ボイジャー2号はいかにして宇宙空間を正確に航行したのか：英語学習ノート

This is the Voyager 2 space probe approaching Neptune,

こちらは太陽系で最も遠い惑星である海王星に接近している、

the furthest planet in our solar system.

宇宙探査機ボイジャー2号です。

It was the first time that any spacecraft had made the 4 billion kilometer journey, 文法

宇宙船が40億キロメートルの旅をしたのはこれが初めてであり、

and very little was known about this gas giant at the time.

当時、この巨大ガス惑星についてはほとんど知られていませんでした。

Neptune is so far away that it has only completed a single orbit of the Sun 文法

海王星は非常に遠くにあるため、1846年に発見されて以来、

since we discovered it back in 1846.

まだ太陽を1周しかしていません。

The true scale of our solar system is impossible for us to comprehend,

私たちの太陽系の本当の規模を理解するのは不可能であり、

and due to the laws of physics,

物理学の法則により、

navigating this huge expanse is anything but straightforward. 慣用句

この広大な空間を航行することは決して簡単なことではありません。

Nevertheless,

それにもかかわらず、

in August 1977,

1977年8月、

the Voyager 2 space probe began an incredible lifelong journey

宇宙探査機ボイジャー2号は、驚くべき生涯にわたる旅を始めました。

that would take it all the way through our solar system and beyond. フレーズ

それは、私たちの太陽系を通り抜けてさらにその先へと向かう旅です。

Today,

今日、

the space probe is some 20 billion kilometers from Earth,

この宇宙探査機は地球から約200億キロメートル離れたところにいますが、

but how did it get to this point? 話の流れ

どのようにしてここまでたどり着いたのでしょうか？

In this video,

このビデオでは、

we're going to look at the incredible physics behind Voyager 2's journey

ボイジャー2号の旅の背後にある驚くべき物理学と、

and the clever systems it used to navigate through space.

宇宙を航行するために使用された巧妙なシステムを見ていきます。

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So, stick around to the end of the video 句動詞

ですので、ビデオを最後まで見て、

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In the mid-60s,

60年代半ば、

a NASA engineer discovered a rare alignment of our four biggest planets was about to take place. 解説

NASAのエンジニアが、私たちの4つの最大の惑星がまれな直列を起こそうとしていることを発見しました。

This alignment only happened every 175 years,

この直列は175年に一度しか起こらず、

and it would allow a spacecraft to visit all four of these giant planets in a single mission.

これにより、一度のミッションでこれら4つの巨大惑星すべてを訪れることが可能になります。

And so,

そして、

it was up to Voyager 2 to take on this challenge. 解説

この挑戦を引き受けることになったのがボイジャー2号でした。

But in order to get there,

しかし、そこに到達するために、

Voyager 2 had to thread the needle through space, 慣用句

ボイジャー2号は針の穴を通すように宇宙を進み、

perform four gravity assists,

4回のスイングバイを行い、

and escape the Sun's gravity.

太陽の重力から脱出しなければなりませんでした。

The planets in our solar system are constantly being pulled in by the Sun,

太陽系の惑星は常に太陽に引き寄せられていますが、

but since they are also moving sideways very quickly,

横方向にも非常に速く移動しているため、

their motion fights against the Sun's pull,

その動きが太陽の引力に逆らい、

keeping them in a constant orbit.

一定の軌道に保たれています。

Without this velocity,

この速度がなければ、

objects in space would simply be dragged straight into the Sun.

宇宙の物体は単に太陽にまっすぐ引きずり込まれるでしょう。

But if an object is traveling fast enough,

しかし、物体が十分に速く移動していれば、

it can outpace the Sun's pull,

太陽の引力を上回り、

allowing it to completely break free and travel beyond our solar system. 句動詞

完全に自由になって太陽系の外へと旅することができます。

And so,

そのため、

Voyager 2 needed to go fast enough to escape the Sun's gravity.

ボイジャー2号は太陽の重力を振り切るのに十分な速さで進む必要がありました。

The closer an object is to the Sun,

物体が太陽に近ければ近いほど、

the more it will get pulled in.

より強く引き寄せられます。

The Sun's gravity creates a deep well in the fabric of space,

太陽の重力は空間の構造に深いくぼみを作り出し、

which we can essentially think of as a hill. フレーズ

基本的にはそれを丘と考えることができます。

An object trying to escape from the bottom of the hill

丘の底から脱出しようとする物体は、

will need much more velocity than one escaping from the top.

頂上から脱出するものよりもはるかに多くの速度を必要とします。

Since Earth is still relatively close to the Sun,

地球はまだ比較的太陽に近いので、

Voyager needed a lot of energy to escape.

ボイジャーが脱出するには膨大なエネルギーが必要でした。

None of the rockets around at the time were powerful enough to do this.

当時のロケットには、これを行えるほど強力なものはありませんでした。

But due to this incredible alignment,

しかし、この驚くべき惑星の直列により、

Voyager could use gravity assists to slingshot itself from planet to planet, 語彙

ボイジャーはスイングバイを利用して惑星から惑星へパチンコのように飛び移り、

increasing its speed along the way.

途中で速度を上げることができました。

In order to receive a gravity assist,

スイングバイを受けるために、

it used these giant magnets.

これらの巨大な磁石が使われました。

Just kidding.

冗談です。

But these magnets were used to hang up these awesome metal posters from Displate.

しかし、これらの磁石はDisplateの素晴らしい金属製ポスターを掛けるために使われました。

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In order for Voyager to leave our solar system,

ボイジャーが太陽系を離れるためには、

it had to exceed the Sun's escape velocity,

太陽の脱出速度を超える必要があり、

which at the distance of Earth was about 42 km/s.

それは地球の距離では約42 km/sでした。

Despite launching on the most powerful rocket around at the time, 文法

当時最も強力なロケットで打ち上げられたにもかかわらず、

it could only provide a delta V of around 10 km/s.

約10 km/sのデルタVしか提供できませんでした。

This may not sound like a lot,

これは大したことないように聞こえるかもしれませんが、

but Earth was already moving around the Sun at 30 km/s.

地球はすでに30 km/sで太陽の周りを動いていました。

So, by launching Voyager in the direction of Earth's travel,

そのため、ボイジャーを地球の進行方向に打ち上げることで、

it took advantage of this velocity, フレーズ

この速度を利用し、

allowing it to reach around 40 km/s relative to the Sun.

太陽に対して約40 km/sに達することができました。

This was enough to escape Earth's gravity and place it into a very large orbit around the Sun,

これは地球の重力を振り切り、太陽の周りの非常に大きな軌道に乗せるのに十分であり、

one that would take it well past the distance of Mars.

火星の距離をはるかに越えて進む軌道でした。

Under normal circumstances, フレーズ

通常であれば、

it would remain in this orbit indefinitely.

無期限にこの軌道に留まるでしょう。

But since it was trying to get a gravity assist from Jupiter,

しかし、木星からスイングバイを得ようとしていたため、

it aimed itself at the point where Jupiter was going to be by the time it arrived. 文法

到着する頃に木星があるであろうポイントに狙いを定めました。

However,

しかし、

despite the sheer scale of the area around Jupiter,

木星周辺の広大なエリアにもかかわらず、

Voyager had to thread itself through a very narrow 150 km wide corridor

ボイジャーは幅わずか150 kmの非常に狭い回廊を針の穴を通すように抜け、

and arrive at a specific point to the nearest second, フレーズ

1秒の誤差もなく特定のポイントに到達しなければなりませんでした、

all whilst traveling at 10 km/s.

それもすべて10 km/sで移動しながらです。

If Voyager missed this point or was a few seconds off,

もしボイジャーがこのポイントを外したり、数秒ずれたりすれば、

it would have ruined the gravity assist and its following gravity assist around Saturn.

スイングバイや、その後の土星でのスイングバイも台無しになっていたでしょう。

In order to achieve such incredible accuracy,

このような信じられないほどの精度を達成するために、

Voyager had to know its exact location in space and control its speed with great precision.

ボイジャーは宇宙での正確な位置を把握し、非常に高い精度で速度を制御しなければなりませんでした。

Five sets of thrusters placed around the space probe would allow Voyager to rotate around all three of its axes.

探査機の周りに配置された5組のスラスターにより、ボイジャーは3つの軸すべてを中心に回転できました。

This was super important since its large antenna had to be constantly facing Earth

その大きなアンテナが常に地球を向いている必要があったため、これは非常に重要でした、

in order to send and receive signals.

信号を送受信するためにです。

These thrusters would fire tiny millisecond pulses,

これらのスラスターはミリ秒単位の小さなパルスを噴射し、

rotating Voyager at around 0.3 degrees a second.

毎秒約0.3度でボイジャーを回転させました。

At this rate, フレーズ

この速度では、

it would take an entire 5 minutes just to turn 90 degrees.

90度回転するだけで丸5分かかります。

Then,

そして、

there was another set of identical thrusters that could be fired for longer durations

より長時間の噴射が可能なもう1組の同じスラスターがあり、

to alter Voyager's speed,

ボイジャーの速度を変更するために使われ、

allowing NASA to finely control its trajectory over time.

NASAがその軌道を長期的に細かく制御できるようになっていました。

But how did Voyager actually know where it was and where it was going?

しかし、ボイジャーは自分がどこにいて、どこに向かっているのかをどうやって知ったのでしょうか？

Located on Voyager's antenna was a device called a Sun sensor.

ボイジャーのアンテナにはサンセンサーと呼ばれる装置がありました。

It detected the Sun as the brightest object in space

それは宇宙で最も明るい物体として太陽を検知し、

and commanded Voyager to rotate until it locked onto it. 句動詞

太陽にロックオンするまでボイジャーに回転するよう命じました。

This would correctly align the x and y axes and ensure that Voyager's antenna was facing Earth.

これによりx軸とy軸が正しく揃い、ボイジャーのアンテナが地球を向くことが保証されました。

In order to sort out the roll axis, 句動詞

ロール軸を調整するために、

a star tracker facing 90 degrees away from the Sun sensor

サンセンサーから90度離れた方向を向いているスタートラッカーが、

would look for a specific star which had a known level of brightness.

既知の明るさを持つ特定の星を探します。

Again,

ここでも、

Voyager would rotate around this axis until it locked onto the star.

ボイジャーはその星にロックオンするまでこの軸を中心に回転します。

But Voyager couldn't always rely on these systems. フレーズ

しかし、ボイジャーは常にこれらのシステムに頼れるわけではありませんでした。

Anytime Voyager passed by a planet, 文法

ボイジャーが惑星を通過するたびに、

its Sun sensor would be temporarily blocked.

サンセンサーは一時的にブロックされてしまいます。

Likewise,

同様に、

when Voyager rotated to take pictures of specific targets,

ボイジャーが特定のターゲットの写真を撮るために回転したとき、

both sensors would no longer be facing their reference points.

両方のセンサーが基準点を向かなくなります。

And so,

そこで、

to keep track of how much Voyager had rotated, フレーズ

ボイジャーがどれくらい回転したかを追跡するために、

it had an onboard gyroscope,

搭載されたジャイロスコープがあり、

which could be used for several hours at a time. フレーズ

これは一度に数時間使用することができました。

This was a disc mounted on a three-axis gimbal.

これは3軸ジンバルに取り付けられたディスクでした。

When activated, 文法

作動させると、

the disc would spin and its angular momentum would keep it perfectly stable.

ディスクが回転し、その角運動量によって完全に安定した状態が保たれます。

As Voyager rotated,

ボイジャーが回転すると、

the gimbals would rotate around this disc and a device would measure how much its orientation had changed.

ジンバルはこのディスクの周りを回転し、装置がその向きがどれだけ変わったかを測定します。

Voyager then knew exactly how much it had to rotate in order to return to its Earth-facing position.

それにより、ボイジャーは地球を向く位置に戻るためにどれだけ回転しなければならないかを正確に知ることができました。

This entire system worked very well and gave Voyager a fixed orientation in space.

このシステム全体が非常にうまく機能し、ボイジャーに宇宙での固定された向きを与えました。

But knowing the orientation was only part of the problem. 話の流れ

しかし、向きを知ることは問題の一部にすぎませんでした。

In order to plot its trajectory,

軌道を計算するために、

NASA needed to know how fast it was going.

NASAはそれがどれくらいの速さで進んでいるかを知る必要がありました。

They did this by sending a signal out to Voyager 文法

彼らはボイジャーに信号を送り、

and timing how quickly it would respond.

それがどれくらい早く応答するかを測定することでこれを行いました。

Since each signal traveled at the speed of light,

各信号は光の速度で移動するため、

multiplying these two numbers would give them Voyager's distance.

これら2つの数字を掛け合わせることでボイジャーの距離がわかります。

Then,

次に、

they'd send another signal,

彼らは別の信号を送り、

which would give them Voyager's new distance.

それによってボイジャーの新しい距離がわかります。

By subtracting these distances,

これらの距離を引き算することで、

they could figure out how much Voyager had traveled in that time. 句動詞

その間にボイジャーがどれだけ移動したかを計算することができました。

With this,

これにより、

a simple calculation would tell them how fast Voyager was traveling.

単純な計算でボイジャーの移動速度がわかります。

With all of these data points,

これらのすべてのデータポイントを用いて、

NASA could continuously plot Voyager's trajectory and see how it compared to the desired trajectory.

NASAはボイジャーの軌道を継続的に計算し、目標の軌道とどのように比較されるかを確認できました。

If the space probe was a bit off,

探査機が少しずれている場合は、

they could send a command to Voyager,

ボイジャーにコマンドを送り、

which would fire up its thrusters to fix it. 句動詞

スラスターを噴射して修正することができました。

With this incredible system,

この驚くべきシステムにより、

Voyager arrived at its Jupiter target point

ボイジャーは木星のターゲットポイントに到着し、

just 1.4 seconds late and only 60 km off course. フレーズ

遅れはわずか1.4秒、コースのずれはわずか60 kmでした。

As Voyager 2 approached Jupiter,

ボイジャー2号が木星に接近したとき、

its speed had slowed considerably to around 10 km/s as it reached the top of its orbit.

軌道の最高点に達したため、その速度はかなり遅くなり約10 km/sになっていました。

This was now well below the Sun's escape velocity,

これは太陽の脱出速度を大きく下回っていました。

which at Jupiter's distance was around 18 km/s.

木星の距離では、その脱出速度は約18 km/sでした。

But as it got closer to Jupiter,

しかし、木星に近づくにつれて、

its gravitational pull started to have an effect on the space probe. フレーズ

その引力が探査機に影響を与え始めました。

Since Jupiter was already moving very fast in this direction,

木星はすでにこの方向に非常に速く移動していたため、

it pulled Voyager in

ボイジャーを引き寄せ、

and essentially multiplied its current speed with Jupiter's speed,

実質的に現在の速度に木星の速度を掛け合わせることで、

sending it off at an even greater velocity.

さらに大きな速度で送り出しました。

Voyager was now going faster than the Sun's escape velocity,

ボイジャーは現在、太陽の脱出速度よりも速く進んでおり、

and from this point onwards, 話の流れ

この時点から、

it was destined to escape the solar system. 文法

太陽系を脱出する運命にありました。

But the journey wasn't over yet. 話の流れ

しかし、旅はまだ終わっていません。

Voyager went on to complete two more gravity assists around Saturn and Uranus, 句動詞

ボイジャーは土星と天王星の周りでさらに2回のスイングバイを完了し、

making incredible discoveries along the way. 慣用句

その途中で驚くべき発見を行いました。

The final gravity assist would be around Neptune,

最後のスイングバイは海王星の周りで行われましたが、

but this gravity assist would go a little bit differently. フレーズ

このスイングバイは少し違う形で進みました。

Since there were no more planets to visit after Neptune,

海王星の後に訪れる惑星はもうなかったため、

Voyager didn't have to follow any particular path around Neptune.

ボイジャーは海王星の周りで特定の経路に従う必要はありませんでした。

However, scientists were very interested in flying as close as possible to Triton, 文法

しかし、科学者たちは海王星の衛星の1つであるトリトンに、

one of Neptune's moons.

できるだけ近づいて飛行することに非常に興味を持っていました。

But Triton orbits at a steep angle,

しかし、トリトンは急な角度で公転しているため、

and so getting close would require a dramatic change of direction.

近づくには大幅な方向転換が必要でした。

And so,

そのため、

instead of approaching from behind Neptune, 文法

海王星の後ろから接近するのではなく、

Voyager approached just a tiny bit in front,

ボイジャーは少し前の方から接近し、

heading over the planet's North Pole.

惑星の北極を通過するように向かいました。

This was enough to bend Voyager's trajectory downwards

これはボイジャーの軌道を下方に曲げ、

whilst also slowing it down. 句動詞

同時に速度を落とすのに十分でした。

5 hours later,

5時間後、

Voyager flew past Triton.

ボイジャーはトリトンの横を飛び去りました。

And from then on,

そしてそれ以降、

began its lifelong journey into deep space.

深宇宙への生涯にわたる旅が始まりました。

This epic journey took 12 years in total,

この壮大な旅には合計12年かかり、

and the discoveries that Voyager made along the way

その途中でボイジャーが行った発見は、

taught us an incredible amount about our solar system. フレーズ

私たちの太陽系に関する信じられないほどの知識を教えてくれました。

And now,

そして今、

for the moment you've all been waiting for, 話の流れ

皆さんお待ちかねの瞬間です、

the winner of this awesome Falcon 9 framed print is Matthew Cole.

この素晴らしいFalcon 9の額装プリントの勝者はMatthew Coleさんです。

Congratulations.

おめでとうございます。

Sorry if you didn't win,

当たらなかった方は残念ですが、

but in the next video,

次のビデオで、

you'll get another chance.

またチャンスがあります。

Next time,

次回は、

we'll be giving away this epic Saturn V framed print.

この壮大なSaturn Vの額装プリントをプレゼントします。

All you need to do is sign up at the link below 文法

以下のリンクからサインアップして、

and leave a comment saying what you think will happen during Starship's first test flight. 文法

Starshipの最初のテスト飛行中に何が起こると思うかコメントを残すだけです。

Thank you very much for watching,

ご視聴ありがとうございました。

and I'll see you in the next video.

それでは、次のビデオでお会いしましょう。