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shw@ep.sci. shw/ shw/pse2012/20120728Watanabe.pdf · PDF file Explorer 1 Launch: February 1, 1958 at 03:48 UTC Launch vehicle: Jupiter-C Decay: March 31, 1970 Mission duration: 111

Oct 03, 2020

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  • 日本の惑星探査機から学んだこと

    渡部重十(わたなべしげと) 北海道大学

    shw@ep.sci.hokudai.ac.jp http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~shw/

  • スプートニク1号 (1957年10月4日) 重量: 83.6kg 打ち上げロケット: R-7 ロケットはソユーズとして現在も使用されている. ~1800回の実績がある.

    50m

  • Explorer 1

    Launch: February 1, 1958 at 03:48 UTC

    Launch vehicle: Jupiter-C

    Decay: March 31, 1970

    Mission duration: 111 days

    Mass: 13.97 kg

    NSSDC ID: 1958-001A

    Orbital elements

    Semimajor axis: 7,832.2 km

    Eccentricity: .139849

    Inclination: 33.24° Orbital period: 114.8 minutes

    Apogee: 2,550 km

    Perigee: 358 km

    Orbits: ~56,000

  • Radiation Belt (放射線帯)の発見

  • 放射線帯 電子 ~10 keV から~1 MeV (バンアレン帯) 陽子 ~1 MeV から~100 MeV

    ス ペ ー ス シ ャ ト ル

    G P

    S

    衛 星

    静 止 衛 星

    衛星「つばさ」 電子

  • 日本のロケットの大型化

    実用衛星の 打ち上げ

    科学衛星の 打ち上げ

    開発中止

    HIIに一本化

    60m

    30m

    日本初の人工衛星(1970年),日本初の実用衛星(1975年),日本初の人工惑星(1985年) 実用衛星・実験衛星・大学衛星: ~200機 (他国からの打ち上げを含む) 科学衛星: 24機(2012年7月)

  • 地球の重力圏を脱して 惑星間空間に出た日本の探査機 •1985年 ハレー彗星探査機「さきがけ」「すいせい」 (フライバイ)(スピン姿勢制御) •1998年 火星探査機「のぞみ」 (フライバイによる加速 オービット→フライバイ)(スピン姿勢制御) •2003年5月 小惑星探査機「はやぶさ」 (ランデブー) (3軸姿勢制御) •2010年5月 金星探査機「あかつき」 (オービット→2015年)(3軸姿勢制御)

  • 「ジャイロ効果」 自転が高速なほど姿勢を 乱されにくくなる現象

  • 火星探査

    ハッブル宇宙望遠鏡

    軌道長半径 1.52368 AU 公転周期 686.98 日 赤道面での直径 6,794.4 km 自転周期 24.6229 時間 大気圧 0.7-0.9 kPa 平均気温 -43℃ 二酸化炭素 95.32%

  • Launch

    Date Name Country Result Reason

    1960 Korabl 4 USSR (flyby) Failure Didn't reach Earth orbit

    1960 Korabl 5 USSR (flyby) Failure Didn't reach Earth orbit

    1962 Korabl 11 USSR (flyby) Failure Earth orbit only; spacecraft broke apart

    1962 Mars 1 USSR (flyby) Failure Radio Failed

    1962 Korabl 13 USSR (flyby) Failure Earth orbit only; spacecraft broke apart

    1964 Mariner 3 US (flyby) Failure Shroud failed to jettison

    1964 Mariner 4 US (flyby) Success Returned 21 images

    1964 Zond 2 USSR (flyby) Failure Radio failed

    1969 Mars 1969A USSR Failure Launch vehicle failure

    1969 Mars 1969B USSR Failure Launch vehicle failure

    1969 Mariner 6 US (flyby) Success Returned 75 images

    1969 Mariner 7 US (flyby) Success Returned 126 images

    1971 Mariner 8 US Failure Launch failure

    1971 Kosmos 419 USSR Failure Achieved Earth orbit only

    1971 Mars 2 Orbiter/Lander USSR Failure Orbiter arrived, but no useful data and Lander destroyed

    1971 Mars 3 Orbiter/Lander USSR Success Orbiter obtained approximately 8 months of data and lander landed safely, but only 20 seconds

    of data

    1971 Mariner 9 US Success Returned 7,329 images

    1973 Mars 4 USSR Failure Flew past Mars

    1973 Mars 5 USSR Success Returned 60 images; only lasted 9 days

    1973 Mars 6 Orbiter/Lander USSR Success/Failure Occultation experiment produced data and Lander failure on descent

    1973 Mars 7 Lander USSR Failure Missed planet; now in solar orbit.

    1975 Viking 1 Orbiter/Lander US Success Located landing site for Lander and first successful landing on Mars

    1975 Viking 2 Orbiter/Lander US Success Returned 16,000 images and extensive atmospheric data and soil experiments

    1988 Phobos 1 Orbiter USSR Failure Lost en route to Mars

    1988 Phobos 2 Orbiter/Lander USSR Failure Lost near Phobos

    1992 Mars Observer US Failure Lost prior to Mars arrival

    1996 Mars Global Surveyor US Success More images than all Mars Missions

    1996 Mars 96 USSR Failure Launch vehicle failure

    1996 Mars Pathfinder US Success Technology experiment lasting 5 times longer than warranty

    1998 Nozomi Japan Failure No orbit insertion; fuel problems

    1998 Mars Climate Orbiter US Failure Lost on arrival

    1999 Mars Polar Lander US Failure Lost on arrival

    1999 Deep Space 2 Probes (2) US Failure Lost on arrival (carried on Mars Polar Lander)

    2001 Mars Odyssey US Success High resolution images of Mars

    2003 Mars Express Orbiter/Beagle 2 Lander ESA Success/Failure Orbiter imaging Mars in detail and lander lost on arrival

    2003 Mars Exploration Rover – Spirit US Success Operating lifetime of more than 15 times original warranty

    2003 Mars Exploration Rover – Opportunity US Success Operating lifetime of more than 15 times original warranty

    2005 Mars Reconnaissance Orbiter US Success Returned more than 26 terabits of data (more than all other Mars missions combined)

    2007

    2007

    2008

    2011

    2012 Aug.

    Phoenix Mars Lander

    Dawn

    Fobos-Grunt

    Yinghuo-1

    MSL Curiosity

    US

    US

    Russia

    China

    US

    Success

    Success

    Failure

    Failure

    [???]

    Returned more than 25 gigabits of data

    Mars Missions

  • 南極で発見された

    火星からの隕石(ALH840010) 1996年

    ●卵形,チューブ型の構造 大きさは20~100nm(0.00002~0.0001mm),直径0.1mm ●有機物の存在 ●炭酸塩,硫化鉄,酸化鉄の共存 (炭酸塩は36億年前に火星でできた)

    ”痕跡”は化学反応でできる可能性がある.答えをだすには -生命活動の決定的な証拠を見つける -探査機による火星の探査を行う

  • 火星探査機「のぞみ」(1998年打ち上げ) 制御用燃料を含めて541kg 燃料を除いた探査機の重さは256kg,そのうち14種の観測機器の重さは35kg 毎分7.5回のスピンで姿勢の安定を保つ 交信用アンテナが探査機本体に固定されているので,スピン軸は地球に向く 本体/1.6m×1.6m×0.58m ワイヤアンテナの端から端まで52m 太陽電池パドルの端から端まで6.22m

  • NOZOMI搭載観測機器 ~総計15の観測手段~ [巡航期間中に観測] ***成果*** MIC 火星撮像カメラ 日本 月の裏を日本で初観測など UVS 紫外光撮像器 日本 太陽系外の星間風を観測など XUV 極端紫外光撮像器 日本 地球プラズマ圏を初撮像など MDC ダストカウンター ドイツ/日本 恒星間ダストを検出など EIS 高エネルギー粒子計測器 日本 太陽フレア現象を観測など ESA 電子エネルギー分析器 日本 月ウェイクを観測など ISA イオンエネルギー分析器 日本 星間風を観測など IMI イオン質量分析器 スウェーデン 太陽風を長期モニターなど MGF 磁場計測器 日本 太陽風を長期モニターなど OCL 電波科学観測 日本 太陽近傍ガスの詳細観測など

    [火星周回軌道投入後の観測] ***周回では・・・*** PWS プラズマ波動サウンダー 日本 電離層をレーダー探査など LFA 低周波波動観測器 日本 電離層などの擾乱を探査など PET 電子温度プローブ 日本 電離層の電子温度を探査など NMS 中性粒子質量分析器 米国 上層大気の成分を観測など TPA 熱プラズマ分析器 カナダ 電離層の成分の観測など

  • 火星大気と太陽風の相互作用 •火星の磁場を精確に観測 •紫外分光イメージングによる大気の組成や構造の調査 •火星電離圏の組成,構造,温度,プラズマ波の調査 •火星気象(砂嵐,雲,氷の極冠)観測とフォボス,ダイモスの探査 •ダストリングの探査 → 火星の水はどこに消えたのか? 太陽風の影響?

  • 1998年7月4日3時12分にM-V-3号機で打ち上げる. 第3段燃焼で低高度の地球周回軌道に乗せる. 約20分後,第4段燃焼で月遷移軌道に投入.

    27万人の名前

  • 1998年7月4日

  • 1972/3/2

    1973/4/6

    1977/9/5

    1977/8/20

  • 「のぞみ」地球脱出の顛末

    1998年7月4日打ち上げ,月・地球パーキング軌道に 5カ月半滞在 2回の月スウィングバイ後,地球最接近(日本時間の 1998年12年20日の17時10分)にメインエンジン噴射し

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