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火星は宇宙船による遠隔探査が行われてきた。20世紀後半から地球から送られた探査機は、火星系に関する知識を大幅に増加させ、主にその地質と居住可能性の理解に重点を置いたものであった。[1] [2]惑星間旅行のエンジニアリングは複雑であり、火星探査は、特に初期の試みでは高い失敗率を経験してきた。火星に向かう予定だったすべての宇宙船のおよそ60％がミッションを完了する前に失敗し、中には観測を開始する前に失敗したものもあった。仕様を超えて何年も稼働した双子の火星探査ローバー、スピリットとオポチュニティのように、いくつかのミッションは予想外の成功を収めた。 [3]
現在の状況
火星の表面には、アメリカの宇宙機関NASAが運用するキュリオシティとパーサヴィアランスという2台の機能的な探査車がある。パーサヴィアランスにはインジェニュイティヘリコプターが同行し、2024年に任務が終了する前にパーサヴィアランスが調査する場所を偵察した。[4]中国国家航天局（CNSA）[5]の天問1号ミッションの一部である珠容探査車[ 6]は、2022年5月20日まで活動していたが、砂嵐の接近と火星の冬のために冬眠に入った。探査車は2022年12月に冬眠から目覚めると予想されていたが、2023年4月時点で移動しておらず、永久に非活動状態にあると推定されている。[7]
火星を調査している探査機は 7 機あります。マーズ・オデッセイ、マーズ・エクスプレス、マーズ・リコネッサンス・オービター、MAVEN、トレース・ガス・オービター、ホープ・マーズ・ミッション、天問 1 号で、火星に関する膨大な量の情報を提供してきました。したがって、現在火星を探索している探査機は合計 9 機で、ローバー 2 機とオービター 7 機です。
NASA-ESA火星サンプルリターンミッションのように、現在パーサヴィアランス探査車によって収集されているサンプルを回収するさまざまな火星サンプルリターンミッションが計画されています。[8]
2024年4月、NASAは火星でのロボット科学をさらに可能にするための商業サービスの提供に関する研究を開始するためにいくつかの企業を選定しました。[9]
火星系
火星は長い間、人類の関心の対象となってきた。初期の望遠鏡による観測では、季節的な植生に起因する表面の色の変化が明らかになり、線状の特徴はインテリジェント・デザインによるものと考えられた。さらに望遠鏡による観測で、フォボスとダイモスという2つの衛星、極地の氷冠、そして現在太陽系で最も高い山として知られるオリンポス山が発見された。これらの発見により、赤い惑星の研究と探査への関心がさらに高まった。火星は地球と同時期に形成された岩石惑星だが、直径は地球の半分しかなく、大気は薄く、表面は冷たく砂漠のような気候である。[10]
火星の表面を分類する方法の一つは、30の「四角形」で分類することであり、各四角形はその四角形内の顕著な地形的特徴にちなんで名付けられている。[11] [12]
起動ウィンドウ
火星探査のための最小エネルギー打ち上げ期間は、約2年2か月（具体的には、地球に対する火星の朔望周期である780日）の間隔で発生します。 [15]さらに、利用可能な最小転送エネルギーは、約16年周期で変化します。[15]たとえば、1969年と1971年の打ち上げ期間に最小値が発生し、1970年代後半にピークに達し、1986年と1988年に再び最低値に達しました。[15]
過去のミッション 1960–1988
1960年から、ソ連の宇宙計画は火星への探査機シリーズを打ち上げた。その中には、最初の計画的なフライバイとハード（衝突）着陸（Mars 1962B）も含まれている。[21]火星への最初のフライバイ成功は、1965年7月14日〜15日にNASAのマリナー4号によって行われた。[22] 1971年11月14日、マリナー9号は火星の周回軌道に入り、他の惑星を周回した最初の宇宙探査機となった。[23]技術の進歩に伴い、探査機から返されるデータの量が大幅に増加した。[21]
最初に火星の表面に接触したのは、 1971年11月27日の火星2号 着陸機と12月2日の火星3号着陸機の2機のソ連の探査機だった。火星2号は降下中に故障し、火星3号は最初の火星軟着陸の約20秒後に故障した。[24] 火星6号は降下中に故障したが、1974年に破損した大気データを送信した。 [25] 1975年のNASAのバイキング計画の打ち上げは、2機の周回衛星と、1976年に正常に軟着陸した着陸機で構成されていた。バイキング1号は6年間、バイキング2号は3年間運用された。バイキング着陸機は火星の最初のカラーパノラマ写真を中継した。[26]
ソ連の探査機フォボス1号と2号は、火星とその2つの衛星、特にフォボスを調査するために1988年に火星に送られた。フォボス1号は火星に向かう途中で連絡が取れなくなった。フォボス2号は火星とフォボスの写真撮影に成功したが、フォボスの表面に2機の着陸機を放出する前に失敗した。[27]
1992年以降の過去のミッション
火星は宇宙探査の難しいターゲットとして知られており、2019年までの55回のミッションのうち、完全に成功したのはわずか25回、つまり45.5%で、さらに3回は部分的に成功し、部分的に失敗している。[要出典]しかし、2001年以降の16回のミッションのうち、12回は成功しており、そのうち8回は現在も運用中である。
フォボス 1 号と 2 号 (1988 年) の後に予定より早く終了したミッションには、次のものがあります (詳細については、探査機の困難のセクションを参照してください)。
- 火星観測衛星（1992年打ち上げ）
- 火星96（1996）
- 火星気候探査機（1999年）
- 火星極地着陸機とディープ・スペース2号（1999年）
- 望海（2003）
- ビーグル2 (2003)
- フォボス・グラントwith Yinghuo-1 (2011)
- スキアパレリ着陸船（2016年）
1993年の火星探査機「マーズ・オブザーバー」の失敗に続いて、NASAの火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」が1997年に火星周回軌道に到達した。このミッションは完全な成功で、2001年初頭に主要な地図作成ミッションを終えた。探査機は2006年11月に3回目の延長プログラム中に連絡が途絶え、宇宙でちょうど10年間の運用を過ごした。NASAの火星探査機「マーズ・パスファインダー」はロボット探査機「ソジャーナ」を搭載し、1997年夏に火星のアレス峡谷に着陸し、多くの画像を送信した。[28]
(表示•議論)
火星の地球全体の地形をインタラクティブな画像マップに重ねて表示し、火星探査車と着陸機の位置を示します。ベースマップの色は火星表面の相対的な標高を示します。
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（参照：火星地図、火星記念碑リスト）
火星着陸地点（2020年12月16日）
NASAの火星探査機オデッセイは2001年に火星の軌道に入った。[29] オデッセイの ガンマ線分光計は火星の表土の上部約1メートルに大量の水素を検出した。この水素は大量の水氷の堆積物に含まれていると考えられている。[30]
欧州宇宙機関（ESA）のマーズ・エクスプレス・ミッションは2003年に火星に到達した。このミッションはビーグル2号着陸船を運んだが、放出された後消息がわからず、2004年2月に行方不明と宣言された。ビーグル2号は2015年1月にNASAの火星探査機（MRO）のHiRiseカメラによって安全に着陸したものの、太陽電池パネルとアンテナを完全に展開できなかったことが確認された。[31] [32] 2004年初頭、マーズ・エクスプレスの惑星フーリエ分光計チームは、探査機が火星の大気中に潜在的な生物の痕跡であるメタンを検出したと発表した。ESAは2006年6月にマーズ・エクスプレスが火星でオーロラを発見したと発表した。[33]
2004年1月、NASAの火星探査ローバー2台、スピリット（MER-A）とオポチュニティ（MER-B）が火星の表面に着陸した。両ローバーとも、科学的目標をすべて達成し、それを上回る成果をあげた。最も重要な科学的成果の1つは、両着陸地点に過去に液体の水が存在したという決定的な証拠である。火星の砂嵐と暴風雨により、両ローバーのソーラーパネルが時折洗浄され、寿命が延びた。[34] スピリットローバー（MER-A）は、砂丘に引っかかって向きを変えられずバッテリーを充電できなかったため、2010年にデータの送信を停止するまで活動していた。[8]
ロゼッタは2007年のフライバイで火星から250km以内に接近した。 [35] ドーンは2009年2月に火星のベスタとケレスを調査する途中、重力アシストのために火星を通過した。 [36]
フェニックスは2008年5月25日に火星の北極地域に着陸した。 [37]ロボットアームが火星の土壌を掘り、2008年6月20日に水の氷の存在が確認された。 [38] [39]連絡が途絶えたため、2008年11月10日にミッションは終了した。 [40] 2008年、地球表面から火星表面への物質の輸送コストは1キログラムあたり約309,000米ドルであった。 [41]
インド宇宙研究機関（ISRO）は2013年11月5日に火星探査機（MOM）を打ち上げ、2014年9月24日に火星の軌道に投入された。インドのISROは、ソビエト宇宙計画、NASA、ESAに続いて火星に到達した4番目の宇宙機関である。[42]インドは火星の軌道に宇宙船を投入することに成功し、初の試みでこれを達成した最初の国となった。[43]
ミッションの概要
以下では、火星へのこれまでのミッションについて、周回衛星とフライバイを中心として簡単に概説します。火星着陸と火星探査車も参照してください。
初期のソ連のミッション
1960年代
1960年から1969年にかけて、ソ連は火星到達を目指して9機の探査機を打ち上げた。それらはすべて失敗した。打ち上げ時に3機、地球周回軌道に到達できなかった3機、火星横断軌道に宇宙船を投入するための噴射中に1機、惑星間軌道に2機が到達できなかった。
火星1M計画（西側メディアではマルスニクと呼ばれることもある）は、ソ連初の無人宇宙船による惑星間探査計画であり、1960年10月に火星に向けて打ち上げられた2機のフライバイ探査機、火星1960Aと火星1960B （それぞれコラブル4とコラブル5とも呼ばれる）で構成されていた。打ち上げ後、両方のロケットの第3段ポンプは点火を開始するのに十分な圧力を発生させることができなかったため、地球の駐機軌道には到達できなかった。宇宙船は再突入前に高度120kmに到達した。
火星1962Aは1962年10月24日に打ち上げられた火星フライバイミッションであり、火星1962Bは同年12月下旬に打ち上げられた最初の火星着陸ミッションであった。両ミッションとも地球周回軌道に入る途中で分解したか、宇宙船を火星周回軌道に乗せるための燃焼中に上段が軌道上で爆発したため失敗した。[8]
最初の成功
1962年11月1日に火星に打ち上げられた自動惑星間宇宙船、マルス1号（1962ベータヌー1号）は、ソ連の火星探査計画で惑星間軌道に到達した最初の探査機であった。マルス1号は、火星から約11,000 kmの距離を飛行し、表面の画像を撮影するとともに、宇宙放射線、微小隕石の衝突、火星の磁場、放射線環境、大気構造、および考えられる有機化合物に関するデータを送信することを目的としていた。[44] [45]当初は2日間隔、後には5日間隔で61回の無線送信が行われ、大量の惑星間データが収集された。1963年3月21日、火星に向かう途中、地球から1億676万kmの距離にいた宇宙船のアンテナ方向付けシステムの故障により通信が途絶えた。[44] [45]
1964年、ソ連の探査機打ち上げは6月4日のゾンド1964Aと11月30日のゾンド2（ゾンド計画の一部）の2回とも失敗に終わった。ゾンド1964Aは打ち上げ時に失敗し、ゾンド2は1965年5月初旬の中間軌道変更後に火星に向かう途中で通信が途絶えた。[8]
1969年、火星探査計画の一環として、ソ連はM-69と呼ばれる2機の5トンの同一の探査機を準備し、NASAはこれをMars 1969AとMars 1969Bと名付けた。両探査機は、新開発されたプロトンロケットの打ち上げに関連したトラブルで失われた。[46]
1970年代
ソ連は、計画されていたアメリカのマリナー8号とマリナー9号の火星探査機に先んじて、火星初の人工衛星を打ち上げるつもりだった。マリナー8号が打ち上げ時に故障して軌道に到達できなかった翌日の1971年5月、ソ連の火星計画M-71の大型探査機コスモス419号（火星1971C）も打ち上げに失敗した。この宇宙船は探査機としてのみ設計されたが、計画M-71の次の2機の探査機、火星2号と火星3号は、探査機と着陸機の多目的組み合わせであり、スキー歩行式小型ローバーPrOP -Mを搭載し、月以外の惑星探査車としては初となるものだった。これらは1971年5月中旬に無事に打ち上げられ、約7か月後に火星に到着した。 1971年11月27日、火星2号の着陸船は搭載コンピューターの故障により不時着し、火星の表面に到達した最初の人工物となった。1971年12月2日、火星3号の着陸船は軟着陸を達成した最初の宇宙船となったが、その通信は14.5秒後に中断された。[47]
火星2号と3号は、1971年12月から1972年3月までの期間をカバーする比較的大量のデータを送信しましたが、送信は8月まで続きました。1972年8月22日、データと合計60枚の写真を送信した後、火星2号と3号はミッションを終了しました。画像とデータにより、表面の起伏図の作成が可能になり、火星の重力と磁場に関する情報が得られました。[48]
1973年、ソ連はさらに4機の探査機を火星に送った。火星4号と5号の周回衛星と、火星6号と7号のフライバイ/着陸機の組み合わせである。火星7号を除くすべてのミッションはデータを送信したが、火星5号が最も成功した。火星5号は、送信機ハウジングの加圧喪失によりミッションが終了する前に、わずか60枚の画像を送信した。火星6号の着陸機は降下中にデータを送信したが、衝突時に失敗した。火星4号は、火星の2,200 kmの範囲を飛行し、1回の撮影画像と電波掩蔽データを送信し、火星の夜側電離層の最初の検出となった。[49]火星7号探査機は、搭載システムの1つ（姿勢制御または逆噴射ロケット）の動作に問題があったため、運搬車両から予定より早く分離し、火星から1,300 km（8.7 × 10 −6 au）外れた。[要出典]
マリナープログラム
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1964 年、NASAのジェット推進研究所は火星到達を 2 回試みました。マリナー 3 号とマリナー 4 号は、火星への最初のフライバイを行うために設計された同一の宇宙船でした。マリナー 3 号は 1964 年 11 月 5 日に打ち上げられましたが、ロケットの上にある宇宙船を包む覆いが適切に開かず、ミッションは失敗に終わりました。3 週間後の 1964 年 11 月 28 日、マリナー 4 号は火星への 7 か月半の旅に成功しました。 [引用が必要]
マリナー4号は1965年7月14日に火星を通過し、初めて別の惑星のクローズアップ写真を提供した。探査機の小型テープレコーダーから徐々に地球に再生された写真には、衝突クレーターが写っていた。この写真によって火星に関するはるかに正確なデータが得られた。表面気圧は地球の約1%、日中の気温は-100 °C (-148 °F)と推定された。磁場[50] [51]や火星の放射線帯[52]は検出されなかった。この新しいデータは、当時計画されていた火星着陸船の再設計を意味し、生命が火星で生き残るのは予想以上に困難であることが明らかになった。[53] [54] [55] [56]
NASAはマリナー計画を継続し、さらに2機の火星フライバイ探査機、マリナー6号と7号を打ち上げた。これらは次の打ち上げ時期に送られ、1969年に火星に到達した。その次の打ち上げ時期に、マリナー計画は再び2機の探査機のうち1機を失うという不運に見舞われた。マリナー9号は、姉妹機のマリナー8号の打ち上げ時の失敗の後、火星の周回軌道にうまく入った史上初の宇宙船となった。マリナー9号が1971年に火星に到達したとき、同機と2機のソビエト連邦の探査機（火星2号と火星3号）は、火星全体で砂嵐が進行中であることを発見した。ミッションコントローラは、嵐が収まるのを待っている間に、探査機をフォボスにランデブーさせ、写真を撮影した。嵐が収まり、マリナー9号が火星の表面を撮影できるようになると、戻ってきた写真は以前のミッションに比べて大幅に進歩したものであった。これらの写真は、かつて火星の表面に液体の水が流れていたかもしれないというより詳細な証拠を初めて提供した。また、これらの写真により、火星の多くのアルベド特性の真の性質がようやく明らかになった。たとえば、ニクス・オリンピカは、惑星の砂嵐の最中に見られた数少ない特性の 1 つであり、太陽系全体のどの惑星よりも高い山(正確には火山) であることが明らかになり、オリンポス山として再分類されることになった。[要出典]
バイキングプログラム
バイキング計画では、1975年にバイキング1号とバイキング2号の宇宙船が火星に打ち上げられました。この計画は2機の探査機と2機の着陸機で構成されており、これらは火星に着陸に成功した2機目と3機目の宇宙船でした。
着陸船ミッションの主な科学的目的は、火星の生物学的特徴を探し、気象、地震、磁気特性を観察することであった。バイキング着陸船に搭載された生物学的実験の結果は未だ決定的ではないが、2012年に発表されたバイキングデータの再分析では火星に微生物生命の兆候があることが示唆されている。[57] [58]
ヴァイキングの探査機は、大洪水が深い谷を削り、岩盤に溝を刻み、数千キロメートルを移動したことを明らかにした。南半球の支流の地域は、かつて雨が降ったことを示唆している。[59] [60] [61]
火星探査機、ソジャーナーローバー
マーズ・パスファインダーは、1997年7月4日に火星に移動探査機を搭載した基地局を着陸させたアメリカの宇宙船である。着陸機と、ソジャーナと呼ばれる10.6キログラム（23ポンド）の小型車輪付きロボットローバーで構成されており、火星の表面で活動した最初のローバーであった。[62] [63]科学的目的に加えて、マーズ・パスファインダーのミッションは、エアバッグ着陸システムや自動障害物回避など、後に火星探査ローバーによって活用されるさまざまな技術の「概念実証」でもあった。[62]
マーズ・グローバル・サーベイヤー
1992年にNASAの火星探査機「マーズ・オブザーバー」が故障した後、NASAは火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）」を改造して打ち上げた。マーズ・グローバル・サーベイヤーは1996年11月7日に打ち上げられ、1997年9月12日に軌道に入った。1年半かけて軌道を楕円から円軌道に調整した後、探査機は1999年3月に主要な地図作成ミッションを開始した。探査機は火星の1年（地球の約2年）にわたって低高度のほぼ極軌道から火星を観測した。マーズ・グローバル・サーベイヤーは2001年1月31日に主要なミッションを完了し、2007年に通信が途絶えるまで数回の延長ミッションフェーズを完了した。[64]
このミッションでは火星の表面、大気、内部全体を調査し、これまでのすべての火星ミッションを合わせたよりも多くの赤い惑星に関するデータを持ち帰りました。データはアーカイブ化されており、公開されています。[65]
重要な科学的発見の中には、グローバル・サーベイヤーが撮影した溝や土石流の特徴の写真があり、火星の表面またはその近くに帯水層に似た液体の水源が現在存在している可能性を示唆している。地球上では同様の溝が流水によって形成されるが、火星では通常、気温が低すぎて大気が薄すぎるため液体の水を維持できない。しかし、多くの科学者は、火星では液体の地下水が時々表面に現れ、溝や溝を侵食し、底に溜まってから凍結して蒸発するのではないかと仮説を立てている。[66]
磁力計の測定結果から、火星の磁場は地球の核で全体的に発生しているのではなく、地殻の特定の領域に集中していることがわかった。火星の衛星フォボスの新しい温度データとクローズアップ画像から、その表面は数百万年にわたる隕石の衝突によって形成された、少なくとも1メートル（3フィート）の厚さの粉末状物質でできていることがわかった。宇宙船のレーザー高度計のデータにより、科学 者は1999年1月に火星の北極の氷冠の3D画像を初めて得た。[67]
2006年6月に宇宙船にアップロードされた欠陥のあるソフトウェアが原因で、数か月後に宇宙船の太陽電池パネルの向きが誤ってしまい、バッテリーが過熱して故障した。[68] 2006年11月5日、MGSは地球との連絡を失った。[69] NASAは2007年1月28日に通信を回復する努力を終了した。[70]
火星オデッセイそしてマーズ・エクスプレス
2001 火星オデッセイ · 火星
マーズ・エクスプレス · 火星
2001 年、NASA の火星探査機「マーズ オデッセイ」が火星に到着しました。そのミッションは、分光計と画像装置を使用して、火星の過去または現在の水と火山活動の証拠を探すことです。2002 年、探査機のガンマ線分光計と中性子分光計が大量の水素を検出したことが発表されました。これは、南極から緯度 60 度以内の火星の土壌の上部 3 メートルに、水氷の広大な堆積物があることを示唆しています。[引用が必要]
2003 年 6 月 2 日、欧州宇宙機関の火星探査機マーズ エクスプレスがバイコヌール宇宙基地から火星に向けて出発しました。マーズ エクスプレスの宇宙船は、マーズ エクスプレス オービターと静止着陸機ビーグル 2で構成されています。着陸機は、掘削装置と、これまでに作られた最小の質量分析計、およびその他のさまざまな装置をロボット アームに搭載し、ほこりっぽい地表の下の土壌を正確に分析して、バイオシグネチャーとバイオ分子を探しました。[引用が必要]
2003 年 12 月 25 日に探査機は火星の軌道に入り、ビーグル 2 号は同日、火星の大気圏に入った。しかし、着陸機との交信は失敗した。1 月中も通信の試みは続いたが、ビーグル 2 号は 2 月中旬に行方不明と発表され、英国と ESA による共同調査が開始された。マーズ エクスプレス探査機は火星の南極に水氷と二酸化炭素氷が存在することを確認したが、NASA は以前に火星の北極にそれらの存在を確認していた。[引用が必要]
着陸機の運命は、火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターの一連の画像で火星の表面に無傷で発見されるまで謎のままだった。[71] [72]画像によると、探査機の4つの太陽電池パネルのうち2つが展開に失敗し、探査機の通信アンテナを遮っていたようだ。ビーグル2号は火星への軟着陸を果たした最初のイギリスおよび最初のヨーロッパの探査機である。[要出典]
メル、機会ローバー、精神ローバー、フェニックス着陸船
2003 年に開始された NASA の火星探査ローバー ミッション (MER) は、火星の表面の地質を調査する 2 台のローバー、スピリット(MER-A) とオポチュニティ(MER-B) によるロボット宇宙ミッションでした。このミッションの科学的目的は、火星の過去の水活動の手がかりとなるさまざまな岩石や土壌の探索と特性の解明でした。このミッションは、NASA の火星探査プログラムの一部であり、このプログラムには、1976 年の 2 機のバイキング プログラム着陸機と 1997 年の火星パスファインダー探査機という、これまでに成功した 3 機の着陸機が含まれています。[引用が必要]
ロゼッタそして夜明けスイングバイ
2007年2月25日、 ESAの ロゼッタ宇宙探査機は、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67Pに向けて、探査機の速度を落とし方向を変えるために設計された重力スリングショットで火星から250km以内を飛行した。[73]
NASAのドーン宇宙船は2009年に火星の重力を利用してベスタに向かう途中で方向と速度を変え、火星でドーンのカメラやその他の機器をテストした。 [74]
フォボス・グルント
2011年11月8日、ロシアのロスコスモスは、フォボス・グルントと呼ばれる野心的なミッションを打ち上げた。これは、火星の衛星フォボスから地球にサンプルを持ち帰り、中国の探査機「迎火1号」を火星の軌道に乗せることを目的とした着陸機で構成されていた。フォボス・グルント・ミッションは、打ち上げ直後に完全な制御と通信の障害に見舞われ、低軌道に取り残され、後に地球に落下した。[75]迎火1号衛星とフォボス・グルントは、2012年1月15日に破壊的な再突入を経験し、最終的に太平洋上で分解した。[76] [77] [78]
火星探査ミッション
火星探査機ミッション（マンガルヤーンとも呼ばれる）は、2013年11月5日にインド宇宙研究機関（ISRO）によって打ち上げられた。[79] 2014年9月24日に火星軌道への投入に成功した。このミッションは技術実証であり、副次的な目的として火星の大気の研究も行う。これはインドにとって初の火星ミッションであり、これによりISROはソ連、NASA（米国）、ESA（欧州）に次いで火星への到達に成功した4番目の宇宙機関となった。このミッションは7100万ドルという記録的な低予算で完了し、[80] [81]これまでで最も安価な火星ミッションとなった。[82]連絡が途絶えたため、2022年9月27日にミッションは終了した。
洞察力そしてマルコ
2012年8月、NASAは火星の深部構造を解明するために、熱流量プローブと地震計を搭載した4億2500万ドルの着陸機ミッションであるインサイトを選択した。 [83] [84] [85] インサイトは2018年11月26日に火星への着陸に成功した。 [86]大気[87] 、表面[88]、火星内部[89]に関する貴重なデータがインサイトによって収集された。インサイトのミッションは2022年12月21日に終了したと発表された。
2018年5月5日、インサイトとともに2機のフライバイキューブサット「MarCO」が打ち上げられ、[90]インサイトの突入と着陸中にリアルタイムのテレメトリを提供した。キューブサットは打ち上げから1.5時間後にアトラスVブースターから分離し、独自の軌道で火星へと向かった。[91] [92] [93]
現在のミッション
2006年3月10日、NASAの火星探査機（MRO）が2年間の科学調査を行うために軌道上に到着した。探査機は、今後の着陸ミッションに適した着陸地点を見つけるために、火星の地形と気象のマッピングを開始した。MROは2008年に火星の北極付近で発生した一連の活発な雪崩の最初の画像を撮影した。[94]
マーズ・サイエンス・ラボラトリーのミッションは2011年11月26日に打ち上げられ、 2012年8月6日（UTC）に火星表面にキュリオシティ探査車を送り込んだ。この探査車は火星探査車よりも大きく、より先進的で、最高時速90メートル（時速295フィート）の速度を誇る。 [95]実験には、7メートルの距離にある岩石の組成を推定できるレーザー化学サンプラーが含まれる。[96]
MAVEN探査機は2013年11月18日に打ち上げられ、2014年9月22日に火星表面から6,200km（3,900マイル）×150km（93マイル）上空の楕円軌道に投入され、火星の大気を調査する。ミッションの目標には、かつては相当量あったと推定される火星の大気と水が、時間の経過とともにどのように失われたのかを突き止めることなどが含まれる。[97]
エクソマーズ・トレース・ガス・オービターは2016年に火星に到着し、試験着陸機であるスキアパレリEDM着陸機を展開した。スキアパレリは表面に墜落したが、パラシュート降下中に重要なデータを送信したため、試験は部分的な成功と宣言された。[98]
ミッションの概要
火星探査機
火星探査機（MRO）は、軌道上から火星の偵察と探査を行うために設計された多目的宇宙船である。7億2000万ドルの宇宙船は、ジェット推進研究所の監督の下、ロッキード・マーティンによって建造され、2005年8月12日に打ち上げられ、2006年3月10日に火星の軌道に入った。[100]
MRO には、 HiRISEカメラ、CTX カメラ、CRISM、SHARADなどの科学機器が多数搭載されています。HiRISE カメラは火星の地形を分析するために使用され、CRISM と SHARAD は表面上および表面下の水、氷、鉱物を検出できます。さらに、MRO は火星の天候と表面状態の毎日の監視、将来の着陸地点の探索、および以前の火星探査機と比較して前例のないビットレートで情報を送受信できる新しい通信システムのテストを通じて、次世代の探査機への道を切り開いています。探査機との間のデータ転送は、これまでのすべての惑星間ミッションを合わせたよりも高速で行われ、他のミッションの重要な中継衛星としての役割を果たすことができます。[引用が必要]
好奇心ローバー
NASAの火星科学実験室ミッションは、キュリオシティと名付けられた探査車とともに2011年11月26日に打ち上げられ、[101] [102]、2012年8月6日に火星のゲイルクレーターのアイオリス・パルスに着陸した。この探査車は、火星の過去または現在の居住可能性に関連する過去または現在の状況を探すために設計された機器を搭載している。[103] [104] [105] [106]
メイヴン
NASAのMAVENは火星の上層大気を研究するための周回ミッションです。[107]また、火星表面のロボット着陸機や探査機の通信中継衛星としても機能します。MAVENは2013年11月18日に打ち上げられ、2014年9月22日に火星に到着しました。[引用が必要]
トレースガスオービターとEDM
エクソマーズ・トレースガス・オービターは、 ESAとロスコスモスの協力により建造された大気研究用オービターです。2016年10月19日に火星軌道に投入され、メタン（CH
4）やその他の微量ガスが火星の大気中に存在する可能性があり、生物活動や地質活動の証拠となる可能性がある。スキアパレリEDM着陸機は火星表面に着陸しようとしたときに破壊された。[108]
希望
アラブ首長国連邦は、2020年7月に日本のH-IIAロケットでHOPE火星探査機を打ち上げた。[109] 2021年2月9日に軌道投入に成功した。火星の大気と天候を調査している。
天問1号と朱容ローバー
天問1号は2020年7月23日に打ち上げられた中国のミッションであり、周回機、着陸機、240キログラム（530ポンド）のローバー、展開可能な遠隔カメラのパッケージが含まれていた。[110]天問1号は2021年2月10日に軌道に入り、朱容ローバーは2021年5月14日に着陸に成功し、2021年5月22日に展開した。[6]朱容は347火星日間稼働しており、5月22日に休眠状態に入る前に火星を1,921メートル移動した。[111]ローバーはそれ以来一度も目覚めていないが、周回機は作業を続けた。[112]
2020年火星、忍耐力ローバー、創意工夫ヘリコプター
NASAによる火星2020ミッションは、2020年7月30日にケープカナベラルからユナイテッド・ローンチ・アライアンスのアトラスVロケットで打ち上げられた。これはマーズ・サイエンス・ラボラトリーの設計に基づいている。科学的ペイロードは宇宙生物学に焦点を当てている。[113]これには、パーセベランス・ローバーと引退したインジェニュイティ・ヘリコプターが含まれる。太陽光発電に依存していた古いローバーとは異なり、パーセベランスは原子力で動いており、この過酷で埃っぽい環境で以前のものよりも長く生き残ることができる。車ほどの大きさのローバーの重量は約1トンで、約7フィート（2.1メートル）に達するロボットアーム、ズームカメラ、化学分析装置、削岩機を備えている。[114] [115]
パーセベランスは、6か月以上かけて2億9300万マイル（4億7100万キロ）を旅して火星に到達し、2021年2月18日に無事着陸した。最初のミッションは、少なくとも火星の1年、つまり地球の687日間に及ぶ予定だ。古代生命の痕跡を探し、赤い惑星の表面を探索する。[116] [117]
2021年10月19日現在、パーセベランスは火星からの最初の音を捉えた。録音は、火星の突風、砂利の上を走る探査車の車輪の音、探査機がアームを動かすときに回転するモーター音など、5時間にわたる音で構成されていた。この音は、火星上で音がどのくらい遠くまで伝わるかなど、研究者に大気に関する手がかりを与えている。[要出典]
エウロパ クリッパー、ヘラとプシュケ
NASAの 木星とエウロパへのエウロパ・クリッパー、金属に富む小惑星16プシケへのNASAのプシキ宇宙探査ミッション、ESAのディディモスへのヘラは、それぞれ2025年3月1日、[118] 2025年3月、2026年5月に火星へのフライバイを実施し、重力スリングショットで宇宙船の速度を落とし方向を変えるように設計された。[119]
今後のミッション
- カリフォルニア大学バークレー校によるEscaPADE（Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers）は、火星の磁気圏と大気圏脱出プロセスの構造、構成、変動、ダイナミクスを研究するためのNASAの火星探査機ミッションである。 [120] EscaPADE探査機は、当初はPsycheおよびJanusミッションとともにFalcon Heavyの二次ペイロードとして2022年に打ち上げられる予定だったが、現在はNew Glennで打ち上げられる予定である。[121]このミッションは2025年第2四半期に打ち上げられる予定である。
- インドのISROは、2026年に火星探査ミッションの後継ミッションを送る計画である。これは火星着陸ミッションと呼ばれ、探査機と着陸機で構成される。[122]
- エクソマーズ計画の一環として、ESAとロスコスモスは、火星の過去または現在の微生物生命の証拠を探すために、2022年にロザリンド・フランクリン探査車を送り込む計画を立てていた。[123]探査車を運ぶ予定だった着陸船はカザチョクと呼ばれ、約2年間科学的研究を行う予定だった。このミッションは、2022年のロシアのウクライナ侵攻の結果、無期限に延期されていた。[124] 2024年に、このミッションは追加資金を受け取り、現在は2028年の打ち上げが計画されている。[125]
提案
- 天問3号は火星の土壌サンプルを地球に持ち帰る中国のミッションである。[126]このミッションは2028年後半に打ち上げられ、着陸機と上昇機、そして周回機と帰還モジュールが2基のロケットで別々に打ち上げられる。サンプルは2031年7月までに地球に持ち帰られる予定である。[127]
- NASA-ESA火星サンプルリターンは、サンプルリターンミッションのための3回の打ち上げアーキテクチャのコンセプトであり、小さなサンプルを保管するためのローバー、それを軌道に送るための火星上昇ステージ、そして火星上空でランデブーして地球に持ち帰るためのオービターを使用します。[128]太陽電気推進により、3回ではなく1回の打ち上げでサンプルリターンが可能になります。[129]
- マーズ・グルントは火星の土壌サンプルを地球に持ち帰ることを目的としたロシアのミッション構想である。 [130]
- 火星航空地上地球規模知的探査機（MAGGIE）は、太陽エネルギーで駆動し、垂直離着陸（VTOL）機能を備え、火星の大気圏で飛行することを目的とした小型固定翼電気航空機の提案である。 [131]
その他の将来のミッションのコンセプトには、極地探査機、火星航空機、小規模気象観測所のネットワークなどがある。 [128]長期的な研究分野には、火星の溶岩洞、資源利用、岩石中の電子電荷キャリアなどが含まれる可能性がある。[132] [133]
有人ミッション提案
火星の有人探査は、近代ロケット工学の黎明期から人々の夢であった。ロバート・H・ゴダードは、火星到達のアイデアが宇宙飛行の物理学と工学を研究するきっかけになったと語っている。[134]火星の有人探査の提案は、宇宙探査の歴史を通じてなされてきた。現在、今後10年から30年以内に火星に人間を送るための政府と民間の複数の計画とプログラムが進行中であり、その一部を以下に示します。
米航空宇宙局（NASA）
アメリカ合衆国による有人探査は、 2004年に当時のジョージ・W・ブッシュ大統領が発表した宇宙探査ビジョンにおいて長期目標として挙げられていた。[135]計画されているオリオン宇宙船は、火星探査への足がかりとして、2020年までに地球の月に有人探査隊を送るために使用される予定である。2007年9月28日、NASA長官マイケル・D・グリフィンは、NASAは2037年までに火星に人間を送ることを目指していると述べた。[136]
2014年12月2日、NASAの先進的有人探査システムおよび運用ミッションディレクターのジェイソン・クルーサンとプログラム担当副次官のジェームズ・ロイトナーは、ボーイングの「手頃な火星ミッション設計」を暫定的に支持すると発表した。この設計には、放射線遮蔽、遠心人工重力、輸送中の消耗品補給、帰還可能な着陸機などが含まれている。[137] [138]ロイトナーは、十分な資金が得られれば、提案されたミッションは2030年代初頭に実施されるだろうと示唆した。[139]
2015年10月8日、NASAは火星の人類探査と植民地化に関する公式計画を発表した。彼らはそれを「火星への旅」と呼んだ。この計画は、完全に持続的な植民地化につながる3つの異なる段階を経て実行される。[140]
- すでに進行中の第一段階は「地球依存」段階です。この段階では、国際宇宙ステーションを2024年まで使用し、深宇宙技術の検証と長期宇宙ミッションが人体に与える影響の研究が続けられます。
- 第 2 段階の「実証段階」は、地球への依存を離れ、ほとんどのタスクを地球近傍の宇宙空間で実行します。NASA は、この段階で小惑星を捕獲し、深宇宙居住施設をテストし、火星の有人探査に必要な能力を検証する予定です。
- 最後の段階である「地球独立」フェーズには、定期的なメンテナンスのみを必要とする月面居住施設を活用した月面での長期ミッションと、燃料、水、建築資材用の火星資源の採取が含まれる。NASAは依然として2030年代の火星への有人ミッションを目指しているが、地球独立にはさらに数十年かかる可能性がある。[141]
2015年8月28日、NASAは1年間の火星ミッションが6人の科学者に与える影響を研究するための1年間のシミュレーションに資金を提供した。科学者たちはハワイのマウナロア山にあるバイオドームに住み、外界とのつながりは限られており、宇宙服を着用しているときのみ外に出ることが許された。[142] [143]
NASA の有人火星探査計画は、火星の有人探査のための一連の設計研究 である NASA火星設計基準ミッションを通じて発展してきました。
2017年、NASAの焦点はアルテミス計画による2024年までの月への再訪に移り、このプロジェクトの後には火星への飛行が続く可能性がある。
スペースX
民間企業スペースXの長期目標は、火星への定期飛行を確立し、植民地化を可能にすることである。[144] [145] [146]この目的のために、同社は火星や他の天体への乗組員輸送が可能な宇宙船スターシップとそのブースタースーパーヘビーを開発している。 2017年にスペースXは、2022年までに2機の無人スターシップを火星に送り、その後2024年にさらに2回の無人飛行と2回の有人飛行を行う計画を発表した。[145]これらはいずれも2024年11月時点でまだ実現していない。
スターシップは少なくとも100トンの積載量を持つ予定で[147] 、火星（その場資源利用）施設で生産された燃料を使用して、エアロブレーキと推進降下の組み合わせを使用するように設計されています。 [145] 2024年現在、スターシップの開発プログラムは複数の統合テスト飛行を行っており、完全な再利用に向けて進んでいます。スペースXの計画には、スターシップの大量生産が含まれており、最初は地球からの再補給と火星でのその場資源利用によって維持され、火星コロニーが完全に自立するまで続きます。将来の火星への有人ミッションは、おそらく26か月ごとに発生する最適な火星打ち上げウィンドウ内で行われるでしょう。[148] [149]
ズブリン
火星協会の創設者ロバート・ズブリンが提案した低コストの有人ミッションであるマーズ・ダイレクトは、軌道建設、低軌道ランデブー、月面燃料貯蔵所を省略するために、アレスVなどのサターンVクラスの大型ロケットを使用する。「火星滞在」と呼ばれる修正された提案では、最初の移民探検家をすぐには帰還させないことが盛り込まれている（火星の植民化を参照）。[135] [136] [150] [151]
プローブの難しさ
火星探査ミッションの難しさ、複雑さ、長さは、多くのミッションの失敗につながっています。[152]火星探査ミッションの失敗率の高さは、非公式に「火星の呪い」または「火星の呪い」と呼ばれています。[153] 「銀河のグール」 [154]または「大銀河のグール」というフレーズは、火星探査機を餌として生きる架空の宇宙怪物を指し、時々、繰り返し起こる困難を「説明」するために冗談めかして使われます。[155] [156] [157] [158]
1988年、フォボス計画の一環として、ソ連の探査機2機が火星に送られた。フォボス1号は、 1988年9月2日に予定されていた通信セッションが行われなくなるまで正常に動作していた。問題はソフトウェアエラーに起因しており、フォボス1号の姿勢制御スラスタが停止したため、宇宙船の太陽電池パネルが太陽に向けられなくなり、フォボス1号のバッテリーが消耗した。フォボス2号は、1989年1月29日の巡航および火星軌道投入フェーズを通じて正常に動作し、太陽、惑星間物質、火星、およびフォボスに関するデータを収集した。ミッションの最終フェーズ、つまり宇宙船がフォボスの表面から50メートル以内に接近し、1つは移動式の「ホッパー」、もう1つは固定プラットフォームの、2つの着陸機を放出するフェーズの直前に、フォボス2号との通信が途絶えた。 1989年3月27日に宇宙船の信号が再取得できなかったため、ミッションは終了した。失敗の原因は搭載コンピューターの故障であると判明した。[要出典]
わずか数年後の1992年、NASAが打ち上げたマーズ・オブザーバーは火星に接近する際に故障した。1996年11月16日にロシアが打ち上げた探査機マーズ96は、ブロックD-2の第4段の計画された2回目の燃焼が行われなかったため失敗した。[159]
グローバル・サーベイヤーとパスファインダーの成功に続いて、1998年と1999年には日本の探査機「のぞみ」、NASAの火星探査機「マーズ・クライメート・オービター」、「マーズ・ポーラー・ランダー」、「ディープ・スペース2」探査機が次々と失敗し、いずれも致命的なエラーに見舞われた。マーズ・クライメート・オービターは、米国慣用単位とメートル法単位を混同したことで有名で、火星の大気圏に突入する際に探査機が燃え尽きた。[160]
欧州宇宙機関も火星表面に2機の探査機を着陸させようと試みた。1機はイギリス製のビーグル2号で、2003年12月の着陸後に太陽電池パネルを適切に展開できなかった。もう1機はエクソマーズ・トレース・ガス・オービターとともに飛行したスキアパレリである。スキアパレリEDM着陸機との連絡は着陸の50秒前に途絶えた。[161]後に着陸機が高速で表面に衝突し、爆発した可能性があることが確認された。[162]
参照
- 火星
- 一般的な
注記
- ^α この図には、運用中のローバーや着陸船、火星軌道上の探査機など、火星表面で活動しているミッションが含まれています。この図には、火星へ向かう途中のミッションや、火星をフライバイして移動した探査機は含まれていません。
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文献
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- ロナルド・グリーリーとレイモンド・バトソン著『NASA コンパクト太陽系地図帳』（2002 年 1 月発行、ISBN 0-521-80633-X）
- 火星：NASAミッションレポート/ ロバート・ゴドウィン編（2000年）ISBN 1-896522-62-9
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、火星探査に関連するメディアがあります。
- NASA 火星探査ウェブサイト
- 火星探査サイエンティフィック・アメリカンの地図と記事
- 次は火星へ（ブルース・ムーマウ、スペース・デイリー、2005年3月9日）：NASAの火星探査計画の詳細な概要
- ソ連の火星画像カタログ ロシアの火星探査機の画像コレクション
- 火星に着陸し地球に帰還する軌道の簡易学習（高校レベル）
- 惑星協会火星ページ