宇宙探査

ルーシー:太陽系の幼年期を訪ねる旅

Lucyは、木星と軌道を共有するトロヤ群小惑星を初めて間近で調べるため、NASAが2021年に打ち上げた米国の探査機です。複数の小惑星を12年かけて訪れ、色や組成、密度、衛星の違いを比べることで、太陽系初期に惑星の材料がどこで生まれ、どう移動したかを探ります。

Patroclus、Menoetiusと探査機Lucyの想像図。天体間の距離は説明用で、実際の縮尺ではありません
Patroclus、Menoetiusと探査機Lucyの想像図。天体間の距離は説明用で、実際の縮尺ではありません
画像クレジット: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Gutierrez · Public domain · 画像の出典を見る ↗

基本情報

打ち上げ
2021年10月16日
基本ミッション
12年
接近観測する小惑星
8天体

一機の探査機が、遠く離れた11個の小天体をどうやって訪れるのでしょう。Lucyは地球の重力を何度も利用して軌道を組み替えます。2021年10月16日に打ち上げられた、木星トロヤ群を専門に探査する初のミッションで、現在の計画では小惑星帯と二つのトロヤ群にある11個の小惑星を訪れます。

円形太陽電池アレイを展開し、Patroclus–Menoetius連星を通過するLucyの想像図
円形太陽電池アレイを展開し、Patroclus–Menoetius連星を通過するLucyの想像図
画像クレジット: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Gutierrez · Public domain · 画像の出典を見る ↗

化石に由来する名前

Lucyという名は、1974年にEthiopiaで発見された約320万年前のAustralopithecus afarensisの化石に由来します。その化石が人類進化への理解を変えたように、探査機は太陽系の幼年期を明らかにすることを目指します。化石の愛称自体はBeatlesの曲「Lucy in the Sky with Diamonds」に由来し、探査機の名にも音楽とのつながりが受け継がれました。

複雑な航路

Atlas Vで打ち上げられたLucyは、3回の地球フライバイを利用して、木星の前方と後方にある両方のトロヤ群へ向かいます。総距離約64億kmの旅には、小惑星帯で行う2回の予行観測も含まれます。重力アシストを繰り返すことで、非現実的な量の燃料を積まずに多数の目標を訪問できます。

木星とともに回る座標系で、地球重力アシストとL4・L5の目標を結ぶルーシーの12年間の軌道
木星とともに回る座標系で、地球重力アシストとL4・L5の目標を結ぶルーシーの12年間の軌道
加工元: NASA · Public domain · 画像の出典を見る ↗

惑星形成の化石

トロヤ群は、木星の約60°前方と後方にあるL4・L5ラグランジュ領域の近くへ集まっています。巨大惑星が初期に移動した際に捕らえられた、原始的な微惑星かもしれません。色や組成が異なる天体は、もともと別の領域で生まれた可能性を示し、惑星が形成され移動した歴史の復元に役立ちます。

木星と同じ軌道を共有する二つのトロヤ群を描いた想像図
木星と同じ軌道を共有する二つのトロヤ群を描いた想像図
画像クレジット: NASA · Public domain · 画像の出典を見る ↗

探査機と観測装置

Lockheed Martinが製造したLucyは、直径7.3mの円形太陽電池アレイを二枚持ち、全幅は14mを超えます。太陽から約5.7AUでは、得られる電力は約500Wです。指向プラットフォームには高解像度カメラL’LORRI、カラー・赤外分光装置L’Ralph、熱分光装置L’TES、追尾用T2CAMカメラ二台を搭載します。

L’LORRI、T2CAM、L’TES、L’Ralphを載せたLucyの指向プラットフォーム
L’LORRI、T2CAM、L’TES、L’Ralphを載せたLucyの指向プラットフォーム
画像クレジット: NASA · Public domain · 画像の出典を見る ↗

なぜ一つずつ周回しない?

各天体で減速し、周回してから再出発するには、あまりにも多くの燃料が必要です。精密に狙ったフライバイでも、表面の細部、色、温度、質量に関係する重力効果を測れます。地球からの信号には数十分かかるため、探査機は自律的に目標を追尾し、事前に練習した観測手順を実行しなければなりません。

訪問済み・今後の目標

2023年11月、LucyはDinkineshを通過し、接触連星型の小衛星Selamを発見しました。2025年4月には細長いDonaldjohansonを訪れました。現在の計画では2027〜2028年にEurybates、Polymele、Leucus、Orusを、2033年3月にPatroclus–Menoetius連星を訪れます。将来の接近観測は、探査機の状態と航法結果にも左右されます。

2023年にLucyが撮影したDinkineshと、接触連星型の小衛星Selam
2023年にLucyが撮影したDinkineshと、接触連星型の小衛星Selam
画像クレジット: NASA's Scientific Visualization Studio / SwRI · Public domain · 画像の出典を見る ↗

3Dモデルの出典

アプリではLucy by murilo.kleineを、CC BY 4.0に従い、作者名、出典、ライセンスを保持して使用しています。作者自身が科学的に厳密ではないと説明する2019年のコンセプトモデルを、表示向けに簡略化、圧縮、調整しました。縮尺と初期姿勢は説明用で、テレメトリーから再現したものではありません。

金色、シャンパン色、寒色系の素材と柔らかな反射は見やすさを高める表現で、実機の色を厳密に再現したものではありません。

参考資料