NASA の「太陽に触れる」という歴史的なミッションは、激しい塵の衝突に遭遇し、ミッションの科学者を驚かせ、パーカー太陽探査機のますます過酷になる環境に関する興味深い新しいデータをもたらしました。
2018年に打ち上げられたパーカー・ソーラー・プローブは、計画された24回の恒星周回軌道のうち、9回を完了しました。周回を重ねるごとに探査機は太陽に徐々に近づき、主星の太陽風と外殻コロナに関する前例のない科学的観測が可能になります。探査機は最終的には太陽の強烈な熱と放射線に屈することになりますが、それまでにはあと4年かかる見込みです。
まだミッションの初期段階ですが、探査機の作業環境は次第に過酷になり始めています。高速で飛行する探査機に微粒子が次々と衝突し、プラズマ爆発やデブリ雲が発生しています。絶え間ない衝突は探査機とその作業能力に測定可能な影響を与えていますが、科学者たちはこれらの影響がミッションを脅かすことはないと予想しています。これらの研究結果は、今週後半にピッツバーグで開催されるAPSプラズマ物理学部門の第63回年次会議で発表される予定です。
パーカー太陽探査機が惑星間塵に遭遇し、それが科学的測定に影響を及ぼす可能性は予測されていました。ボイジャー探査機などの他の宇宙船も同様の環境に遭遇しましたが、パーカーミッションの科学者たちは、衝突の多さと激しさ、そしてプラズマ爆発とそれに伴う探査機への損傷（この時点では軽微であったとしても）を予想していませんでした。朗報は、これらの観測が新たな科学的成果を生み出すと同時に、パーカーが耐震性を備えて設計されていたことを証明していることです。
「これらの観測は『嬉しい驚き』です。衝突爆発によって非常に高密度の物質雲が生成され、太陽風の基本的な物理現象が、他の方法では不可能な方法で観測できるのです」と、コロラド大学大気宇宙物理学研究所の研究科学者、デビッド・マラスピナ氏はメールで説明した。「また、これまでの衝突はパーカー・ソーラー・プローブ宇宙船の大部分に設計された塵の衝突シールドを突破するほど大きくなかったという点でも『嬉しい驚き』です」
NASAはこの調査を特に要請しました。探査機から新たに記録されたデータに基づき、壊滅的な塵による被害の予測を検証するためです。チームは、最も大きな塵の衝突、つまり「最も多くのエネルギーを放出し、宇宙船の測定を最も深刻に妨害し、そして最も多くの宇宙船の破片を（除去する）もの」を調査しました、とマラスピナ氏は説明しました。
超高速衝突の証拠は、探査機の磁場センサーと搭載カメラによって記録されました。問題の塵は非常に小さく、直径2～20ミクロン、つまり人間の髪の毛の太さの4分の1にも満たない大きさです。しかし、問題は粒子の大きさではなく、探査機に衝突する速度です。
パーカー・ソーラー・プローブは、これまでに建造された人工物の中で最速であり、太陽中心速度（太陽に対する相対速度）は時速40万マイル（時速64万4000キロメートル）に達します。時速7000マイルを超える速度で塵の粒子がプローブに衝突し、接触すると蒸発し、イオン化します（イオン化は原子がイオンと電子に分離することで起こり、プラズマと呼ばれる奇妙な物質状態になります）。その結果生じるプラズマ爆発は1000分の1秒未満しか持続せず、最大の爆発では探査機から漂い去るデブリの雲が発生します。
研究チームはパーカーの電磁環境におけるこれらの乱れを検出したが、衝突の証拠はデータのアーティファクトの形で他の場所でも確認された。衝突中に金属片や塗料の破片が剥がれ落ち、この破片が探査機の航行カメラや科学カメラが撮影した画像に縞模様を作り出している。
衝突の総数は数万回に上り、マラスピナ氏によると、探査機は平均12秒ごとに超高速の塵粒子に衝突される激しい期間を耐えてきた。ほとんどの衝突では破片や高密度のプラズマ雲は生成されていないが、チームはパーカーが太陽を最初の8周回する間に発生した約250回の非常に高エネルギーの衝突を特定することに成功した。
衝突の規模が拡大しているのは、パーカー・ソーラー・プローブの速度に関係している。マラスピナ氏はこれを豪雨の中を運転することに例え、「スピードを上げるほど、雨がフロントガラスに激しく当たる」と述べた。それでもなお、パーカーによる太陽系内部の塵の密度測定では、予想以上に多くの塵が存在することが明らかになったと、マラスピナ氏は付け加えた。
これまでのところ、衝突は探査機に壊滅的な損傷を与えていません。パーカー太陽探査機は厚さ4.5インチ（11.43cm）の炭素複合材シールドを備えており、外気温が華氏2,500度（摂氏1,377度）近くまで達しても耐えられるため、これは大きなメリットです。とはいえ、高エネルギー粒子観測機器は劣化し始めています。衝突によって機器に穴が開き、「太陽光が機器の高感度検出器に届き、ノイズレベルが上昇している」とマラスピナ氏は説明します。しかし、彼は心配していません。塵の密度が高いことを考慮しても、「壊滅的な故障の可能性に関する最新の予測によると、パーカー太陽探査機は計画されている24周回軌道をすべて周回できる確率は高いものの、100%ではない」と述べています。
これは素晴らしいニュースだが、最悪の事態はまだこれからだ。パーカー探査機は最後の3周回で太陽表面から612万キロメートル（380万マイル）以内に接近し、その時点で耐熱シールドが真の試練を受けることになる。待ちきれない。
さらに：この新しい金星の画像は実際には存在しないはずです。
