ジュノー (探査機)

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]。

• 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]。

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]

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。

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]。

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

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• 極軌道

• 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