天王星オービターと探査機

NASA_Uranus_orbiter_and_probe

ウラヌス オービター アンド プローブは、天王星とその衛星を研究するオービターミッションのコンセプトです。オービターは、天王星の大気を特徴付けるために大気探査機も展開します。この概念は、 NASAにとって潜在的な大規模な戦略的科学ミッションとして開発されています。現在の提案は、2044 年に天王星に到着できるように、木星での重力アシストを備えたFalcon Heavy使い捨てロケットを使用して 2031 年に打ち上げることを目標としています。科学フェーズは 4.5 年続き、それぞれの複数のフライバイが含まれます主な月。
天王星オービターと探査機
ボイジャー 2 号 からの天王星とその 5 つの主要な衛星の画像のモザイク
ミッションの種類
天王星オービター
オペレーター NASA ミッション期間
クルーズ: 13.4 年科学段階: 4.5 年
宇宙船の特性
打ち上げ質量
7，235kg (15，950ポンド)
乾燥質量
2，756kg (6，076ポンド)
ペイロード質量
60.5 kg (133 ポンド) プラス 19.7 kg (43 ポンド) 大気プローブ
寸法
高さ: 7.1 m (23 フィート)直径: 5 m (16 フィート) 未満 力 3 台の Mod1 次世代ラジオアイソトープ熱電発電機から 735 W (0.986 hp)
ミッションの開始
発売日
2031年（予定）
ロケット
ファルコン ヘビー エクスペンダブル(案)
打ち上げ場所
ケープカナベラル AFS
地球 のフライバイ（重力アシスト）
最接近 2033年 距離
450キロ（280マイル）
木星 のフライバイ（重力アシスト）
最接近 2035年 距離
370，000 km (230，000 マイル)
天王星オービター
軌道挿入
2044 (提案)
天王星大気探査機
大気圏突入
2045 (提案)
太陽系探査プログラム
 エウロパクリッパー
エンケラドゥス・オービランダー    ミッションのコンセプトは、エンケラドゥス オービランダーに先立ち、2023 ～ 2032年の惑星科学十年調査で最優先のフラグシップ クラスのミッションに選ばれました。 氷の巨人に関する同じ科学的目標の多くに対処するネプチューン・オービター・ミッション・コンセプト、ネプチューン・オデッセイも検討されたが、ロジスティクスとコストの理由から、天王星へのミッションが好まれた.
コンテンツ
1 バックグラウンド
2 重要な科学的問題
2.1 由来・インテリア・雰囲気 2.2 磁気圏 2.3 衛星とリング
3 ミッションの詳細
3.1 オービター機器 3.2 大気プローブ機器
4 こちらもご覧ください
5 参考文献

バックグラウンド
詳細情報:天王星の探査
ボイジャー 2 号は、天王星系を訪れた唯一の宇宙探査機であり、1986 年 1 月 24 日にフライバイを完了しました。2011 年から 2022 年の惑星科学十年調査では、火星になるものの背後にある氷の巨人にフラグシップ クラスのオービター ミッションを推奨しました。 2020ローバーとヨーロッパ クリッパー. 現在、氷の巨人は太陽系外惑星の一般的なタイプとして認識されており、太陽系における氷の巨人に関するさらなる研究の必要性が高まってい。氷の巨星である天王星と海王星は、ユニークでありながら同等に説得力のある科学的目標と見なされていましたが、ロジスティクスとコストの理由から、天王星のオービターと大気探査機が優先されました。 天王星オービターは、木星と土星(それぞれガリレオとカッシーニ)で行われたフラッグシップ級のオービター ミッションに論理的に従います。
2017年、2023年から2032年の調査に先立って、委員会は20のミッションコンセプトを天王星の3つのシナリオと海王星の4番目のシナリオに絞り込みました. 海王星へのミッションは科学的メリットが大きいと見なされている 。天王星の衛星(ただし、特にアリエルとミランダは海の世界の可能性があります)。また、海王星へのフラッグシップ クラスのミッションが支持される場合、ニュー フロンティアレベルの天王星オービター ミッションのコンセプトを検討する研究もありました。それにもかかわらず、ロケットの入手可能性と利用可能な打ち上げウィンドウを含むコストとロジスティクス上の考慮事項により、2023年から2032年の惑星科学の10年調査では、海王星の類似の提案である海王星オデッセイの代わりに、天王星オービターと探査機が推奨されました。

重要な科学的問題
大気探査機と組み合わせたオービターは、天王星系のあらゆる側面にわたるさまざまな科学的問題に対処します:

由来・インテリア・雰囲気
氷の巨人において、内部から熱圏までの大気循環はどのように機能するのか?
気象レイヤーの 3D大気構造とは?
天王星はいつ、どこで、どのように形成され、移動を含め、熱的にも空間的にもどのように進化し、どのようにして逆行性傾斜角を獲得したのでしょうか?
天王星のバルク組成と深さ依存性は?
天王星には離散層または希薄コアがあり、これは天王星の形成と傾きに結び付けられますか?
天王星の真の自転速度は?

磁気圏
天王星の複雑な磁場を生成するダイナモプロセスは?
天王星の磁気圏のプラズマ源とダイナミクスは何であり、太陽風、天王星の上層大気、および衛星表面とどのように相互作用しますか?

衛星とリング
天王星の大型衛星の内部構造と岩石と氷の比率はどのようなもので、実質的な内部熱源や海洋を持っているのはどの衛星でしょうか?
天王星の衛星の構成と特性は、それらの形成と進化をどのように制約するのでしょうか?
表面はどのような地質学的歴史とプロセスを記録しており、太陽系外の影響者集団にどのように情報を提供できるのでしょうか? 表面は外因性相互作用のどのような証拠を示していますか?
天王星のリングと内側の小さな月の構成、起源、歴史は何ですか?また、それらが現在の形状に彫刻されたプロセスは何ですか?

ミッションの詳細
このミッションの大気探査要素は、雲形成分子の垂直分布、温度成層、および深さの関数としての風速を研究します。2010 年のミッションの設計では、ガリレオ大気探査機の半分以下の 127 kg (280 ポンド) の探査機が想定されていました。後の設計研究では、質量が 30 kg (66 ポンド) で直径が約 0.5 m (20 インチ) の 2 番目のプローブを追加することで、結果が大幅に向上する可能性があることが示唆されました。

オービター機器
オービターは、ベースラインコンセプトで次の機器を搭載することが提案されており、追加の機器が質量、出力、およびコストの制限内にあることが証明された場合に可能です:
楽器
遺産の楽器
遺産の使命
磁力計 メッセンジャー磁力計
メッセンジャー
狭角カメラ
長距離偵察イメージャ(LORRI)
ニューホライズン
熱赤外線カメラ
占い師 月面偵察オービター
ラングミュアプローブと波動
MAVEN ラングミュア プローブ アンド ウェーブ(LPW)
メイヴン
検索コイル磁力計 TRACERSサーチコイル磁力計（MSC）
トレーサー
高速イメージングプラズマ分光計
メッセンジャーエネルギー粒子およびプラズマ分光計（EPPS）
メッセンジャー
静電分析装置 太陽風電子アルファと陽子(SWEAP)
パーカーソーラープローブ
高エネルギー荷電粒子検出器
EPI-Lo パーカーソーラープローブ
可視近赤外イメージング分光計と広角カメラ
ラルフ ルーシー
電波科学実験
超安定発振器
なし（宇宙船通信システムの一部）

大気プローブ機器
大気探査機は、基本概念の一部として 4 つの科学機器を搭載することが提案されています。
楽器
遺産の楽器
遺産の使命
二重焦点質量分析計 イオンおよび中性分析用ロゼッタ オービター分光計(ROSINA)
ロゼッタ
大気構造計器
ホイヘンス大気構造計器(HASI)
ホイヘンス
オルソパラ H 2検出器(開発中)
なし
電波科学実験
超安定発振器
なし（プローブ通信システムの一部）

こちらもご覧ください
天王星の大気
天王星の探査
天王星の月
天王星ミッションの提案
ミューズ
オシアナス（2010年代のニューフロンティアクラスの提案）
オーディヌス
ウラヌス パスファインダー（2010年代のESA Mクラス提案)

参考文献
^ サイモン、エイミー。ニモ、フランシス。アンダーソン、リチャード C. （2021 年 6 月 7 日)。「氷の巨星系への旅：天王星オービターと探査機」 . 2023年から2032年までの惑星科学十年調査のための惑星ミッションのコンセプト。ナサ。2022年5月1日閲覧。
^
Origins， Worlds， and Life: A Decadal Strategy for Planetary Science and Astrobiology 2023-2032 (Prepublication ed.)。ナショナル アカデミー プレス。p。800.ISBN _ 978-0-309-47578-5. 2022年4 月 30 日閲覧。
^ フォウスト、ジェフ （2022 年 4 月 19 日)。「惑星科学の10年は、火星のサンプルリターン、外惑星ミッションを支持する」 . スペースニュース。2022年4月19日閲覧。
^ 「2013 年から 2022 年までの 10 年間の惑星科学のビジョンと航海」. 2021年4月20日閲覧。
^ クリス・ゲブハルト （2013 年 11 月 20 日)。「新しいLarge Upper Stageを介して探索される新しいSLSミッションオプション」 . NASAスペースフライト。
^
ハバード、ウィリアム B. （2010 年 6 月 3 日)。「SDO-12345: Ice Giants Decadal Study」 (PDF) . ナショナルアカデミープレス。全米科学アカデミー。2021 年 5 月 6 日にオリジナルからアーカイブ (PDF)されました。2020年6月22日閲覧。
^
「アイス・ジャイアントの10年前の調査ミッション・レポート」. 2021年4月20日閲覧。
^ 天王星と海王星を再び探索する時が来ました。ローレン・グラッシュ、ザ・バージ。2017 年 6 月 16 日。
^ 氷の巨人を再訪する: NASA の研究では、天王星と海王星のミッションを検討しています。ジェイソン・デイビス。惑星協会。2017 年 6 月 21 日。
^ NASA は、将来の「氷の巨人」のミッション コンセプトの研究を完了します。NASAテレビ。2017 年 6 月 20 日。
^ 「外惑星探査戦略 2023–2032: 目標と優先事項」. 2021年4月20日閲覧。
^ ヘンドリックス、アマンダ R.; ハーフォード、テリーA。バージ、ローラ M.; ブランド、マイケル・T。ボウマン、ジェフ・S。ブリンカーホフ、ウィリアム。Buratti、Bonnie J.; ケーブル、モーガン L.; カスティージョ・ロジェス、ジュリー。コリンズ、ジェフリー C.; ディニエガ、セリナ。ドイツ語、クリストファー R.; ヘイズ、アレクサンダー G.; ホーラー、トリ。ホセイニ、ソナ。Howett、Carly JA; McEwen、アルフレッド S.; Neish、Catherine D.; ヌヴー、マーク。Nordheim、Tom A.; パターソン、G.ウェズリー。パトホフ、D.アレックス。フィリップス、シンシア。ローデン、アリッサ。シュミット、ブリトニーE。歌手、Kelsi N.; Soderblom、ジェイソン M.; ヴァンス、スティーブン D. （2019)。「オーシャンワールドへのNASAロードマップ」 . 宇宙生物学。19 : 1–27. ドイ: 10.1089/ast.2018.1955 . PMID  30346215。S2CID  53043052 . 2021年4月20日閲覧。
^ THE CASE FOR A URANUS ORBITER ， Mark Hofstadter et al. ^ KM さやなぎ、RA ディルマン、AA サイモン、他. ” Small Next-generation Atmospheric Probe (SNAP) Concept “， LPI 2083 （2018): 2262. ロングバージョンの論文: Space Sci Rev ， 216， 72 (June 10， 2020) Small Next-Generation Atmospheric Probe (SNAP) Concept to将来のマルチプローブ ミッションを有効にする: 天王星のケース スタディ。2020 年 6 月 22 日閲覧。 ·