パスファインダーから見た宇宙
1996年12月4日に打ち上げられたNASAの火星探査機マーズ・パスファインダーの位置に立って、星空を見渡します。ロケットから離れた直後に振り返る地球から、7か月後、火星の大気に突入する直前に目の前いっぱいに広がる火星まで。航路は、JPLの航法チームが追跡データから再構成したものです。
いま見えている天体
FROM PATHFINDER| 天体 | 方向(星座) | 距離 | 見かけの大きさ | 明るさ |
|---|
天体名を押すと、その方向に視線を向けます。明るさは等級(小さいほど明るい)の目安です。
この再現について
METHOD航路はJPLの再構成
1997年2月4日から突入の直前(7月4日16時50分 UTC)までは、JPLの航法チームが追跡データから再構成した軌道(JPL Horizonsの「Mars Pathfinder」)をそのまま使っています。火星のそばの最後の3日間は20分ごと、最後の40分は1分ごとの値です。
打ち上げから2月4日までは計算
この2か月はHorizonsにデータがないため、2月4日の位置と速さから、太陽・地球・金星・火星・木星の重力で時間を逆向きに計算しました。1月10日の軌道修正(TCM-1)の速度変化は、地球の上空約190km(2段目が止まる高さ)を打ち上げ70分後に通るように求めました。求めた大きさは秒速31.3mで、発表されている計画値(秒速31.2m)、実績の推定(秒速30.1m)と近い値になりました。2月3日のTCM-2(秒速1.6m)は分けずに、この中に含めています。
計算の確かめ
求めた航路の長さは約4億9740万kmで、NASAの発表「4億9700万km」と合います。地球を離れる速さは秒速3.16km(C3 = 10.0 km²/s²)。突入の直前の位置と速さから火星の重力だけで計算すると、高さ約144km(半径3522.2km)で秒速7.264km・経路角−14.2°となり、発表の秒速7.264km・−14.06°と合います。
火星の衛星フォボスとダイモス
火星のそばの最後の3日間だけ、JPL Horizonsの位置と速さから火星を回る軌道を計算して表示しています(フォボスは6時間ごとの値をつないでいます)。形は実際の形状モデルで、いつも同じ面を火星に向けて回ります。大気に突入する直前には、フォボスから約7,000kmのところを通りました。
星と惑星
7等星までの恒星と88星座の線を使っています。恒星はとても遠いので、探査機から見ても星座の形と位置は地球から見た夜空と同じです。太陽・惑星・月の位置は天文計算ライブラリで日ごとに求め、地球・月・火星は大きく見えるときに表面の画像で描きます。
夜の側から飛び込んだ
最後に目の前に広がる火星が暗いのは、パスファインダーが火星の夜の側から大気に突入したためです。着陸したのは、着陸地点の時刻で午前3時前(現地の太陽時 2時58分)でした。
着陸のようすは旅路のページで
この星空は、大気に突入する約1分前で終わります。パラシュート、逆噴射、エアバッグで弾んで止まるまでの5分間は、旅路のページで、着陸機の加速度計の実際の記録から見られます。
進行方向の2つの基準
視線の「進行方向」は、探査機が進んでいく向きにカメラを向け続ける視点です。太陽基準は、太陽から見た探査機の動きの向きで、太陽のまわりを回る軌道そのものの向きです。火星基準は、火星から見た探査機の動きの向きです。パスファインダーは火星を回る軌道に入らず、そのまま大気に飛び込んだので、最後は火星基準の十字が火星の円盤の中に入ります。
出典
SOURCES- JPL Horizons(NASA/JPL)「Mars Pathfinder Spacecraft」(-530、航法チームの再構成軌道 mpf_crus)、フォボス・ダイモスの位置と速さ
- Vaughan ほか「Navigation Flight Operations for Mars Pathfinder」(AAS 98-145)軌道修正4回の日時と速度変化、突入の経路角
- Braun ほか「Mars Pathfinder Six Degree-of-Freedom Entry Analysis」(AIAA 97-3663)突入の位置・速さ・経路角
- NASA PDS「Mars Pathfinder Mission」打ち上げ・分離・着陸の時刻
- NASA/JPL「Mars Pathfinder Landing」プレスキット(1997年)飛行距離
- NASA「1996 Mars Missions」プレスキットデルタIIの上昇の高さ・時刻
- ESA Mars Express SPICE(形状モデル)フォボス(DLR)とダイモス(P. Thomas)の形。5,120面に作り直して使用
- NASA Blue Marble ・ NASA 3D Resources ・ NASA SVS CGI Moon Kit大きく見えるときの地球・火星・月の表面の画像。地球の雲は、このページ用に作ったもの(観測画像ではありません)
- d3-celestial恒星・星座線のデータ
- Astronomy Engine太陽・惑星・月の位置計算