超小型衛星による恒星間天体探査

近年，太陽系外から飛来する恒星間天体が地球近傍で相次いで検出されたことで，その素性に注目が集まっている．こうした天体の組成が分かれば，太陽以外の惑星系での惑星形成環境が推定でき，太陽系の普遍性・特異性を検証できる． 突発的天体であるため，打ち上げを含めた探査のアーキテクチャ設計にチャレン ジ性があり，超小型探査機の機動性がミッション実現の鍵となると期待される．

近年， 1I/`Oumuamua（Meech+2017）や2I/Borisov（Guzik+2020）といった太陽系内部を通過する恒星間天体が相次いで検出されたことで，その素性に注目が集まっている．こうした太陽系外の天体の組成が分かれば，太陽以外の惑星系での惑星形成環境が推定でき，太陽系の普遍性・特異性を検証できるからである．実際，2I/Borisovでは電波（Cordiner+2020）や紫外線（Bodewits+2020）によるリモート観測から，太陽系の彗星に比べて突出して高いCO/H2O比が得られており，微惑星の低温環境での形成が示唆されている．また、1I/`Oumuamuaについては，太陽系の彗星と全く異なり，H2の氷（Seligman&Laughlin2020）やN2の氷（Jackson&Desch2021; Desch&Jackson2021）を多く含むという予想もある．残念ながら，これらの観測は全て地上および地球軌道近傍からのリモート観測の結果であり，探査機による「その場」観測は皆無であって，天体核の直接撮像や太陽系外物質の詳細な分析は実現できていない．
　一方，太陽系外の惑星系形成環境である原始惑星系円盤（とくに円盤赤道面）についても直接探査は不可能であり，太陽系内に飛来する恒星間天体に対して，天体核近傍からの表面の撮像・分光観測，および放出ガスの直接観測を行ない詳細なデータを得ることができれば，太陽系外惑星系の始原的環境について，さらに踏み込んで議論することが可能になる．
　こうした恒星間天体の検出頻度（観測機会）は現状で予想が難しく，今後の地上大型望遠鏡(Vera Rubin天文台など）によるサーベイ観測の結果が待たれるところであるが，その間，地上観測の計画とともに，宇宙機による探査の検討を進めておくことが重要である．地上での待機はもちろんのこと，現在準備中のComet InterceptorのようにSEL2(太陽-地球ラグランジュ点L2)で待ち受ける方式（Snodgrass&Jones2019），EML2（月-地球ラグランジュ点L2）あるいは月ゲートウェイの利用，さらに小天体フライバイサイクラー軌道（Ozaki+2021）での小惑星探査をしながらの待ち受けなど，複数のオプションがあり得る．恒星間天体の飛来を待つ期間の観測も含めて，広いスコープでのミッション設計の余地もある．
　搭載観測機器については，可視光高解像度カメラ・広角カメラ、紫外線（Lyアルファ）カメラ、イオン質量分析器および磁力計等（これらはいずれもComet Interceptor探査においてJAXAが担当する子機/B1に搭載されているもの）に加え，超小型衛星に搭載可能な赤外線高分散分光器を新規に開発して搭載することを検討している．以上の搭載機器によって，恒星間天体表面の直接撮像（可視光高解像度カメラ）、恒星間天体からのダスト放出活動（可視光広角カメラ）、ガス放出活動（紫外線カメラ）、各種同位体を含むガス成分の詳細分析（イオン質量分析器，赤外線高分散分光器）を，フライバイ探査により実施する.

N. Ozaki, K. Yanagida, T. Chikazawa, N. Pushparaj, N. Takeishi, R. Hyodo, Asteroid flyby cycler trajectory design using deep neural networks　(2021). arXiv:2111.11858．
C. Snodgrass & G. Jones, The European Space Agency’s Comet Interceptor lies in wait (2019), Nature Comm., 10, 5418.
K. Meech et al., A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid (2017), Nature, 552, 378.
P. Guzik, et al, Initial characterization of interstellar comet 2I/Borisov (2020), Nature Astronomy, 4, 53.
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A. P. Jackson & S. J. Desch, 1I/`Oumuamua as an N2 Ice Fragment of an exo Pluto Surface: I. Size and Compositional Constraints (2021), JGR, 126, e06706.
S. J. Desch & A. P. Jackson, 1I/`Oumuamua as an N2 Ice Fragment of an Exo Pluto Surface II: Generation of N2 Ice Fragments and the Origin of `Oumuamua (2021), JGR, 126, e06807.
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