太陽観測衛星「ソーラー・オービター」が、まもなく打ち上げられる。このミッションによって初めて太陽の両極の観測が可能になることから、人工衛星に障害を発生させる太陽嵐やコロナ質量放出など、いまだに謎の多い現象の解明に近づくことが期待されている。
TEXT BY DANIEL OBERHAUS
PHOTOGRAPH BY NASA
太陽観測衛星「ソーラー・オービター」が、フロリダ州ケープカナヴェラル空軍基地から2月9日23時3分（日本時間の2月10日13時3分）に打ち上げられる。ソーラー・オービターは、太陽周辺の過酷な環境に近づく周回軌道に乗り、これからの7年間を過ごす予定だ。
このミッションによって、史上初めて太陽の両極を観測することが可能になり、反転する太陽の磁場を理解するうえで重要な情報が得られるだろう。プラズマを爆発的に放出する太陽嵐は人工衛星に障害を発生させ、電力網を混乱させる可能性があるが、この太陽嵐の原因を明らかにするうえでも役立つはずだ。
NASAの探査機の重要なサポート役に
ソーラー・オービターによる太陽探査ミッションは、約20年前から欧州宇宙機関（ESA）が先頭に立って進めてきた。ソーラー・オービターは、2018年に打ち上げられた米航空宇宙局（NASA）の太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」を補完する役割を担う。パーカーは、これまでのどの宇宙船よりも太陽に接近することが見込まれている。
パーカーはミッション開始からわずか1年で、期待の4倍を超える量の太陽環境に関するデータを科学者に提供しているのだと、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所およびパーカー・プロジェクトの科学者で、太陽物理学者のヌール・ラウアフィは語る。「わたしたちは宇宙の未探査領域に挑んでいます」と、ラウアフィは言う。「あらゆる観測に発見が潜んでいるのです」
ソーラー・オービターには、太陽を直接撮影できる6つの計器を含む10の観測機器が搭載され、パーカーの膨大なデータを補強することになる。パーカーは太陽の非常に近くまで接近するため、カメラのセンサーがその高熱に耐えられない。このため、太陽を撮影できないパーカーにとっては、ソーラー・オービターの観測機器は極めて重要な助けになる。
とはいえ、パーカーにもソーラー・オービターにも、磁場やプラズマ放出、太陽の大気、またはコロナからの不規則に発生する高エネルギー粒子のバーストといった太陽周辺の環境を研究するための機器一式が装備されている。
太陽風の謎が解き明かされる？
パーカーと比べるとソーラー・オービターは、太陽から少なくとも約4,200万kmの距離を保って周回する。太陽系で太陽に最も近い水星の公転軌道のすぐ内側で、この過酷な環境でソーラー・オービターは500℃以上の温度と、太陽から放出される高エネルギーの粒子に晒されることになる。
ソーラー・オービターの機器は放射線硬化で耐熱加工を施されており、耐熱シールドで高熱から保護される。耐熱シールドはドアで覆われており、そのドアが定期的に開くことで、搭載された機器が太陽を撮影できる。
ソーラー・オービターの遮熱板は平均的な駐車スペースの約半分の大きさで、現代と古代の両方の技術が使われている。遮熱板の最も外側の層は、1mm足らずの厚さのチタンストリップで、太陽に面する側には動物の骨を炭化させたものがコーティングされている。これは先史時代に洞窟の壁画に使用されたものと同じで、その特性は宇宙船から熱を放散するうえでも非常に優れている。
ソーラー・オービターの計器科学者であるダニエル・ヴェルシャレンは、太陽のコロナから絶え間なく流出するプラズマである太陽風について、何が明らかになるか特に興味があるという。
このプラズマ内の粒子は、時速160万km以上の速度に達することがあるが、太陽の大気がどのように粒子をこれほど高速まで加速できるのかは、まだ解明されていない。太陽風は宇宙の天気に常に影響を与える存在で、地球の気温のようなものだ。太陽風は強かったり弱かったりするが、常に宇宙に存在する。
「コロナ質量放出」に迫れるか
そして地球でときに極端な気象現象が発生するように、太陽でも極端な現象が発生する。「コロナ質量放出」と呼ばれるこのような太陽嵐は、太陽風の速度をはるかに上回る速度で10億トン以上のプラズマを宇宙に放出する。
この太陽から放出される質量をもつ衝撃波は、同時に独自の磁場をもつ。そして、プラズマが地球へ向けて放出されると、マレットで銅鑼（どら）を叩いたときのような影響が出る。プラズマ波が地球に到達すると、地球の磁場（地磁気）にその波紋が広がり、「磁気嵐」が発生する。
地球の大気と磁気圏が高エネルギーの太陽粒子を消散し、太陽がプラズマを放出するたびにわたしたちががんになるのを防いでいる。そして、磁場の衝突で生成された電流が大気中を移動すると、地球の両極に青緑色の光が揺らめく美しいオーロラが出現する。
コロナ質量放出がある程度強力な場合は、地面に電流が生じて電力網を破壊する可能性がある。地磁気嵐は、大気を加熱することで地球のGPS衛星に大混乱をもたらし、抗力が生み出され、衛星がプログラムされた軌道を外れる原因にもなる。
コロナ質量放出は地球上に多くの問題を引き起こす可能性がある一方、人間をがんから守る強い磁場が存在しない月や火星に宇宙飛行士を派遣したいと考える宇宙機関にとっても、大きな懸念材料になる。太陽のプラズマ波のひとつに晒されると、一度に30万枚の胸部X線撮影を受けたのと同レヴェルの放射線に晒される可能性がある。これは致死放射線量をはるかに超える量だ。
「太陽から得られるすべての情報から、太陽の活動が地球へ及ぼす影響を理解し、現時点ではほぼ予測不可能な事象から少しでも人間を守れるようになることを願っています」と、欧州宇宙機関でソーラー・オービター科学オペレーションを指揮するジェイン・ルフォートは言う。
人類の歴史を通して、太陽は神秘と畏怖の対象だった。ソーラー・オービターの打ち上げで、太陽の理解に少しは近づくことだろう。
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February 09, 2020 at 04:30PM
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