太陽の外層大気であるコロナは、地球上で約18ヶ月ごとに起こる皆既日食の時のみ姿を現し、狭い範囲でしか見ることができません。これらの現象は、科学者にとって太陽の荒々しい表面を観測する貴重な機会となりますが、今や宇宙の到来を待つ必要はなくなりました。
6月16日（月）、欧州宇宙機関（ESA）は、 Proba-3ミッションが世界初の人工皆既日食を再現したと発表しました。ミッションに搭載された2機の衛星「オカルター」と「コロナグラフ」は、宇宙空間で自律的に一直線に並び、太陽表面を覆い隠してコロナの画像を撮影しました。Proba-3の成功は、太陽データへのアクセスを拡大するだけでなく、衛星編隊飛行の全く新しいレベルを実証するものです。
ESAの発表によると、ベルギー王立天文台の太陽コロナの偏光測定および画像調査宇宙船協会（ASPIICS）の主任研究員、アンドレイ・ジューコフ氏は「画像を見て本当に興奮しました。特に最初の試みで撮影できたからです」と語った。
NASAは2024年12月5日にProba-3ミッションを打ち上げ、オカルターとコロナグラフを太陽周回軌道に投入しました。5月には、2つの衛星がこれまで宇宙船が成し遂げられなかった偉業を達成しました。オカルターとコロナグラフは、地上管制からの介入なしに、宇宙空間でミリメートル（0.04インチ）単位の精度で自律的に位置合わせを行い、数時間にわたって相対位置を維持したのです。
人工日食を作り出すために、2つの衛星は約150メートル（500フィート）の間隔を空けて一直線に並ばなければなりませんでした。これにより、オカルターの直径1.4メートル（4.6フィート）の円盤がコロナグラフの光学機器に8センチメートル（3インチ）の影を落とすことができました。これにより、コロナグラフの視点から太陽の表面が隠され、かすかなコロナを撮影することができました。
「私たちの『人工日食』画像は、自然の日食で撮影された画像と匹敵します」とジューコフ氏は述べた。「違いは、私たちは19.6時間の軌道で1回日食を作り出すことができるのに対し、皆既日食は自然には年に1回程度しか発生せず、ごく稀に2回も発生するということです。さらに、自然の皆既日食は数分しか続きませんが、Proba-3は人工日食を最大6時間維持できます。」
ESAによると、この最初のコロナ画像は、この日食を引き起こすミッションが生み出す貴重なデータを垣間見せてくれるとのことだ。コロナの研究は、いくつかの理由から科学的に価値がある。一つには、コロナは太陽風（太陽から宇宙空間へ放出される荷電粒子の連続的な流れ）と、コロナ質量放出と呼ばれる高磁力プラズマの爆発的なジェットを発生させる。これらの力を観測することは、地球の衛星、通信システム、電力網に影響を及ぼす可能性のある太陽の天候を理解する上で極めて重要である。
Proba-3とその後のコロナ画像ミッションから得られる知見は、科学者が激しい太陽嵐の脅威に備える上で役立つ可能性があります。5月には、米国の複数の機関の参加者が史上初の太陽嵐緊急訓練を実施し、宇宙天気を予測し、重要なインフラを保護する科学者の能力に大きな欠陥があることを明らかにしました。
コロナは、ある科学的な謎の答えを握っているかもしれない。太陽大気の外層であるコロナは、宇宙空間に何百万マイルも広がっているにもかかわらず、どういうわけか太陽表面の約200倍もの温度に達する。専門家たちは、この不可解な現象を「コロナ加熱問題」と呼び、「現代太陽物理学における最も厄介な問題の一つ」と呼んでいる。
ESAによると、Proba-3ミッションは、コロナグラフの光学機器を用いて太陽表面のごく近傍のコロナを観測することで、この謎を解明することを目指している。この最先端の機器は、検出器に到達する迷光の量を低減し、従来のコロナグラフよりも詳細な情報を捉え、より微弱な特徴も検出できるようになる。
ESAの宇宙天気モデリングコーディネーター、ホルヘ・アマヤ氏は発表の中で、「現在のコロナグラフは、太陽コロナを太陽表面のほぼ端まで観測するProba-3にはかないません。これまでは、自然の日食の時しか観測できませんでした」と述べた。
Proba-3 は、貴重な太陽科学の実施に加えて、ESA のレーザー干渉計宇宙アンテナ (LISA) などの将来の複数宇宙船ミッションにとって重要となる自律精密編隊飛行への道を開きます。
Proba-3は約2年間、太陽のコロナを観測し、かつては稀な天体配置の際にしか撮影できなかった画像を撮影します。大量の新たな観測結果は、地球上の生命の源である太陽という、私たちの母なる星についての科学者の理解を飛躍的に深めるはずです。
