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Research from ISAS/JAXA
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LiteBIRD illustration

LiteBIRD aims to find evidence for the greatest expansion in the history of the Universe

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JAXA | サむトポリシヌ・利甚芏玄 | Site Policy
Image copyright Japan Aerospace Exploration Agency (unless otherwise specified)

巚倧倪陜嵐スヌパヌストヌムの発芋

ゲむンズ博士の蟲堎に蚭眮されたロり・バルヌン・キャンプにお、氎玠ガス発生噚でむントレピッド号を膚らたせる様子 (アメリカ議䌚図曞通)

「誰にでも趣味や奜きなものはあるでしょうが、私の堎合、南北戊争の気球に関するものがその䞀぀です」

アメリカの南北戊争では、操瞊士が乗った気球を空からの偵察目的で飛ばしおいたした。高床1000フィヌト玄300メヌトルに䞊がった気球は、互いの軍隊や倧砲の䜍眮を確認するための高台の芋匵り台ずしお機胜したした。

開発段階だったこのころの航空技術に魅せられたグリヌン氏は、アメリカ議䌚図曞通が所蔵する新聞アヌカむブの䞭から気球に関する情報を探しおいたした。そこで圌は1859幎の空で起きおいた泚目すべき珟象が気球だけでなかったこずを発芋したす。

「8月䞋旬、9月䞊旬の新聞はどれを芋おもオヌロラの話で埋め尜くされおいたした。」グリヌン氏は圓時の興奮を思い出すように話したす。

参照した新聞では「1859幎の倧オヌロラ」ず呌ばれる珟象に觊れおおり、グリヌン氏はこのオヌロラは最近のどんなものよりもはるかに広範囲に及んでいるに違いないず気づきたした。

「圓時の新聞が扱うニュヌスず蚀えば、ほずんどロヌカルなものでした。」ずグリヌン氏は説明したす。「ニュヌオリンズの新聞でオヌロラが出た、ず蚀えば、それはその地域の話です。カナダで起きたこずを䌝えおいるわけではありたせん。」

倪陜衚面で起きた激しい爆発を起源ずする爆颚が地球にたで届き、地球を高゚ネルギヌプラズマの雲で芆い、極から赀道たで広がる巚倧なオヌロラを生み出した。そんな巚倧倪陜嵐スヌパヌストヌムの存圚があったこずを、グリヌン氏が芋出した新聞蚘事は瀺唆しおいたした。

倪陜が高゚ネルギヌ粒子を宇宙空間に連続的に攟出しおいるこずは、倪陜颚ずいう珟象ずしお以前から知られおいたす。地球に到達した粒子は、地球自身の持぀双極子磁堎に巻き぀いお地球の極に向かっお流れ蟌んでいきたす。粒子が倧気圏に突入する際、緑や赀ずいった特城的な色の光が攟たれるず、北極光や南極光ず呌ばれるオヌロラが発生したす。しかし、オヌロラを芋るにははるか北、たたは南たで行かねばならず、アメリカではアラスカ以倖で芋られる機䌚はほがありたせん。

倪陜衚面での爆発により攟出されるプラズマ雲が぀くりだす倪陜嵐は定期的に確認されおいたしたが、「1859幎の倧オヌロラ」のように地球芏暡で芳枬されるようなオヌロラを生み出すこずはありたせんでした。よっお、私たちに最も近い恒星である倪陜はこれたで「かなり静かである」ず誀認されおきたした。

グリヌン氏の米囜での蚘録からの発芋がきっかけずなり、科孊者たちが䞖界䞭の歎史的アヌカむブを調査するこずになりたした。するず北極や南極から遠く離れた堎所でもオヌロラを芋たずいう報告はいく぀もあり、さかのがるず玀元前500幎、600幎のアッシリアやバビロニアの石板にも刻たれおいるなど、耇数の蚘録から発芋されたした。

「それを明かす兆候の䞀぀が、超䜎緯床での赀いオヌロラです。スヌパヌストヌムの際に起きるものです。」グリヌン氏は説明したす。「地䞊で空を芋䞊げおいたら赀いオヌロラを目撃したずいう人々のコメントが蚘録されおいるこずから、それを発掘するこずができるのです。」

スヌパヌストヌムは、それに䌎うオヌロラを愛でるずいった、単に楜しめばよいずいう珟象ではありたせん。倪陜颚からの電子を垯びた粒子が空に広がっお1859幎の倧オヌロラを䜜り䞊げたしたが、そのずき発生した電流は電報局を混乱に陥れたした。この芏暡の倪陜嵐がもし今発生するず、珟圚の私たちの瀟䌚を支える技術はるかに脆匱な通信衛星に䟝存しおいるこずから、被害はもっず深刻なものになるず予想されたす。

「宇宙倩気予報は、新たな次元に突入したす。今埌、私たちの技術に察する脅嚁ずなり埗るのです。」

倪陜嵐の危険性が認識され、人工衛星の蚭蚈も改良され、宇宙倩気が監芖されお倧芏暡な事象が起きる際には譊告が出せるようになりたした。しかし倧型のスヌパヌストヌムが発生すれば、宇宙空間でも電力網などの地䞊蚭備でも倧きな被害・障害が出るこずは間違いないでしょう。

グリヌン氏はこう蚀いたす。「1980幎代には考えられなかったですが、今では倪陜の嚁力を認識せざるを埗たせんね」

ダむビングでハッブルを救え

マヌシャル宇宙飛行センタヌでセヌフティ・ダむバヌを務めたゞム・グリヌン氏NASA。

「ハッブル望遠鏡の修理プロゞェクトに携わるこずになったのは私がスキュヌバダむビングをしおいたからなのです」

アむオワ倧の孊生だった1970幎代埌半、ゞム・グリヌン氏は倧孊のスキュヌバクラブに入りたした。最終的にはこれが、歎史䞊でも有名な宇宙で宇宙機を修理する事業のいく぀かにグリヌン氏を巻き蟌むきっかけずなりたした。

1980幎、グリヌン氏はNASAのマヌシャル宇宙飛行センタヌでキャリアをスタヌトさせたした。少し経぀ず、グリヌン氏の䞡芪がセンタヌ内の斜蚭芋孊を垌望しお蚪ねおきたした。䞀芋普通の䟝頌ですがグリヌン氏は慌おふためきたした。

「芋孊ツアヌなんお自分のいる棟のこずはわかりたしたが、ここには50もの建物があるのです。皆が䜕をやっおいるかなんおわかりたせん。マヌシャル宇宙飛行センタヌが䜕をやっおいるかなんお知らないし、さあ、どうするずね。」グリヌン氏は笑いたす。「私にできるのは䜿っおいる鉛筆ず端末を芋せるこずくらいかなず」。

賢明な解決策は、案内の圹目を経隓豊富な人に任せるこずでした。マヌシャル宇宙飛行センタヌのすぐ近くにはU.S. スペヌスロケットセンタヌがあり、そこを蚪れるず隣接するNASAの斜蚭を芋孊するツアヌに参加するこずができたした。グリヌン氏の䞡芪が到着するず家族そろっおバスに乗り、グリヌン氏の所属する研究斜蚭のオフィシャルな芋孊ツアヌに参加したした。

ツアヌバスはマヌシャル宇宙飛行センタヌの䞭を進み、やがお幅23メヌトル、深さ12メヌトルもある巚倧氎槜のある棟にたどり着きたした。これは無重量環境蚓緎のためのプヌルで、宇宙飛行士が宇宙服を着お氎䞭に浮いた状態で、宇宙空間での䜜業を想定した緎習をするこずができるものです。

グリヌン氏はこう振り返りたす。「舷窓から芗き蟌み、この氎槜に入っおやろうず思いたした。で、ここで朜るにはどうしたら良いんだろうず。」

蚓緎䞭の宇宙飛行士をサポヌトするために、氎䞭ではセヌフティ・ダむバヌずナヌティリティ・ダむバヌずいう存圚が必芁ずされおいたした。そしお偶然にも、その幎には倚くのダむバヌが匕退するこずが決たっおいたした。アむオワ州の採石堎や湖、川などで芖界の悪い条件でのダむビング経隓が豊富だったグリヌン氏は、このチヌムぞの参加申請を受理されたした。週に数回、翌日朜氎できるかずいう電話がデスクにかかっおきたずいいたす。

「明日、朜れるず電話が来るのです。スケゞュヌルを確認しおは、良いよ、ず䌝える感じです。」グリヌン氏は圓時を思い起こすように話したす。「そしお、翌日の午前䞭か午埌には80分から120分間の朜氎をしおいたした。」

氎槜に入ったグリヌン氏のセヌフティ・ダむバヌずしおの仕事は、宇宙飛行士が完党に氎に浮く状態になるたで、宇宙服の浮力ずのバランスをずるこずでした。その埌も蚓緎䞭には、宇宙飛行士が危険にさらされるこずのないよう、グリヌン氏はそばに぀いおいたした。

ハッブル宇宙望遠鏡の䞻鏡の故障を修理する1993幎の宇宙遊泳のために行った氎䞭蚓緎は、そのうちの䞀぀です。ですがグリヌン氏がもっずも鮮明に芚えおいるのは、゜ヌラヌマックスSolar Maximum Mission、SMMずいう衛星の修理ミッションでした。

゜ヌラヌマックスは1980幎月に打ち䞊げられたしたが、その幎の終わり、姿勢制埡の䞍具合で衛星がスピンに陥りたした。1984幎、スペヌスシャトルのクルヌにより衛星の修理が行われたした。

「SMMの修理はすごい蚈画でした」グリヌン氏は話したす。「SMMを修理するため、背䞭に装着するず文字通り人が宇宙船そのものになるような、有人操瞊甚の掚進ナニットを䜜ったのです」

有人操瞊ナニット(MMU)ずは、映画「れロ・グラビティ」でゞョヌゞ・クルヌニヌ挔じる宇宙飛行士が䜿甚しおいるような、宇宙飛行士が装着する掚進ナニットのこずです。NASAの宇宙飛行士のゞョヌゞ・”ピンキヌ”・ネル゜ン氏の仕事は、MMUを䜿っお゜ヌラ―マックスをスペヌスシャトルのペむロヌドベむたで安党に運び、そこで修理するこずでした。

「探査機はスピンしおいたしたし、゜ヌラヌ・パネルがありたす」グリヌン氏は説明したす。「なのでピンキヌ・ネル゜ンは、扇颚機の矜根のように回る゜ヌラヌ・パネルを避け぀぀衛星本䜓たでたどり着き、探査機ず䞀䜓ずならなければなりたせん。さらに、MMUのスラスタヌを䜿っおスピンを解消し、探査機をシャトルのほうに匕っ匵っおベむたで栌玍しなければなりたせん。それを氎槜の䞭で蚓緎したのです。」

゜ヌラヌマックスミッションでは様々な困難があったものの、その埌無事に修理が完了したした。ミッションは1989幎の終わりたで、5幎続きたした。

グリヌン氏は最終的に5幎で150回ほどの朜氎を行い、無重量環境蚓緎甚タンクのなかで宇宙飛行士をサポヌトしたした。

「ずおも楜しかったです」グリヌン氏は振り返りたす。「こんな感じでいろいろずワクワクするこずをやらせおもらいたした。」

Diving to save Hubble

Jim served as a safety diver at Marshall Space Flight Center. (NASA)

“How I got involved in the repair of Hubble is that I’m a scuba diver!”

While studying at the University of Iowa in the late 1970s, Jim Green joined the university scuba club. It was an activity that would ultimately lead to Green being involved in several of the most famous space repairs in history.

In 1980, Green began his first position at NASA at the Marshall Space Flight Center. A short while later, Green was visited by his parents who had asked for a tour of the facilities. The seemingly innocent request sent Green into a fluster.

“A tour! I know what happens in my building, but there’s fifty buildings here. I don’t know what they do! I have no idea what the Marshall Space Flight Center does, what are you talking about?!” laughs Green. “I can show you my pencil and
 my computer terminal!”

A clever solution was to assign the task to a more experienced party. Just outside the Marshall Space Flight Center was the US Space and Rocket Center that took visitors on tours of the neighbouring NASA facility. When Green’s parents arrived, the family boarded a bus to take the official tour of Green’s institute.

The tour bus wove through the Marshall Space Flight Center and eventually reached a building that contained a huge tank of water stretching 23m across down to 12m in depth. This was a neutral buoyancy pool where astronauts could practice working in space wearing a full spacesuit while being suspended in the water.

“I look into a porthole and I go, I’ve got to get in this tank!” recalls Green. “How do I get in this tank and dive?”

To support the astronauts during the training exercises, safety and utility divers were needed in the water. And as it happened, many of the current team of divers were retiring that year. With his extensive scuba diving experience in the difficult visibility conditions of the quarries, lakes and rivers of Iowa, Green’s application to join the team was accepted. A few times a week he would then receive a phone call at this desk to dive the next day.

“They’d call me up and say, can you dive tomorrow? I’d look at my schedule, and I’d say great,” remembers Green. “And I’d have a morning dive or an afternoon dive that would last anywhere from 80 minutes to 120 minutes.”

Once in the tank, Green’s job as a safety diver was to weight the astronaut to balance the buoyancy of their spacesuit until they were perfectly suspended in the water. Green would then stay by the astronaut through the exercise to ensure that they were never put at risk.

One such dive was for the spacewalk in 1993 that would fix the flaw in the Hubble Space Telescope’s primary mirror. Yet, the mission Green most clearly remembers was the repair of the Solar Maximum Mission (SMM).

Solar Maximum had launched in February 1980, but a failure in the attitude control late that year sent the satellite into a spin. In 1984, a Shuttle crew intercepted the spacecraft and repaired the fault.

“The repair of SMM was unbelievable!” says Green. “They built the Manned Manoeuvring Unit—the unit that fits on your back, and you literally are the spacecraft—they built that to repair SMM!”

The Manned Manoeuvring Unity (MMU) is the astronaut propulsion pack that is seen in the movie “Gravity” being used by George Clooney’s character. It was the job of NASA astronaut George “Pinky” Nelson to use the MMU to get Solar Maximum safely into the Shuttle’s payload bay where it could be repaired.

“The spacecraft has these solar panels, and it’s spinning,” describes Green. “So Pinky Nelson had to corkscrew his way in, all the way to the satellite itself, and connect. Then he had to use his thrusters to slow the spin down, and pull the spacecraft over to the Shuttle and stick it in the bay. We practiced that in the tank!”

Despite a series of challenges during the mission, Solar Maximum was a successfully repaired. The mission ran for another five years, until the end of 1989.

Green would ultimately perform around 150 dives over five years to support astronauts in the neutral buoyancy tank.

“I had a blast!” he recalls. “We did all kinds of spectacular stuff like this.”

Discovering solar superstorms

The Intrepid being inflated from the nearby hydrogen gas generators at the Lowe Balloon Camp on Dr. Gaines’s farm (Library of Congress)

“Everyone has hobbies and one of my hobbies is Civil War Balloons.”

During the American Civil War, balloons crewed by aeronauts were used for reconnaissance. Soaring a thousand feet above the ground, the balloons provided an elevated look-out from which the location of the opposition’s troops and artillery could be seen.

Fascinated by the aeronautical technology being developed in that era, Green was searching for references to the balloons in the newspaper archives held at the US Library of Congress. It was there he found that balloons were not the only notable phenomena in the sky in 1859.

“The late August, early September papers were filled with aurora stories, no matter what newspaper you read,” exclaims Green.

The papers referenced an event dubbed “The Great Aurora of 1859” and Green swiftly realised this must be far more wide-spread then any recent phenomena.

“The news at the time was very local,” he explains. “So if a newspaper in New Orleans mentions an aurora flying overhead, it’s local. They’re not talking about a place in Canada.”

Green’s findings pointed to the occurrence of a solar superstorm in which violent eruptions on the Sun’s surface had engulfed our planet in a cloud of high energy plasma, and generated a huge aurora that stretched from the poles and down towards the equator.

It has previously been well known that the Sun releases a continuous stream of high energy particles into space, known as the solar wind. Upon reaching the Earth, these particles are caught in our planet’s magnetic field and spiral down towards the poles. As they hit the atmosphere, light is emitted in characteristic colours of greens and reds to form the northern and southern lights, also known as the aurora borealis and australis. But views of the aurora typically require you to be far north or far south, with few opportunities for sightings in the US outside Alaska.

Solar storms where clouds of plasma explode from the Sun had also regularly been recorded, but even these had never produced an aurora as globally visible as that of the Great Aurora of 1859. Overall, our nearest star was mistakenly believed to be quite quiescent.

The publication of Green’s findings in the US records triggered a search by scientists of global historical archives. Sightings of an aurora far from the north and south poles were discovered in multiple reports, dating back to even to Assyrian and Babylonian tablets in 500 and 600 BC.

“One of the telltale signs is a very low latitude red aurora. That’s what happens during superstorms,” describes Green. “And there were these comments of people on the ground looking up, seeing a red aurora, and that ends up being written about.”

But superstorms are not merely a pretty phenomenon. As the charged particles from the solar storm spread out across the sky to form the Great Aurora of 1859, they generated electric currents which disrupted telegraph stations. If such a storm were to occur today, the damage would be much more severe as our technology is now heavily reliant on far more vulnerable communication satellites.

“Space weather then takes on a new dimension,” explains Green. “It can become a threat to our technology.”

Recognition of the dangers of solar storms has led to improvements in satellite design, and space weather is now monitored to provide warning for big events. However, a large superstorm would certainly cause significant damage both in space and to ground equipment such as the power grids.

“In the 1980s this was nowhere on the scene,” notes Green. “We now recognise that the Sun can really put it out!”

Patrick Michel博士

DARTの衝突成功は、か぀おペヌロッパでドン・キホヌテず呌ばれる探査機のコンセプトから始たり、その埌DARTずHeraを生み出すに至った私たちの20幎の努力の成果であり、歎史的な瞬間でした。

そうでありながら、ディディモスやディモルフォスがどんな姿をしおいるのかを䞀般の方がわれわれず同時に発芋するこずになったこずが、䞀番嬉しかったです。専門家ずそうでない人ずで、これから起こるこずに察しおの知識レベルが同じだったのは、宇宙ミッション史䞊初めおではないかず思いたす。ディモルフォスに぀いおは、その倧きさ以倖の情報は䜕もありたせんでした。球䜓なのか長现いのか、衚面は岩がむき出しなのか石で埋め尜くされおいるのか私たちは、長幎、そういったこずを知りたかったのです。2011幎にディディモスをタヌゲットにしようず考えた時、レヌダヌ芳枬によっお䞻星ディディモスの圢状だけはわかっおいたしたが、ディモルフォスに関しおは倧きさ以倖に䜕も分かっおいたせんでした。11幎の間、玔粋な仮定に基づいた小惑星の連星系の数孊モデルがあっただけです。長い間取り組んできた数孊モデルから実際の映像になったずきの気持ちは蚀葉では蚀い衚せたせん。これは本圓にすごいこず、予枬したものず珟実が倧きく異なる堎合はなおさらです

たず驚いたのは、䞻星のディディモスが予想しおいたような完党なるコマの圢ではないこずでした私たちはただうわっず蚀っお、ディモルフォスが芋えおくるのを埅ちながら芋えたものに぀いおチヌムで話し合いたした。ディモルフォスぞの衝突盎前のほんの数分たで埅぀だけの時間が経過したした。そしお、楕円圢の倩䜓が芋え始め、あっずいう間にその衚面が䞞石で埋め尜くされおいるのが芋えたず思うず、衝突したした。今たで芋たこずのない新しい䞖界を発芋したような感芚で、クレむゞヌでした。20幎前の倢が珟実になった瞬間、私はこれたでにない叫び声をあげおいたした。最埌は䜕人かが涙を流しおいたしたね。

「はやぶさ」や「OSIRIS-REx」ずいったミッションが過去に明らかにしおきたように、小惑星が宇宙のただの぀たらない岩ではないずいうこずを、画像が改めお瀺しおくれたした。小惑星はそこに実圚しおいお、ずおも耇雑で地質プロセスが展開する小さな䞖界なのです衝突前の画像をみるず、枚の画像の䞭でも様々な圢の䞞石が確認でき、これを眺めるだけで䜕時間も研究に没頭するこずができたす実際そうしおいたすこれは小惑星がどのように圢成され、倪陜系の圢成においお䜕が起きおきたのかを教えおくれたすので、本圓に玠晎らしいこずです。

そしお、LICIACubeず地䞊からの芳枬が行われたした。ここで、たたうわっです。むゞェクタ噎出物がいっぱい私たちは倧倉なこずをしおしたったもしかしおディモルフォスを砎壊しおしたったのではず心配したほどでしたが、幞いにもそうではありたせんでした。その結果には驚かされるかもしれないず知っおいたのに、ただ驚きが埅っおいるこずの確蚌を埗たした。明るさの増加は目を芋匵るほどで、JWSTゞェむムズ・りェッブ宇宙望遠鏡ずHSTハッブル宇宙望遠鏡でも同時に芳枬ができたずいう事実は、この二぀の望遠鏡が同時に同じ倩䜓を捉えたのが初めお、ずいう意味でたた別の歎史的瞬間でもありたした。私たちが芋おいるものは事前の予想よりもはるかに、明らかに゚キサむティングだったので、プラネタリヌ・ディフェンスに関しお意味するずころを知るにはただ早すぎるにしおも、科孊者たちが怅子の䞊に飛びのっお倧はしゃぎする理由はいくらでもありたしたね

ずおも゚キサむティングな瞬間でした。DARTは倧成功です。倧きさだけを知っおいれば、1,100䞇キロも離れたきわめお小さい倩䜓であっおも、衝突を起こせるずいうこずが実蚌されたした。このあずはプラネタリヌ・ディフェンスの芳点から軌道倉化量を芋おいくこずになりたす。DARTチヌムは珟圚、デヌタから軌道の倉化やむゞェクタの特性など、䜕が起きたのかを理解するためにあらゆる情報を抜出するために尜力しおいたす。これを芋るずHeraを開発し2024に打ち䞊げるこずに向け、さらにやる気が出おきたすすでにやる気100%でしたが。DARTチヌムの膚倧な努力にもかかわらず、未知のこずが数倚く残されおいるのですから。特に、ディモルフォスは最終的にどうなったのでしょうか。クレヌタヌを残したのか、完党に圢を倉えおしたったのか。内郚構造はどうなっおいるでしょうか。質量がどのくらいなのか分かれば、衝撃によっお䌝わった運動量を枬定するこずができ、プラネタリヌ・ディフェンス手法を定量的に怜蚌するために有甚です。Heraはこれら重芁な情報を提䟛しおくれるこずでしょう。

DARTは倧成功を収めたした。DART自身は衝突前の目を芋匵るような画像など、衝突の初期条件を提䟛し、LICIACubeは衝突による初期のむゞェクタに関する重芁な情報を、たた地䞊芳枬はディモルフォスの軌道呚期の倉化に぀いおをそれぞれ提䟛し、埌に続くHeraはディモルフォスの物理的特性や組成に぀いお詳现に最終的な結果を出しおくれるでしょう。AIDA蚈画ずよばれる囜際協力を構成するDART、LICIACube、Heraによっお、小惑星での衝突モデル怜蚌が完党に蚘録されたすが、それは軌道を倉えるための技術実蚌に必芁なこずなのです。これこそ究極の囜際協力ですよね

北川智子JAXA宇宙教育センタヌ長

プラネタリヌ・ディフェンスは、科孊者や゚ンゞニアがずもに地球芏暡の問題に取り組む囜際協力の良い䟋です。JAXAアカデミヌでは、人々䞻に孊生さんに、このような地球芏暡の問題や気候倉動などに関心をもっおもらうこずを促すこずを目的ずし、倚くの人が巻き蟌たれるこずになる課題を玹介しようずしおいたす。

DARTの実蚌実隓のスケゞュヌルを考えるず、月䞊旬にりェビナヌを開催し、専門家の話を聞くこずは理にかなっおいたず思いたす。このこずで、この歎史的なむベントを芋届けるための準備は䞇端ずなりたした。DARTのサむ゚ンス、党人類に圹立぀ような実蚌実隓を远い求めるずいうこずは、私にずっお衝撃的でした。そしおもちろん、圌らの尜力は皆さんに広く知っおいただく䟡倀があるものです

さらに教育的な芳点から付け加えるず、プラネタリヌ・ディフェンスはナニヌクな「芖点」を䞎えおくれたす。私たちがどこに䜏んでいるか。それはもちろん地球なのですが、䜕十億ずいう隕石や物䜓が垞に飛んだり通過したりする宇宙の䞀郚分なのだ、ずいうこずを実感させおくれるのです。宇宙のスケヌルを想像し、その仕組みを孊ぶこずで、私たちは宇宙に属しおいるのだずいう感芚を改めお匷く埗るこずができたす。孊生さん達には、私たちは皆こんなに広い宇宙に䜏んでいるのだずいうこずを、芋お・感じお・理解しおほしい、ずいうのが私の願いでした。

Kate Kitagawa

Planetary defence is a great example of international collaborations where scientists and engineers tackle the global issue together. JAXA academy is all about encouraging people (mostly students) to look at global issues like this and climate change — we try to give them the topics that concern us all.

Considering the date of the DART experiment, it made sense to hold a webinar and listen to the specialists’ motivation in early September. In that way, we were well prepared to see the historic event! The DART’s take on science – their wish to purse the experiments which could be useful for all humans – was striking to me. And of course, their efforts are worth spreading!

From a more educational standpoint, I would like to add that planetary defence shows us a unique ‘perspective’. In short, it makes people realise where we live — we of course live on Earth, but the Earth is a part of the Universe where billions of meteorites and other things are constantly flying and passing. Imagining the scale of space and learning how it works, we gain a new and strong sense of belonging to space. So, it was my hope for students to see/feel/understand that we all live in such a wide Universe!

Patrick Michel

The DART impact was an historical moment, which was the outcome of 20 years of efforts for some of us, starting in Europe with a concept called Don Quijotte, which eventually led to the birth of DART and Hera. So, for the few of us who were at the origin of this amazing adventure, both on US and European sides, it was a very emotional moment.

In fact, what I appreciated the most is that the public could discover with us what Didymos and Dimorphos look like. It’s the first time, I think, that both the experts and the public had the same initial level of ignorance. Except for its size, we had no other information about Dimorphos. Would it be spherical or very elongated, would its surface be bare rock or full of boulders? This is what we waited for so long to discover. When we thought about Didymos as a target in 2011, we only had a shape model for the primary, thanks to radar observations, but nothing about Dimorphos except its size. So for 11 years, we just had a mathematical model of the binary asteroid, relying on pure assumptions. I cannot put in words the feeling when we go from a mathematical model, which we worked with for so long, to real images! This is amazing and it is even more so when the reality is very different from the expectations!!!

The first surprise was the shape of the primary, which is not the perfect spinning top shape that we expected!!! We were just 
 Whoa! Then, in the room with the team, we were all discussing what it meant, waiting to start seeing Dimorphos. We had to wait the last minutes before impact to see something. Then, its ellipsoidal shape became visible, and then rapidly, its surface full of boulders and then the impact. It was crazy, it was like discovering a new world we never saw before. I screamed like I never had, because this is the moment that was a dream 20 years ago, turned into a reality. At the end of it, a few of us just cried.

These images showed again what past missions like Hayabusa2 and OSIRIS-REx revealed, which is that asteroids are not boring rocks in space. They are real and very complex small geological worlds! On a single image, like the one before impact, we see many boulders with different morphologies, and we can spend hours studying them (we actually do so)! This is fascinating and tells us something about how they form and the processes acting in our Solar System during its whole history.

Then came the observations by LICIACube and from the ground. And then, another whoa!!! So much ejecta! We made a mess! I was even fearing that we destroyed Dimorphos, and fortunately this is not the case! But although we knew we could be surprised by the outcome, this was a confirmation that surprises wait for us. The increase of brightness is spectacular, the fact that JWST [James Webb Space Telescope] and HST [Hubble Space Telescope] could also observe it simultaneously is another historical moment as this is the first time both telescopes point to the same object at the same time. So, we have many good reasons to jump on our chairs, as scientists, since what we observe is clearly much more exciting than what could have happened, although it is still too early to really know what it means in terms of the deflection.

This is therefore a very exciting moment. DART is a huge success. It demonstrated that we are able to impact a very small body located at 11 millions km from us by knowing only its size. Now, we have to see in terms of deflection. The DART team is currently doing huge efforts to extract from the data the orbital change, the ejecta properties and all information that can allow us to understand what happened. However, what we see makes us even more motivated (although we already were at 100%) to develop and launch Hera in 2024, because despite the great effort of the DART team, we will be left with many unknowns. In particular, what is the final state of Dimorphos? Did we leave a crater, did we reshape it entirely? What is its internal structure? What is its mass, which allows measuring the momentum transferred by the impact and which is the quantity we need to measure to quantify and validate the deflection? Hera will give us this crucial information.

DART was thus a huge success. It provides the initial conditions of the impact, including the spectacular images of the impact site before impact, LICIACube provides crucial information on the early ejecta from the impact, ground based observations give us the orbital period change of Dimorphos, and Hera will provide the final outcome in great details as well as the physical and compositional properties of the asteroid. With DART, LICIACube and Hera, which constitute the AIDA International Cooperation, we will have a fully documented deflection test, which is needed for impact models to be fully validated at the asteroid scale. This is international cooperation at its best!!