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JUICE木星氷衛星探査計画ガニメデ周回衛星

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JUICEとは

太陽系創世記と地球外生命体を探る史上最大級のグレートジャーニー4 JUICE:JUpiter ICy moons Explorer

ESA(欧州宇宙機関)が主導する大型木星氷衛星探査計画であり、欧州各国をはじめ、日本や米国が参加する史上最大級の国際太陽系探査計画です。2023年に打ち上げ、2031年に木星系に到着、2034年に衛星ガニメデの周回軌道への投入が予定されています。探査機の開発から15年以上、打ち上げから10年以上におよぶ、まさに現代宇宙探査の「グレートジャーニー」です。

なぜ木星とその衛星なのか?

太陽系の起源の謎を解明

我々の太陽系がどうやってできたのか?地球に水や大気がどうやってもたらされたのか?その謎に迫るヒントが、じつは木星にあります。
木星は地球の300倍の質量を持つ、太陽系最大の巨大ガス惑星です。木星はその巨大な重力によって、太陽系の姿を”デザイン”した最重要惑星であることがわかってきています。木星が誕生したことによって、地球も誕生し、海や大気の成分も地球にもたらされたのです。では、その肝心の木星はいつどうやってできたのでしょうか?その謎に迫るのが JUICE 探査です。
木星は外から見ると巨大なガスのかたまりです。原始の木星を作った材料物質はぶ厚いガスの下にあり、直接これを調べることは困難です。一方、木星の衛星には、木星形成当時の材料物質が”化石”のように残っていることが期待されます。JUICE探査機は、木星の衛星たちを調べることで太陽系と地球の成り立ちに迫ります。

生命存在可能性の探求

木星の衛星は一見氷のかたまりのように見えますが、その内部は木星の重力による変形や、岩石に含まれる放射性元素によって加熱されています。加熱が十分であれば、氷が溶けて内部に液体の海が存在することも可能です。衛星エウロパやガニメデには、そのような内部海があるのでしょうか?また、内部海の環境は、地球の海と似ているのでしょうか?
これらの問いへ答えることは、地球外生命の存在可能性の探求に直結する課題であり、JUICE探査が目指す目標の一つです。

太陽系最強の加速器

木星は驚くほどダイナミックな惑星です。目に見える大気だけでなく、目に見えない強力な磁場も高速で回転しており、刻一刻、形を変えて変動しています。木星は太陽系で最も強力な磁場を持ち、木星周辺のプラズマを猛烈に加速しています。そして、地球数個分以上の大きさのとてつもないオーロラが発生しています。
このような現象はどうやって起きているのでしょうか?地球で起きる現象をはるかに凌駕するスケールでダイナミックに変動する木星。その全貌解明もJUICE探査機が行うことです。

JUICEのサイエンス

About Jupiter木星とその個性的な衛星たち About Jupiter木星とその個性的な衛星たち

JUICE 木星 アイコン木星

太陽系最大の惑星。地球の300倍以上の質量を持ち、その巨大な重力で太陽系初期に地球や他の惑星の配置を決定した最重要惑星。ただし、その形成過程には謎が多い。JUICEでは大気組成やその運動、木星の磁場、周辺のプラズマ環境などを調べる。

JUICE イオ アイコンイオ

ガリレオ衛星の中で最も内側の、岩石でできた衛星。太陽系で最も活発な火山活動を有する。木星との潮汐加熱が天体を暖めている。JUICEでは唯一、近接探査を行わないが、火山活動やプラズマ現象を木星周回しながら観測する。

JUICE エウロパ アイコンエウロパ

内部に液体の海、内部海を持つ天体。海底には地球の深海の熱水噴出孔のような生命を育む環境が存在する可能性もある。表面は氷の地殻で覆われ流動している。JUICEでは近接探査を行い、内部海や氷の組成、地質活動の有無を調べる。

JUICE ガニメデ アイコンガニメデ

太陽系最大の衛星。内部に液体の海を持つ可能性がある。約20億年前までは活発な地質活動があった可能性が高いが、現在の状態は不明。衛星では唯一、地球のような金属核による磁場をもつ。JUICEの主な探査対象で周回探査を行い、内部海の有無やその組成、地質活動史、磁場の変動や成因などを調べる。

JUICE カリスト アイコンカリスト

今回の探査の中で最も外側の衛星。ほとんど地質活動を経験せず、太陽系初期の原始木星を作った材料物質が化石のように残ると期待される。JUICEでは30回以上の近接探査を行い、氷の組成や内部状態などを調べることで、木星形成当時の情報を得る。

SPACE CRAFT JUICE探査機について SPACE CRAFT JUICE探査機について

JUICE探査機

太陽から遠い木星でも太陽電池で駆動する探査機システム、木星の厳しい放射環境を堪える設計など、JUICE探査機には、木星探査を可能にする多くの先端技術がつまっています。

重量(推進薬質量): 約2900kg
全ペイロード(観測機器)質量 : 219kg
ペイロード電力 : 180W
電力源 : 太陽パネル800W
ハイゲインアンテナ : 3.2m&Ka band
軌道変換能力 : 2700m/sec
放射線レベル : 240krad/10mm
ダウンリンク : 1.4Gbit/day 以上

搭載観測機器
credit:e.g courtesy Airbus DS

搭載観測機器

JUICE には国際公募によって選定された 11 の観測機器が搭載される予定です。11の搭載観測機器提供チームのうち、4つの機器 (RPWI、GALA、 SWI、 PEP/JNA) については、日本からハードウェアの一部を提供する事になっています。また、2 つの機器(JANUS、 J-MAG)については、日本の研究者が共同研究者として参加することになっています。

搭載機器一覧

宇宙研 / JAXA からの機器参加 : ★ 情報通信研究機構からの機器参加 : ☆ 日本人研究者の参加 : ◯

機器名

主任研究者[所属]

JANUSJobis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator可視分光映像カメラ春山純一 [JAXA]
MAJISMoons And Jupiter Imaging Spectrometer可視・近赤外撮像分光計
☆ ◯SWISubmillimetre Wave Instrumentサブミリ波観測器笠井康子 [NICT]
UVSUV Imaging Spectrograph紫外線撮像分光計
RIMERadar for Icy Moons Explorationレーダーサウンダ
3GMGravity and Geophysics of Jupiter and Galilean Moons重力観測機
★ ◯RPWIRadio and Plasma Wave Investigations電波・プラズマ波動観測器笠羽康正[東北大]
★ ◯PEPParticle Environment Packageプラズマ環境観測パッケージ淺村和史[JAXA]
J-MAGMagnetometer for JUICE磁力計松岡彩子[京都大]
★ ◯ GALAGAnymede Laser Altimeterレーザ高度計塩谷圭吾[JAXA]
PRIDEPlanetary Radio Interferometer and Doppler Experiment惑星電波干渉計および
ドップラー実験

Schedule JUICE探査スケジュール Schedule JUICE探査スケジュール

2023年にアリアン 5 ロケットで打ち上げ、2031年に木星系に到着、2034年に木星の衛星であるガニメデ周回軌道に投入され、2035年にミッション(探査)を完了する予定です。打ち上げまでの期間には、探査機に搭載される測定器を総力をあげて開発します。

2031年の木星系到着から、2034年のガニメデ周回軌道投入までは、エウロパに2回、カリストに30回以上の近接通過(フライバイ)観測を行います。ガニメデ周回時には、地表からの高度 500 kmにまで近づき詳細な観測を行う、世界初の氷衛星の周回機となる予定です。

2012年〜 探査機の開発・製作 > Scroll 2023年 打ち上げ アリアン5 2031年 木星軌道突入 2034年 ガニメデ周回軌道投⼊ 2035年 ミッション終了

・搭載機器の研究開発
・航行軌道の検討
・科学目標の精査

⽊星へ巡航
地球→地球→⾦星→地球→地球→⽊星

⽊星大気・磁気圏観測
・木星大気構造、成分、運動
・木星磁気圏ー磁気回転体
・巨大加速器
・木星系のリモート観測
・木星の大気・プラズマ磁気圏のダイナミックスの観測
・木星と衛星系との相互作用の観測

カリストフライパイ
・カリストの地質活動、表面物質、内部の探査
・木星系を作った材料-原始太陽系の始原物質の理解

エウロパフライバイ
・エウロパの地質活動、表面物質、内部の探査
・エウロパ地下海からの海水噴出活動の観測
・生命生存可能性の探査

ガニメデ周回観測
・全球地質・表面物質マッピング
・ガニメデ内部構造の精査と地下海の存否の解明
・現在の地質活動の有無の解明
・ガニメデおよび木星系の形成進化史
・周辺プラズマ環境と木星磁気圏との相互作用

credit:NASA

JUICE - スケジュール

JUICE-JAPAN 独自の科学研究グループJUICE-JAPAN JUICE-JAPAN 独自の科学研究グループJUICE-JAPAN

JUICE-JAPAN

JUICE探査という機会を最大限に活かして、欧米とも異なる視点で”太陽系創世記”の完成を目指すため、日本では独自の科学研究グループを構築します。これが JUICE-JAPAN です。
JUICE-JAPAN には、JUICE 探査機に搭載される機器を開発する研究者だけでなく、惑星形成理論や惑星物理を専門とする惑星科学者、望遠鏡を使った天文観測を専門とする天文学者、さらにはプラズマ・磁場を調べる宇宙空間物理学者、水と岩石の化学反応を調べる地質・地球化学者などが含まれています。世界的に見てもユニークな、オールジャパンの研究体制です。このような研究グループは、JUICE 探査完了後も、新たな学問分野を創成するための萌芽となることが期待されます。
現在、JUICE-JAPAN に関係する研究者は 110 名を超え、JAXA宇宙科学研究所をはじめ31の国内の大学・研究機関に所属しています。
国内関係研究者所属機関