orbiter ニュー・ホライズンズ2号
関連項目	木星探査 木星の大気 ディープスペースネットワーク イオの探査（英語版） 木星の衛星 木星の環 外部太陽系の植民
太字の下線は現役の宇宙機を示す

表 話 編 歴 木星
探査	パイオニア計画（10号 11号） ボイジャー計画（1号 2号） ユリシーズ ガリレオ カッシーニ ニュー・ホライズンズ （ジュノー EJSM）（計画中）
性質	大気 大赤斑 オーバルBA 環
衛星	木星内部衛星群 メティス アドラステア アマルテア テーベ ガリレオ衛星 イオ エウロパ ガニメデ カリスト 不規則衛星 テミスト ヒマリア群 カルポ S/2003 J 12 アナンケ群 カルメ群 パシファエ群 S/2011 J 2 S/2010 J 1 S/2003 J 2 一時的な衛星 串田・村松彗星 ゲーレルス第3彗星 ヘリン・ローマン・クロケット彗星 ラーゲルクヴィスト彗星 (P/1996 R2) シューメーカー・レヴィ第9彗星
太陽面通過	木星の太陽面通過 土星 天王星 海王星 冥王星 木星における太陽面通過 水星 金星 地球 火星 ガリレオ衛星
その他	木星の植民 木星人 木星横断小惑星 木星への天体衝突 木星を扱った作品一覧 木星質量 トロヤ群 木星型惑星
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主なミッション（英語版） (無人・有人)	過去 COBE アポロ11号 マーキュリー3号 マーキュリー6号 マゼラン パイオニア10号/11号 ガリレオ GALEX GRAIL WMAP スペースシャトル LADEE（英語版） メッセンジャー オポチュニティ カッシーニ アクエリアス（英語版） マーズ・エクスプロレーション・ローバー ドーン RHESSI ケプラー スピッツァー ヴァン・アレン帯探査機 現在 運用中 ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 MRO マーズ・オデッセイ ニュー・ホライズンズ 国際宇宙ステーション ハッブル宇宙望遠鏡 ニール・ゲーレルス・スウィフト テミス GOES 14 ルナー・リコネサンス・オービター GOES 15 SDO ジュノー マーズ・サイエンス・ラボラトリー 年表（英語版） キュリオシティ NuSTAR ボイジャー1号/2号 WISE MAVEN MMS（英語版） OSIRIS-REx TESS インサイト ルーシー マーズ2020 将来 JPSS（英語版） XRISM ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡 小惑星リダイレクトミッション NISAR（英語版） エウロパ・クリッパー
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注目された主な小惑星	2016年に地球に接近した小惑星の一覧 2013 TX68 252P/LINEAR 2016 EU85 (469219) 2016 HO3 2016 PQ
惑星	発見された主な太陽系外惑星 HD 19467 b 2MASS J2126-8140 BD+20 594b Pr 0211-c TRAPPIST-1b TRAPPIST-1c TRAPPIST-1d ケプラー1229b ケプラー1520b ケプラー1638b ケプラー1647b ケプラー20g くじら座V830星b Qatar-3b Qatar-4b Qatar-5b K2-33b HIP 41378 b HIP 41378 c HIP 41378 d HIP 41378 e HIP 41378 f HD 131399 Ab HD 164922 c KELT-11b K2-72b K2-72c K2-72d K2-72e プロキシマ・ケンタウリb おとめ座38番星b うみへび座TW星b OGLE-2007-BLG-349(AB)b グリーゼ536b 太陽系内 プラネット・ナイン(未確認) 自由浮遊惑星 2MASS J1119–1137
その他の発見	BOSSグレートウォール 重力波の初検出 GN-z11 Crater 2 2011 KT19(Niku) おとめ座矮小銀河
太陽系探査での成果	あかつき（金星探査開始） ジュノー（木星周回軌道への投入に成功） ロゼッタ/フィラエ（ミッション終了）
2000―2001―2002―2003―2004―2005―2006―2007―2008―2009―2010―2011―2012―2013―2014—2015—2016―2017…