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エミレーツ火星ミッション(アラビア語: مشروع الإمارات لاستكشاف المريخ 、ローマ字: mašrō' al-Imārāt l-āstikšāf al-Murīkh ) は、アラブ首長国連邦宇宙局による火星への無人宇宙探査ミッションです。探査機ホープ(アラビア語: مسبار الأمل、ミスバール・アル・アマル) は2020年7月20日に打ち上げられ[ 6 ]、2021年2月9日に火星の周回軌道に入った。
このプロジェクトはオムラン・シャラフが率いていました。UAEと提携機関から200人のエミラティの科学者とエンジニアがプロジェクトに参加しました。ミッションの設計、開発、運用は、ムハンマド・ビン・ラシード宇宙センター（MBRSC）が主導しました。[ 7 ]宇宙船は、米国コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所（LASP）で、エミラティのエンジニアが米国の同僚の協力を得て、アリゾナ州立大学（ASU）とカリフォルニア大学バークレー校の支援を受けて組み立てました。[ 8 ] [ 9 ]プロジェクトはすべての段階でMBRSCが主導しました。[ 10 ]
この宇宙探査機は、日々の気象サイクルや季節ごとの気象サイクル、砂嵐などの下層大気の気象現象、惑星のさまざまな地域での気象の変化などを調査します。また、火星の大気中の水素と酸素の減少、および惑星の劇的な気候変動の背後にあるその他の可能性のある原因についての知識も深めます。このミッションは、アラブ首長国連邦のエンジニアチームが外国の研究機関と協力して実施しており、UAEの知識ベース経済への貢献となっています。 [ 11 ]
ホープは、 2020年7月の火星打ち上げ期間中に火星に向けて送られた3つの宇宙ミッションの最初のもので、中国の国家宇宙機関（天問1号周回機、展開式および遠隔カメラ、着陸機、祝栄ローバー）と米国の国家宇宙機関（火星2020号、パーサビアランスローバー、インジェニュイティヘリコプタードローン）からもミッションが打ち上げられた。宇宙船は、日本の種子島宇宙センターから三菱重工業のH-IIAロケットで打ち上げられた。3つすべてが2021年2月に火星に到着した。エミレーツ火星ミッションは、2021年2月9日に軌道復帰マヌーバを成功させ、3つの中で最初に火星に到着した。[ 12 ] [ 13 ]
2021年2月9日、アラブ首長国連邦はアラブ諸国として初めて、そして火星に到達した5番目の国となり、インドに次いで最初の試みで火星の軌道に入ることに成功した2番目の国となった。2023年4月、ニューヨーク・タイムズはホープ探査機からの画像に基づいた火星の最新の世界地図を報じた。[ 14 ]
アラブ首長国連邦の火星探査計画の構想は、2013年末のアラブ首長国連邦閣僚会議で生まれた。 [ 15 ]この計画は、アラブ首長国連邦大統領のシェイク・ハリファ・ビン・ザイード・アル・ナヒヤーンによって2014年7月に発表され、[ 16 ]アラブ首長国連邦の技術者の能力向上と火星の大気に関する人類の知識の増大を目的としている。[ 17 ]
この宇宙船は、火星の大気と気候を研究するための火星周回機です。コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所（LASP）/モハメッド・ビン・ラシード宇宙センター（MBRSC）の共同チームが、アリゾナ州立大学（ASU）とカリフォルニア大学バークレー校の支援を受けて建造しました。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]ホープ探査機は、三菱重工業（MHI）が建造・運用する日本のH-IIAロケットによって2020年7月19日に日本から打ち上げられ、2021年2月9日に火星に到着しました。 [ 22 ] [ 19 ]これは、西アジア、アラブ、またはイスラム教徒が多数を占める国による初の火星探査ミッションとなりました。 [ 23 ]アラブ首長国連邦宇宙庁（UAESA）とインド宇宙研究機関は、エミレーツ火星ミッションでUAESAを支援するために共同作業グループを設立しました。[ 24 ]
エミレーツ火星探査ミッションの目的を達成するため、アラブ首長国連邦副大統領兼首相でありドバイ首長でもあるシェイク・モハメッド・ビン・ラシード・アル・マクトゥームの指示により、アラブ首長国連邦宇宙庁（UAESA）とMBRSCの間で協定が締結された。 [ 25 ]この協定によれば、エミレーツ火星探査ミッションはUAE宇宙庁によって資金提供され、ホープ探査機の完全な実行プロセスも監督される。この協定では、プロジェクト全体のタイムラインとともに、財政的および法的枠組みが概説されている。[ 16 ]この協定に基づき、MBRSCはホープ探査機の設計と製造を委託されている。[ 16 ]
ミッション副プロジェクトマネージャー兼科学責任者のサラ・アル・アミリは、LASP、UCバークレー、ASUと協力してオービターを設計および構築した。[ 20 ] [ 21 ] [ 26 ]プロジェクトマネージャーはオムラン・シャラフである。[ 21 ]
シェイク・モハメッド・ビン・ラシード・アル・マクトゥームによれば、「希望（アラビア語：アル・アマル）」という名前は「何百万人もの若いアラブ人に楽観的なメッセージを送る」ために選ばれたとのことである。 [ 21 ]結果として得られたミッションデータは、世界中の200以上の機関と自由に共有される予定である。[ 27 ]
ホープ探査機は直方体[ 28 ]の形状と構造をしており、燃料を含めた質量は1,350 kg (2,980 lb)です。探査機の幅は2.37 m (7 ft 9 in) 、長さは2.90 m (9 ft 6 in)で、小型車に相当します。ホープは2枚の900ワットの太陽電池パネルを使用してバッテリーを充電し、1.5 m (4 ft 11 in)の高利得パラボラアンテナを使用して地球と通信します。宇宙船には、太陽に対する星座を識別することで宇宙空間での位置を決定するのに役立つスタートラッカーセンサーが装備されています。6つの120 Nスラスタが探査機の速度を制御し、8つの5 N (1.1 lb f )のリアクションコントロールシステム(RCS)スラスタが繊細な操縦を担当します。[ 29 ]
ホープ探査機の移動時間は、493 × 10 ^ 6 km (306 × 10 ^ 6 mi)の旅で約 200 日でした。[ 30 ]到着後、最初の 40 時間周期の軌道に入り、[ 31 ]そこから近点上昇マニューバを実行して、55 時間周期 (火星の 2 日をわずかに超える) の最終軌道に入り、2 年間火星の大気を研究し、搭載機器が大気の全体的なモデルの構築に役立ちます。データは、大気が宇宙空間に流出することに関する追加データを提供すると期待されています。[ 32 ]ホープ探査機は、火星の大気を研究するための 3 つの科学機器を搭載しており、これには高解像度のカラー画像用のデジタル カメラ、大気中の温度プロファイル、氷、水蒸気を調べる赤外線分光計、上層大気とさらに宇宙空間の酸素と水素の痕跡を調べる紫外線分光計が含まれます。[ 33 ]
このミッションは、UAEの経済と人的資本への投資とみなされている。シェイク・モハメド・ビン・ラシード・アル・マクトゥームは、ミッションを発表した際に3つのメッセージを述べた。「第一のメッセージは世界に向けたもので、アラブ文明はかつて人類の知識への貢献において大きな役割を果たし、再びその役割を果たすだろう。第二のメッセージはアラブの同胞に向けたもので、不可能なことは何もなく、知識の競争において最も偉大な国々と競うことができる。第三のメッセージは、最高峰を目指して努力する人々に向けたもので、野心に限界を設けなければ、宇宙にさえ到達できるだろう」。[ 34 ]このミッションは、アラブ首長国連邦の独立50周年（2021年12月2日）前に火星に到着するように計画されている。UAEの内閣府担当大臣、モハメド・ビン・アブドラ・アル・ゲルガウィによると、このミッションの費用は2億ドルだった。[ 35 ]
ホープ宇宙船のプロトタイプは、2017年11月のドバイ航空ショーで展示されました。プロトタイプは、宇宙船がどのような外観になるかの概略を示すために作られたモデルです。[ 36 ]プロジェクトマネージャーのオムラン・シャラフ氏は、ミッションは2020年7月の打ち上げに向けて順調に進んでいると述べました。[ 37 ]宇宙船は、2020年7月19日21時58分14秒（UTC）に、日本の南種田近くの種子島宇宙センターから三菱H-IIAロケットで打ち上げられました。[ 35 ]
2021年の国際宇宙会議は、ホープ火星探査機が火星周回軌道に入ってから8か月後の2021年10月にドバイで開催される予定です。この会議は当初2020年に予定されていましたが、2020年のIACはオンライン形式に変更されました。[ 38 ]
EMMチームは、科学目標を決定するために、NASA主導の国際フォーラムである火星探査プログラム分析グループに相談しました。このグループは、過去および現在の火星ミッションを検討し、将来の火星ミッションで取り組むべき知識のギャップを特定します。EMMチームは、火星の大気を全体的に把握するために、 3つの機器と高超同期軌道を選択しました。 [ 15 ] EMMの軌道は、近点が約20,000 km、遠点が約43,000 km、周期が55時間です。[ 39 ]この軌道は、大気を毎日、季節サイクルを通して研究し、砂嵐などの下層大気の気象現象を研究し、火星の異なる地理的領域の気象を比較することを目的として選択されました。ホープ火星ミッションチームによると、この探査機は火星で「最初の真の気象衛星」となる予定です。[ 40 ]
ホープ探査機は火星の大気層を詳細に調査し、火星の大気が液体の水を維持できた時代から、現在では大気が非常に薄く水が氷または水蒸気としてしか存在できないほどになったまでの劇的な気候変動の理由、火星が水素と酸素を宇宙空間に失う仕組みと理由、火星の大気の上層と下層のつながりを研究するためのデータを提供します。[ 40 ]ホープ探査機からのデータは、地球の大気をモデル化し、数百万年にわたるその進化を研究するのにも役立ちます。[ 34 ]ミッションから得られたすべてのデータは、知識共有を目的として、世界中の200の大学と研究機関に提供されます。[ 34 ]
2023年4月、ニューヨーク・タイムズはホープ探査機からの画像に基づいた火星の最新の世界地図を報じた。[ 14 ]
2023年3月10日に行われたフライバイの際に、火星探査機マーズホープによって撮影された火星の衛星ダイモスの史上初のクローズアップ全球画像が公開された。 [ 41 ] [ 42 ]
エミレーツ火星探査計画の下で火星に送られたロボット探査機は、 「希望」または「アル・アマル」（アラビア語：الأمل）と名付けられました。これは、世界中の何百万人ものアラブ人に楽観的なメッセージを送り、イノベーションを奨励することを目的としています。[ 43 ] 2015年4月、シェイク・モハメッド・ビン・ラシードはアラブ世界に探査機の命名を呼びかけました。何千もの提案が寄せられた後、この名前が選ばれました。これは、ミッションの中核的な目的を表しています。[ 44 ]探査機の名前は2015年5月に発表され、それ以来、このミッションは「希望火星探査計画」と呼ばれることもあります。[ 44 ]
宇宙船はコロラド州ボルダーのLASPで組み立てられ、そこでアラブ首長国連邦の技術者がアメリカの同僚から学びながら作業を行った。宇宙船は日本の種子島宇宙センターから打ち上げられた。[ 9 ]当局がコロナウイルス関連の検疫プロトコルと渡航制限をクリアした後、探査機は2020年4月に日本の打ち上げ場所に到着した。しかし、コロナウイルスにより当局はスケジュールを変更せざるを得なくなり、ミッションマネージャーは探査機を日本に早く送ることを決定した。宇宙船を打ち上げ場所に送るという決定により、ドバイの技術者は探査機の計画されていたテストの一部を中止せざるを得なかったが、2020年4月に軌道船が日本に向けて出発する前にすべての重要なチェックが完了した。当局は4月上旬に11人の技術者と技師を日本に派遣し、彼らはCOVID-19ウイルス性疾患の症状がないことを確認するために2週間隔離された。2020年4月20日、ホープ宇宙船はドバイのMBRSCを出発し、種子島への4日間の旅を開始した。温度管理された輸送コンテナに梱包された宇宙船は、ロシアが運航するウクライナ製のAn-124貨物機でドバイから日本の名古屋まで輸送された。旅の最終段階は船上で行われ、探査機は2020年4月24日に名古屋から種子島まで運ばれた。エミレーツ火星探査ミッションチームの6人が宇宙船に同行して日本に向かった。到着後、彼らは日本政府の指示に従って2週間の隔離期間に入った。隔離期間が終了すると、彼らは11人のエンジニアと技術者に合流し、種子島のペイロード処理施設のクリーンルーム内で宇宙船の最終テストを完了した。[ 45 ]
ホープ探査機は、アルミニウム製のハニカム構造で、複合材の表面シートで覆われています。推進剤を含めた質量は1,350 kg (2,980 lb) で、探査機の全体的なサイズと寸法は小型車に匹敵します。[ 46 ]
通信のために、探査機は直径1.85 m (6フィート 1インチ)の高利得アンテナを使用します。このアンテナは、地球に向けなければならない狭い電波を生成します。探査機の構造には、低帯域幅での指向性通信のための低利得アンテナがあります。スター トラッカーは、太陽に対する星座を研究することによって宇宙での位置決定に使用されます。[ 46 ]ホープには、6 基の 120 N (27 lbf) スラスタと 8 基の 5 N (1.1 lbf)リアクション コントロール システム(RCS) スラスタが装備されています。6 基のデルタ Vスラスタの機能は速度管理であり、RCS スラスタは姿勢制御と繊細な操縦に使用されます。探査機内のリアクション ホイールにより、探査機は宇宙を移動中に向きを変えることができ、アンテナを地球に向けたり、科学機器を火星に向けたりするのに役立ちます。[ 46 ]
ミッションの科学的目的を達成するために、ホープ探査機には3つの科学機器が搭載されています。[ 46 ]
ロケットは2020年7月14日から始まる短い打ち上げ期間中に打ち上げられた。 [ 51 ]宇宙船は2020年7月19日に日本の種子島宇宙センターから三菱重工業のH-IIAロケットを使用して打ち上げられ、[ 51 ] 2021年2月9日に火星に到着した。[ 35 ]
アリゾナ州テンピに拠点を置くKinetX Aerospace社は、このミッションの航行サービスを提供しています。[ 52 ] NASAの深宇宙ネットワーク（DSN）は、宇宙船との通信と追跡に使用されています。[ 53 ] KinetX社は、DSNから提供される無線追跡データを使用して、宇宙船の軌道を推定し、ホープを計画された軌道上に維持し、火星軌道に投入するために必要な操縦を設計します。[ 54 ]
コロラド州ボルダーに拠点を置くアドバンスト・スペース社は、このミッションのミッション設計サービスを提供しています。[ 55 ]アドバンスト・スペース社は、基準軌道、基準マニューバ、科学イベントリストを作成しました。また、すべてのマニューバと打ち上げ目標の検証も行っています。
ミッションチームは、宇宙船、ロジスティクス、ミッション運用、プロジェクト管理、科学教育およびアウトリーチ、地上局、打ち上げロケットの7つのグループに分かれています。チームを率いるのはオムラン・シャラフで、彼はプロジェクトマネージャーとして、エミレーツ火星ミッションに関連する進行中のタスクの管理とサポートを担当しています。[ 56 ]
サラ・アミリは副プロジェクトマネージャー兼主任科学調査官であり、ミッションの目標を策定し、ホープ探査機の機器に関連するプログラムを調整するチームを率いている。[ 56 ]このミッションは、アラブ首長国連邦の経済と人々に永続的な貢献をする可能性を秘めていると言われている。[ 57 ]
ミッションチームには、150人のエミラティ人エンジニアと、米国の提携機関のエンジニアと科学者200人が参加しており、プロジェクトディレクターはオムラン・シャラフ、プログラムマネージャーはピート・ウィズネル、副プログラムマネージャー兼主任科学調査員はサラ・アミリ、戦略計画担当副プロジェクトマネージャーはイブラヒム・ハムザ・アル・カシム、運用担当副プロジェクトマネージャーはザカレイヤ・アル・シャムシとなっている。[ 58 ] [ 56 ] [ 59 ]
インド宇宙研究機関（ISRO）はミッションチームと会合を開き、経験を共有し、火星ミッションの打ち上げを支援した。[ 60 ] [ 61 ]
アラブ首長国連邦の火星探査機ホープは、最初の惑星間軌道修正マニューバ（TCM1）を成功裏に実行したと、ミッション関係者が2020年8月17日に発表した。[ 62 ]
探査機は2021年2月9日に火星に到着しました。湾岸標準時（UTC +04:00）19時42分頃、探査機はスラスタを噴射して火星の軌道に入り始めました。このプロセスには約27分間の噴射が必要でした。その後、探査機は火星の周りを旋回しながら無線沈黙に入りましたが、約15分後に軌道投入に成功したと報告しました。[ 13 ] [ 63 ]
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