着陸機とは、地球以外の天体の表面に降下し、そこで着陸する宇宙船のことである。[ 1 ]衝突探査機は、表面に着地した際に探査機が損傷または破壊されるような硬着陸を行うのに対し、着陸機は軟着陸を行い、その後も探査機は機能し続ける。
大気を持つ天体の場合、着陸は大気圏突入後に行われます。このような場合、着陸機はパラシュートと大気圏突入を利用して探査機の速度を落とし、終端速度を低く保つことがあります。場合によっては、着陸機の衝突時の速度を落とすために、衝突直前に小型着陸ロケットが噴射されます。着陸は制御降下と着陸装置による着陸で行われ、重力の低い天体の場合は、着陸後の接続機構(フィラエで使用されている機構など)が追加されることもあります。一部のミッション(例えば、ルナ9号やマーズ・パスファインダー)では、従来型の着陸装置ではなく、膨張式エアバッグを使用して着陸機の衝撃を緩和しました。
衝突の結果を研究するために意図的に高速衝突を計画する場合、その宇宙船は衝突体と呼ばれる。[ 2 ]
地球上のいくつかの天体は、着陸機や衝突体による探査の対象となってきた。それらの中には、地球の月、金星、火星、水星、土星の衛星タイタン、小惑星、彗星などが含まれる。


1959年のルナ2号を皮切りに、月面に到達した最初の数機の宇宙船は、着陸機ではなく衝突機だった。これらはソ連のルナ計画、あるいはアメリカのレンジャー計画の一環であった。
1966年、ソ連のルナ9号は、月面軟着陸に成功し、地球に写真データを送信した最初の宇宙船となった。アメリカのサーベイヤー計画(1966年~1968年)は、アポロ計画の着陸地点を安全に特定するために設計された。そのため、これらの無人探査ミッションでは、月の土壌を採取し、サーベイヤー計画以前には不明であった塵層の厚さを測定するために、軟着陸機が必要とされた。
アメリカの有人アポロ月着陸船(1969~1972年)と月面探査車(1971~1972年)、そしてソ連末期の大型ロボット着陸機(1969年~)、ルノホート(1970~1973年)、サンプルリターンミッション(1970~1976年)は、宇宙飛行士と月面探査車を月に軟着陸させるためにロケット降下エンジンを使用した。
中国の嫦娥3号ミッションと玉兎(「玉兎」)探査車は2013年12月14日に着陸した。2019年には、中国の嫦娥4号ミッションが玉兎2号探査車を月の裏側に着陸させることに成功した。[ 3 ]嫦娥5号と嫦娥6号はサンプルリターンミッションとして設計されている。[ 4 ]嫦娥5号と6号はそれぞれ2020年[ 5 ]と2024年に成功裏に実施された。[ 4 ]嫦娥5号ミッションは2020年12月1日に月に着陸し、中国は2020年12月16日に約2キログラムの月のサンプルを持ち帰って嫦娥5号ミッションを完了した。
2019年9月6日、チャンドラヤーン2号の着陸機ヴィクラムは、月の南極地域への着陸を試みた。ソフトウェアの不具合により、着陸直前に通信が途絶え、墜落した。[ 6 ] [ 7 ]
約4年後の2023年8月23日、チャンドラヤーン3号の着陸機ヴィクラムは、マンジヌスUクレーター近くの月の南極に着陸に成功した。これにより、月の南極に軟着陸した最初の着陸機となった。[ 8 ] [ 9 ]
日本は2024年1月19日、SLIM着陸機の着陸に成功し、月面探査機を着陸させた5番目の国となった。
2024年2月22日、Intuitive Machine社のOdysseusはSpaceX社のFalcon 9ロケットで打ち上げられ、月面着陸に成功した。これは民間所有の宇宙船による月面着陸の初成功例である。 [ 10 ] [ 11 ]
中国は2024年5月3日に嫦娥6号を打ち上げ、月の裏側のアポロ盆地から初の月面サンプルリターンを実施した。[ 12 ]これは中国にとって2回目の月面サンプルリターンミッションであり、1回目は4年前に嫦娥5号が月の表側から達成した。 [ 13 ]また、中国の金嫥ローバーを搭載し、月面の赤外線分光分析を行い、月面上の嫦娥6号着陸機を撮影した。 [ 14 ]着陸機・上昇機・ローバーの組み合わせは、2024年6月1日22時23分(UTC)に着陸する前に、周回機と帰還機から分離された。 2024年6月1日に月面に着陸した。[ 15 ] [ 16 ]着陸機が採取したサンプルを積んだ上昇機は、2024年6月3日23時38分(UTC)に月周回軌道に打ち上げられ、その後、月周回軌道上でロボットによるランデブーとドッキングを完了した。サンプルコンテナは帰還機に移送され、帰還機は2024年6月25日に内モンゴルに着陸し、中国の地球裏側からのサンプルリターンミッションを完了した。
2028年に計画されているNASAのアルテミスIVは、オリオン宇宙船を使用して50年以上ぶりの有人月面着陸となる予定である。計画されている着陸地点は月の南極で、ミッションは約30日間続き、持続的な月面滞在を目指している。[ 17 ]
ソ連のベネラ計画では、金星着陸機が複数打ち上げられ、ガリレオの木星探査機のように降下中に破損したものもあれば、着陸に成功したものもあった。 1966年のベネラ3号と1970年のベネラ7号は、それぞれ金星への初の衝突着陸と軟着陸を成功させた。また、ソ連のベガ計画では、1985年に2つの気球が金星の大気圏に投入され、他の惑星における初の空中探査装置となった。

1962年にソ連の火星探査機マーズ1962Bが火星への衝突を目的とした最初のミッションとなった。1971年には火星探査機マーズ3の着陸機が火星への初の軟着陸に成功したが、着陸後1分以内に通信が途絶えた。着陸は、火星の望遠鏡観測開始以来最悪の地球規模の砂嵐の最中に発生した。1971年のマーズ2 、1973年のマーズ5とマーズ6の3機の着陸機は、墜落するか、火星の大気圏に突入することすらできなかった。4機の着陸機はいずれも大気圏突入時にエアロシェル状の耐熱シールドを使用した。マーズ2とマーズ3の着陸機には、火星で初めてスキーを履いて歩く小型の火星探査車PrOP-Mが搭載されていたが、火星では機能しなかった。
ソ連は1973年に大型火星探査機マルソホード4NM 、1975年に火星サンプルリターン探査機マルソホード5NMを計画したが、いずれもN1スーパーロケットが必要だったため実現しなかった。N1スーパーロケットは一度も打ち上げに成功しなかった。1979年にはソ連の火星サンプルリターン探査機マルソ5M (Mars-79)が2機同時打ち上げで計画されたが、複雑さと技術的な問題のため中止された。
NASAのバイキング1号とバイキング2号は、それぞれ1975年8月と9月に打ち上げられ、それぞれ周回機と着陸機から構成されていた。バイキング1号は1976年7月に、バイキング2号は1976年9月に火星に着陸した。バイキング計画の探査車は、火星への着陸に成功した最初の着陸機となった。両着陸機が機能停止したため、このミッションは1983年5月に終了した。
火星96号は、周回機、着陸機、貫通装置を備えた、ソ連崩壊後のロシア初の複合ミッションだった。1996年に計画されたが、打ち上げに失敗した。このミッションの再計画である火星98号は、資金不足のため中止された。
アメリカの火星探査機マーズ・パスファインダーは1996年12月に打ち上げられ、1997年7月に火星に最初の活動用探査車ソジャーナを放出した。ソジャーナは1997年9月まで稼働した。
火星極地着陸機は、 1999年12月3日に火星表面に到達する前に通信が途絶え、墜落したと推定されている。
欧州のビーグル2号着陸機は火星探査機マーズ・エクスプレスから正常に展開されたものの、2003年12月25日に届くはずだった着陸確認信号は受信されなかった。通信は確立されず、ビーグル2号は2004年2月6日に消息不明とされた。過去または現在の生命を探査する目的で2009年に提案された英国のビーグル3号着陸機ミッションは採用されなかった。
アメリカの火星探査ローバーであるスピリットとオポチュニティは、2003年6月と7月に打ち上げられました。2台は、衝撃を和らげるためにエアバッグとパラシュートを備えた着陸装置を使用して、2004年1月に火星の表面に到達しました。スピリットは、設計寿命を5年以上過ぎた2010年に機能を停止しました。[ 18 ] 2019年2月13日現在、オポチュニティは、3か月の設計寿命を10年以上も超えて事実上機能停止したと宣言されています。[ 19 ]
アメリカの探査機フェニックスは、パラシュートとロケット降下エンジンの組み合わせを用いて、2008年5月25日に火星表面への軟着陸に成功した。
火星探査車キュリオシティを搭載した火星科学研究所は、2011年11月26日にNASAによって打ち上げられ、 2012年8月6日に火星のゲール・クレーターのエオリス・パルス地域に着陸した。
中国は2020年7月23日に天問1号ミッションを打ち上げた。このミッションは周回機、着陸機、そして240キログラムの探査車から構成されている。周回機は2021年2月10日に軌道に投入された。探査車「祝栄」は2021年5月14日に軟着陸に成功し、同年5月22日に展開された。
火星周回探査機による数回のフライバイによって、火星の衛星フォボスとダイモスに関する画像やその他のデータが得られているが、これらの衛星の表面に着陸することを目的とした探査機はごくわずかである。ソ連のフォボス計画の下で2機の探査機が1988年に打ち上げに成功したが、1989年に予定されていたフォボスとダイモスへの着陸は、探査機システムの不具合により実施されなかった。ソ連崩壊後のロシアのフォボス・グルント探査機は、2012年にフォボスへのサンプルリターンミッションとして計画されていたが、2011年の打ち上げ後に失敗に終わった。
2007年、欧州宇宙機関(ESA)とEADSアストリウムは、着陸機とサンプルリターンを含む2016年までのフォボス探査ミッションを提案・開発しましたが、プロジェクトのままとなりました。2007年以降、カナダ宇宙庁は、周回機と着陸機を含むフォボス探査ミッション「フォボス偵察および国際火星探査(PRIME)」を検討してきました。最近の提案には、2008年のNASAグレン研究センターによるフォボスおよびダイモスのサンプルリターンミッション、2013年のフォボスサーベイヤー、そしてOSIRIS-REx IIミッション構想などがあります。
宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、フォボスをターゲットとしたサンプルリターンミッションである火星衛星探査(MMX)ミッションを2026年に打ち上げる予定です。 [ 20 ] MMXは、 CNESとドイツ航空宇宙センター(DLR)が共同開発したローバーを展開し、フォボスに複数回着陸してサンプルを採取します。 [ 21 ]コアサンプリング機構を使用することで、探査機は最低10 グラムのサンプルを回収することを目指しています。MMXは2029年に地球に帰還します。[ 22 ]

カッシーニ探査機によって土星の衛星タイタンに運ばれたホイヘンス探査機は、陸上または液体上への着陸に耐えられるよう特別に設計されていた。落下試験を徹底的に行い、衝撃に耐え、少なくとも3分間は機能し続けることを確認した。しかし、低速での衝突だったため、着陸後2時間以上もデータを提供し続けた。2005年のタイタンへの着陸は、地球の月以外の惑星の衛星への着陸としては、史上初であり、現在まで唯一の事例である。
米国が提案したタイタン海探査機(TiME)計画では、タイタンの北半球にある湖に着陸し、数ヶ月間湖面に浮かぶ着陸機が想定されていた。スペインが提案したタイタン湖現地サンプリング推進探査機(TALISE)計画は、TiME着陸機に似ているが、独自の推進システムを備えており、航行を制御する。
多目的探査ミッションであるベスタは、1991年から1994年にかけて実現を目指し、ヨーロッパ諸国と協力して開発されましたが、ソ連崩壊のため中止されました。このミッションには、火星フライバイが含まれており、ベスタはそこで気球(または飛行船)と小型着陸機または貫通装置を火星に届け、その後、ケレスまたは4ベスタ、およびその他のいくつかの小惑星をフライバイし、そのうちの1つに大型貫通装置を衝突させる予定でした。
太陽系内の小天体(月、惑星、準惑星以外の太陽系内の天体)への初の着陸は、2001年に探査機NEARシューメーカーによって小惑星433エロスで行われた。NEARは当初、着陸能力を持つように設計されていなかったにもかかわらずである。
日本の探査機「はやぶさ」は、2005年に小惑星25143イトカワへの着陸を何度か試みたが、ローバーの展開に失敗するなど、成功と失敗はまちまちだった。低重力天体へのランデブーと着陸を目的として設計された「はやぶさ」は、小惑星に着陸した2番目の宇宙船となり、2010年には小惑星からの初のサンプルリターンミッションを成功させた。
2004年3月2日に打ち上げられたロゼッタ探査機は、2014年11月12日に初のロボット着陸機フィラエをチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に着陸させた。このような天体は重力が極めて低いため、着陸システムには、彗星の表面にケーブルを固定して着陸機を引き込むための銛発射装置が備えられていた。
JAXAは2014年に小惑星探査機「はやぶさ2」を打ち上げ、2018年から2019年にかけて複数の着陸部品(ミネルバII着陸機、ドイツ移動式小惑星表面探査機(MASCOT)着陸機、小型搭載型衝突体(SCI)貫通装置など)を地球に送り込み、2020年までにサンプルを地球に持ち帰る予定である。
2018年10月に打ち上げられ、2026年11月に水星に到達する予定のESAのベピコロンボ水星探査ミッションは、当初、水星表面要素(MSE)を搭載するように設計されていました。着陸機には 、画像システム(降下カメラと表面カメラ)、熱流と物理特性パッケージ、アルファ粒子X線分光計、磁力計、地震計、土壌貫入装置(モール)、マイクロローバーからなる7kgのペイロードが搭載される予定でした。このミッションのMSE部分は、予算上の制約により2003年に中止されました。[ 24 ]
木星探査機は、木星の衛星に関する多くの画像やその他のデータを提供している。木星の衛星への着陸を伴ういくつかのミッションは、中止されたり採用されなかったりした。小型の原子力推進式エウロパ着陸機は、2006年に中止されたNASAの木星氷衛星探査機(JIMO)ミッションの一部として提案されていた。
NASAのEuropa Clipperは、2030年から木星の衛星、特にエウロパを探査する予定です。NASAはEuropa Clipperと並行して飛行する着陸機または衝突機を検討しましたが、最終的に断念しました。[ 25 ]エウロパの氷の表面の下には水があると仮定されているため、これらのミッションは、衛星に水が存在することを確認し、水の特性を決定することによって、その居住可能性を調査し、宇宙生物学的な可能性を評価するために送られます。

ディープスペース2号衝突探査機は、他の惑星の地表下へ潜り込む最初の宇宙船となるはずだった。しかし、 1999年12月3日、火星大気圏突入時に母船である火星極地着陸機が地球との通信を絶ち、ミッションは失敗に終わった。
テンペル第1彗星は、2005年7月4日にNASAのディープインパクト探査機によって訪問されました。形成された衝突クレーターは幅約200m 、深さ30~ 50mで、科学者たちはケイ酸塩、炭酸塩、スメクタイト、非晶質炭素、多環芳香族炭化水素 の存在を検出しました。[ 26 ] [ 27 ]
インドの国立宇宙機関であるインド宇宙研究機関(ISRO)が開発した月面衝突探査機(MIP)は、2008年11月14日にISROのチャンドラヤーン1号月探査機によって放出された月探査機である。チャンドラヤーン1号は2008年10月22日に打ち上げられた。これにより、月面に水が存在することが発見された。[ 28 ] [ 29 ]
LCROSS(月面クレーター観測・探査衛星)は、NASAが運用するロボット宇宙船で、月の極域で検出された水素の性質を低コストで解明することを目的としていました。[ 30 ] LCROSSの主なミッション目標は、月の極域近くの永久影クレーターにおける水氷の存在を調査することでした。[ 31 ] LCROSSは、共同の月面探査ロボット計画の一環として、2009年6月18日に月周回探査機(LRO)とともに打ち上げられました。LCROSSは、打ち上げロケットのセントール上段ロケットが月の南極近くのカベウス・クレーターに衝突した際に発生した衝撃と破片の噴煙からデータを収集し、中継するように設計されていました。セントールは2009年10月9日11時31分(UTC)に無事衝突しました。 「誘導宇宙船」(LCROSSミッションのペイロードを搭載)[ 32 ]は、セントールのデブリの噴煙の中を降下し、データを収集して中継した後、6分後の11:37 UTCに衝突した。このプロジェクトは、カベウスで水を発見することに成功した。[ 33 ]
NASAのMESSENGER(Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging)水星探査ミッションは2004年8月3日に打ち上げられ、2011年3月18日に水星の周回軌道に入りました。[ 34 ]マッピングミッションの後、MESSENGERは2015年4月30日に水星の表面に衝突するように指示されました。探査機の水星への衝突は2015年4月30日午後3時26分頃(東部夏時間)に発生し、直径 16メートルと推定されるクレーターが残りました。 [ 35 ] [ 36 ]
ESAのAIDAミッション構想は、宇宙船が小惑星に衝突した場合の影響を調査するものです。DART宇宙船は2022年に小惑星65803ディディモスの衛星ディモルフォスに衝突し、ヘラ宇宙船は2027年に到着して衝突の影響を調査する予定です。[ 37 ]