NASAのパーカー探査機が太陽に人類史上最接近からの観測に成功

2024年12月28日

当記事のリンクにはアフィリエイト広告が含まれています。

クリスマスイブの2024年12月24日、NASAのパーカー・ソーラー・プローブ（Parker Solar Probe）が太陽表面からわずか610万キロメートルの距離まで接近し、人類史上最も太陽に近づいた探査機として新たな記録を樹立した。この歴史的な接近により、太陽コロナの謎の解明に向けた貴重なデータの取得が期待されている。

記録的な接近と驚異的な速度の達成

パーカー・ソーラー・プローブは2024年12月24日午後8時53分（UTC 11:53:48）、人類が作り出した機器として史上最も太陽に近い地点に到達した。探査機は太陽表面からわずか610万キロメートル（380万マイル）という距離まで接近。これは従来の最接近記録をさらに100万キロメートル以上更新する画期的な成果となった。

この驚異的な接近を可能にしたのは、11月6日に実施された金星とのスイングバイ（重力アシスト）だった。金星の重力を巧みに利用したこの手法により、探査機は時速69万2,000キロメートルという、人類が作り出した物体として最高の速度記録を達成。これは2023年9月に自身が記録した時速63万5,266キロメートルをさらに上回る速さだ。この速度を地球上の乗り物と比較すると、最新のLockheed Martin社の戦闘機の最高速度の実に300倍にも相当する。

物理学的な観点から見ると、この速度は光速の約0.06パーセントに達する。これは相対論的な効果を観測するには十分な速度ではないものの、ケプラーの法則に従って、太陽への接近に伴い必然的に加速が生じた結果である。この高速での飛行は、探査機が太陽と金星の間を細長い楕円軌道で周回することで実現された。探査機は金星軌道付近まで外側に移動し、そこで重力アシストを受けることで、さらなる加速と太陽への接近を可能にしている。この精密に計算された軌道メカニズムにより、限られた推進剤で最大限の科学的成果を得ることが可能となっている。

過酷な環境との戦い

パーカー・ソーラー・プローブが直面する環境は、人類が作り出した機器にとって想像を絶する過酷さを持つ。探査機が最接近時に経験する温度は摂氏約980度（華氏1,800度）に達し、これは一般的な家庭用オーブンの最高温度の約4倍にも相当する。しかし、この温度はまだ太陽コロナ全体から見れば比較的穏やかな部分でしかない。コロナ全体の温度は驚くべきことに摂氏110万度（華氏200万度）を超える領域も存在するのである。

これほどの極限環境で探査機が機能し続けるために、NASAのエンジニアたちは革新的な熱防御システムを開発した。その中核となるのが特殊なカーボン複合材で製造された耐熱シールドである。このシールドは探査機の最重要な防御機構として機能し、内部の精密機器を保護している。シールドの性能は極めて高く、探査機の主要な観測機器や制御システムは通常の動作温度である室温付近に保たれている。

しかし、高温だけが探査機の直面する課題ではない。太陽からの高エネルギー粒子の絶え間ない衝突も深刻な問題となる。すでにパーカー・ソーラー・プローブは太陽大気を通過し、コロナ質量放出（CME）という太陽からの大規模な物質噴出現象も経験している。これらの現象は探査機の電子機器や通信システムに重大な影響を与える可能性があり、ミッションの成否を左右する重要な要因となっている。

コロナの謎に挑む

太陽物理学において「コロナ加熱問題」は、数十年にわたって科学者たちを悩ませ続けてきた最も重要な謎の一つである。この現象の特異性は、物理学の基本原理に一見反するかのような性質にある。太陽の中心核から外側に向かうにつれて温度は徐々に下がっていき、表面（光球）では約4,100度（華氏7,400度）まで冷える。しかし、さらに外側のコロナ層では突如として温度が跳ね上がり、驚くべきことに110万度（華氏200万度）を超える領域が存在する。これは、暖炉から離れれば離れるほど温度が上昇するという、直感に反する現象に例えることができる。

パーカー・ソーラー・プローブのミッションは、このパラドックスの解明に重要な役割を果たすことが期待されている。探査機は今回、かつてない近距離からコロナを観測することで、この急激な温度上昇を引き起こすメカニズムの直接的な証拠を捉える可能性がある。科学者たちは、コロナ加熱の原因として、太陽表面で発生する磁場の波動（磁気波）や、微細な磁気リコネクション（磁力線のつなぎ変わり現象）といった複数の仮説を提唱している。