月の探査

月の物理的な探査は、ソ連が打ち上げた宇宙探査機ルナ2号が1959年9月14日に月面に意図的に衝突したときに始まりました。それ以前は、月探査の唯一の手段は地球からの観測でした。光学望遠鏡の発明は、月観測の質に最初の飛躍をもたらしました。ガリレオ・ガリレイは、天文学の目的で望遠鏡を使用した最初の人物として一般的に認められています。彼は1609年に独自の望遠鏡を作り、それを使用して月面の山々やクレーターを初めて観測しました。

ルナ2号以降の人類による月探査は、有人および無人のミッションの両方で構成されている。NASAのアポロ計画は、 20世紀に月面表側に6回人類を着陸させた唯一の計画である。最初の人類着陸は1969年に行われ、アポロ11号の宇宙飛行士バズ・オルドリンとニール・アームストロングが月面に着陸し、ミッション完了後に科学機器を残し、月のサンプルを地球に持ち帰った。^{[1]すべてのミッションは月の}表側で行われ、2019年初頭にCNSAのロボット宇宙船嫦娥4号が月の裏側への最初の軟着陸を行い、玉姑2号ロボット月面探査車を展開することに成功した。^{[2] [3]} 2024年6月25日、中国の嫦娥6号が月の裏側から初の月サンプルリターンを実施した。^[4]

現在、すべての主要宇宙機関における月面探査の目標は、さまざまな月面ミッションを通じて月面の継続的な調査を行い、最終的には一時的ではない人間の拠点を設立することに主に焦点を当てています。^[5]

最古の洞窟壁画には雄牛や幾何学模様が描かれており、4万年前のものと考えられている^[6]。あるいは2万～3万年前の棒は月の満ち欠けを観測するために使われ、月の満ち欠けを利用して時間を計っていたと考えられている[ ^7]。 月の描写として知られている最古のものの一つは、アイルランドのノウスにある紀元前3000年の岩絵オルソスタット47である。 ^{[8] [9]}三日月をあしらったナンナ/シンのような月の神は、紀元前3千年紀から見つかっている。^[10]月の天文学的な描写として発見され特定されている最古のものは、紀元前1800～1600年頃のネブラ天文台である。 [ 11 ] [ ^{12 ]}

古代ギリシャの哲学者アナクサゴラスは、天空に対する非宗教的な見解が投獄と最終的には追放の原因の一つとなったが^[16] 、太陽と月はともに巨大な球状の岩石であり、月は太陽の光を反射していると推論した。プルタルコスは著書『月の球面について』の中で、月には太陽の光が届かない深い窪みがあり、その斑点は川や深い谷の影に過ぎないと示唆した。彼はまた、月に人が住んでいる可能性も考えた。アリスタルコスは月の大きさと地球からの距離 を計算しようとしたが、地球の半径の20倍という彼の推定距離（同時代のエラトステネスによって正確に測定されていた）は実際の平均距離の約3分の1であることが判明した。

漢代の中国哲学者は、月は気と同等のエネルギーであると信じていたが、月の光は太陽の反射であると認識していた。^[17]数学者で占星術師の景芳は、月が球形であることに注目した。 ^[17] 宋代の沈括は、月の満ち欠けを、反射する銀の丸い球に例え、白い粉をかけて横から見ると三日月に見えるという寓話を創作した。^[17]

インドの天文学者アリヤバータは5世紀の著書『アリヤバーティヤ』の中で、太陽光の反射が月を輝かせると述べています。^[18]

ペルシャの天文学者ハバス・アル・ハシブ・アル・マルワズィーは、 825年から835年の間にバグダッドのアル・シャミシーヤ天文台でさまざまな観測を行った。 ^[19]これらの観測結果から、彼は月の直径を3,037 km（半径1,519 kmに相当）、地球からの距離を346,345 km（215,209 mi）と推定した。^[19] 11世紀には、イスラムの物理学者アルハゼンが数々の実験と観測を通じて月の光を調査し、月自身の光と太陽光を吸収して放射する月の能力の組み合わせであると結論付けた。^{[20] [21]}

中世、望遠鏡が発明される前までに、月は「完全に滑らか」であると信じていた人も多くいたものの、月を球体であると認識する人が増えていった。[ ^22]

1609年、ガリレオ・ガリレイは著書『星空の報告』の中で、月の最初の望遠鏡による図を描き、月は滑らかではなく、山やクレーターがあることを記しました。17世紀後半には、ジョヴァンニ・バッティスタ・リッチョーリとフランチェスコ・マリア・グリマルディが月の地図を描き、多くのクレーターに現在も使われている名前を付けました。地図上では、月の表面の暗い部分はマリア（単数形はmare ）または海と呼ばれ、明るい部分はテラまたは大陸と呼ばれていました。

トーマス・ハリオットはガリレイと同じく、初めて望遠鏡で月を描き、数年間観測した。しかし、彼の絵は未発表のままだった。^[23]最初の月面地図は、1645年にベルギーの宇宙学者で天文学者のミヒャエル・ファン・ラングレンが作成した。 ^{[23] 2年後、}ヨハネス・ヘヴェリウスによるはるかに影響力のある作品が出版された。1647年、ヘヴェリウスは月だけを扱った最初の論文『セレノグラフィア』を出版した。ヘヴェリウスの命名法は、18世紀までプロテスタント諸国で使われていたが、1651年にイエズス会の天文学者ジョヴァンニ・バッティスタ・リッチョーリが発表したシステムに取って代わられた。リッチョーリは、肉眼で見える大きな斑点に海の名前を、望遠鏡で見える斑点（現在はクレーターと呼ばれる）に哲学者や天文学者の名前を付けた。^[23]

1753年、クロアチアのイエズス会士で天文学者のロジャー・ジョセフ・ボスコヴィッチは、月には大気が存在しないことを発見した。1824年、フランツ・フォン・パウラ・グリュイトハイゼンは、隕石の衝突によるクレーターの形成を説明した。 ^[24]

月には植物があり、セレナイトが存在するという、現在では否定されている可能性は、19世紀初頭まで、近世の代表的な天文学者によって真剣に検討されていた。1834年から1836年にかけて、ヴィルヘルム・ベーアとヨハン・ハインリヒ・メードラーは4巻からなる『月面地図』を出版し、1837年には『月』という本を出版し、月には水域も目立った大気もないという結論を確固たるものにした。^[25]

冷戦に端を発したソ連とアメリカ合衆国の間の「宇宙開発競争」と「月面開発競争」は、月に焦点を当てて加速しました。これには、1959 年にソ連が当時は未公開だった月の裏側を初めて撮影するなど、科学的に重要な多くの初成果が含まれ、1969 年に人類初の月面着陸に至りました。これは、20 世紀および人類史全般における極めて重要な出来事の 1 つとして世界中で広く認識されています。

月を通過した最初の人工物体は、1959年1月4日に打ち上げられたソ連の無人探査機ルナ1号であり、太陽の周りを太陽中心軌道に到達した最初の探査機となった。 ^[27]ルナ1号が月の表面に衝突するように設計されていたことを知る人はほとんどいなかった。

月面に衝突した最初の探査機はソ連の探査機ルナ2号で、1959年9月14日21時2分24秒（UTC）に硬着陸した。月の裏側は1959年10月7日にソ連の探査機ルナ3号によって初めて撮影された。今日の基準からするとぼやけているものの、写真からは月の裏側には海がほとんどないことがわかった。

アメリカの探査機が初めて月を通過したのは、 1959年3月4日のパイオニア4号で、ルナ1号の直後だった。これは、初めて月への打ち上げを試みた8機のアメリカの探査機の中で唯一成功したものだった。^[28]

こうしたソ連の成功に対抗するため、米国大統領ジョン・F・ケネディは、緊急の国家的必要に関する議会への特別メッセージの中で月面着陸を提案した。

今こそ、より大きな一歩を踏み出すとき、偉大なるアメリカの新たな事業のとき、この国が宇宙での成果において明らかに主導的な役割を果たすときです。宇宙は、多くの点で地球上の未来への鍵を握っているかもしれません。
…いつの日か私たちが最初になれるとは保証できませんが、この努力に少しでも失敗すれば、私たちは最後になることは間違いありません。

...私は、この国は、この10年が終わる前に、人類を月に着陸させ、安全に地球に帰還させるという目標を達成することに全力を尽くすべきだと信じています。この期間に、人類にとってこれほど印象深く、宇宙の長期探査においてこれほど重要な宇宙プロジェクトは他にありません。また、これほど困難で、実現に費用がかかるプロジェクトも他にありません。

...私は議会と国民に、新たな行動方針への確固たるコミットメントを受け入れるよう求めている。それは何年も続くものであり、非常に大きなコストを伴うものである... ^[29]全文 

レンジャー1号は、ケネディ大統領の演説のわずか3か月後の1961年8月に打ち上げられました。レンジャー7号が1964年7月に月面に衝突する前に月面のクローズアップ写真を送信するまで、さらに3年と6回のレンジャーミッションの失敗が続きました。打ち上げロケット、地上設備、宇宙船の電子機器に関する多くの問題が、レンジャープログラムと初期の探査ミッション全般を悩ませました。これらの教訓は、ケネディの議会での有名な演説の後、1963年11月に亡くなる前に成功した唯一の米国の宇宙探査機であるマリナー2号に役立ちました。 ^[30]レンジャー7号以降、米国の成功率は大幅に向上しました。

1966年、ソ連はルナ9号とルナ13号のミッションで初の月面軟着陸を成功させ、月面から最初の写真を撮影しました。

米国はレンジャーに続いてサーベイヤー計画^[31]を実施し、 7機のロボット宇宙船を月面に送り込んだ。7機のうち5機は軟着陸に成功し、月面のレゴリス（塵）が宇宙飛行士が立つのに十分浅いかどうかを調査した。

1968年9月、ソ連のゾンド5号はカメを月周回ミッションに送り、続いて11月にはゾンド6号でカメを送り込んだ。1968年12月24日、アポロ8号の乗組員であるフランク・ボーマン、ジェームズ・ラヴェル、ウィリアム・アンダースは、月周回軌道に乗り、月の裏側を直接見た初めての人間となった。人類が初めて月に着陸したのは1969年7月20日。月面を歩いた初めての人間は、米国のアポロ11号の船長ニール・アームストロングと、同僚の宇宙飛行士バズ・オルドリンだった。

月面に着陸した最初のロボット月面探査車は、ルノホート計画の一環として1970年11月17日に着陸したソ連の宇宙船ルノホート1号である。現在までに月面に立った最後の人間は、アポロ17号ミッションの一環として1972年12月に月面を歩いた ユージン・サーナンである。

月の岩石サンプルは、3回のルナ計画（ルナ16号、20号、24号）とアポロ計画11号から17号（計画されていた月面着陸を中止したアポロ13号を除く）によって地球に持ち帰られた。1976年のルナ24号は、1994年のクレメンタインまで、ソ連と米国による最後の月探査ミッションであった。その後、他の惑星への探査、宇宙ステーション、シャトル計画へと焦点が移った。

「月面レース」の前に、米国は科学的および軍事的な月面基地の予備プロジェクト、ルネックス計画とホライゾン計画を実行していた。有人着陸の他に、放棄されたソ連の有人月面計画には、遠征車両^[32]と表面モジュールの開発されたモックアップを備えた最初の詳細なプロジェクトである多目的月面基地「ズヴェズダ」の建設が含まれていた。^[33]

1990年、日本のJAXAはひてん宇宙船で月を訪れ、月周回軌道に物体を置いた3番目の国となった。宇宙船ははごろも探査機を月周回軌道に放出したが、送信機が故障したため、宇宙船の科学的利用はそれ以上できなくなった。2007年9月、日本は「月の起源と進化に関する科学的データを取得し、将来の月探査のための技術を開発する」ことを目的としたSELENE宇宙船を打ち上げたとJAXAの公式ウェブサイトは伝えている。^[34]

2023年、スマートランダーフォーインベスティゲーター（SLIM）は、宇宙航空研究開発機構（JAXA）の月面着陸ミッションです。2017年までに、着陸機は2021年に打ち上げられる予定でしたが、SLIMの相乗りミッションであるX線撮像分光ミッション（XRISM）の遅れにより、2023年に延期されました。2023年9月6日23:42 UTC（日本時間9月7日08:42）に無事打ち上げられました。2023年10月1日、着陸機は月周回軌道に入り、2023年12月25日に月周回軌道に入り、2024年1月19日15:20 UTCに着陸しました。その結果、日本は月面に軟着陸した5番目の国となりました。^[35]それ以来、4日間の月日と3日間の月夜を生き延びてきました。^[36]

欧州宇宙機関は、 2003年9月27日にSMART 1と呼ばれる小型で低コストの月周回探査機を打ち上げた。SMART 1の主な目的は、月面の3次元X線および赤外線画像を撮影することだった。SMART 1は2004年11月15日に月周回軌道に入り、2006年9月3日に衝突噴煙を調査するために意図的に月面に衝突するまで観測を続けた。^[37]

中国は月を探査する中国月探査計画を開始しており、地球のエネルギー源として使用するためのヘリウム3同位体の探索を中心に、月面採掘の可能性を調査している。 ^{[38]中国は2007年10月24日に}嫦娥1号ロボット月周回機を打ち上げた。当初は1年間のミッションとして計画されていた嫦娥1号のミッションは非常に成功し、最終的にさらに4か月延長された。2009年3月1日、嫦娥1号は意図的に月面に衝突し、16か月のミッションを完了した。2010年10月1日、中国は月周回機嫦娥2号を打ち上げた。中国は2013年12月14日にローバー玉姑と嫦娥3号着陸船を月に着陸させ、これを達成した3番目の国となった。^{[39]嫦娥3号は、1976年の}ルナ24号以来、月面に軟着陸した最初の宇宙船である。嫦娥3号のミッションは成功したため、バックアップ着陸機の嫦娥4号が新しいミッションの目標のために再利用された。中国は2018年12月7日に月の裏側への嫦娥4号ミッションを開始した。^[40] 2019年1月3日、嫦娥4号は月の裏側に着陸した。^[41]嫦娥4号は玉姑2号月面探査車を展開し、その後、月面移動の現在の記録距離保持者となった。^[42]その他の発見の中でも、玉姑2号は月の裏側のいくつかの場所で塵が最大12メートルの深さであることを発見した。^[43]

中国は2017年に嫦娥5号宇宙船によるサンプルリターンミッションを計画していたが、長征5号ロケットの故障により延期された^[44]。^[45]しかし、2019年12月下旬に長征5号ロケットの飛行が成功した後、中国は嫦娥5号サンプルリターンミッションを2020年後半に開始することを目標とした。 ^[46]中国は2020年12月16日にこのミッションを完了し、約2キログラムの月サンプルを持ち帰った。^[47]

中国は2024年5月3日に嫦娥6号を送り、月の裏側にあるアポロ盆地から初の月サンプルリターンを行った。^[48]これは中国にとって2回目の月サンプルリターンミッションであり、最初のミッションは4年前に嫦娥5号が月表側から達成した。 ^{[49]また、月面の}赤外線分光法を実施し、月面上の嫦娥6号着陸機を撮影するために、金探と呼ばれる中国のローバーも搭載した。 ^[50]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。^{[51] [52]}昇降機は2024年6月3日23時38分UTCに月周回軌道に打ち上げられ、着陸機が収集したサンプルを運び、その後月周回軌道上で別のロボットランデブーとドッキングを完了した。その後、サンプルコンテナは帰還機に移され、帰還機は2024年6月25日に内モンゴルに着陸し、中国の裏側地球外サンプルリターンミッションを完了した。

インドの国立宇宙機関であるインド宇宙研究機関は、2008年10月22日に無人月探査機チャンドラヤーン1号を打ち上げた。 ^[53]この月探査機は当初、月の表側と裏側の3次元地図を作成し、月面の化学および鉱物学の地図を作成するという科学的目標を掲げ、2年間にわたって月を周回する予定であった。^[54]この探査機は月衝突探査機を放出し、2008年11月14日15:04 GMTに月に衝突した。^[55]この探査機は、月の土壌に水分子が広範囲に存在することを検出した。^[56]このミッションに続いてチャンドラヤーン2号が2019年7月22日に打ち上げられ、2019年8月20日に月周回軌道に入った。チャンドラヤーン2号はインド初の着陸機と探査車も搭載していたが、着陸システムに土壇場で技術的な不具合が発生したため、宇宙船は不時着した。^[57]

チャンドラヤーン2号に続いてチャンドラヤーン3号が打ち上げられ、インド宇宙研究機関による3回目の月探査ミッションとなった。このミッションもヴィクラムという名の着陸機とプラギャンという名の探査車を搭載し、インド初の月面南極付近への軟着陸を達成した。^{[58] [59] [60]}

弾道ミサイル防衛機構とNASAは1994年にクレメンタイン計画を、 1998年にはルナ・プロスペクター計画を打ち上げた。

NASA は 2009 年 6 月 18 日に月面探査機「ルナ・リコネッサンス・オービター」を打ち上げ、月面の画像を集めました。また、月面クレーター観測探査衛星 ( LCROSS ) も搭載し、カベウス・クレーターに水が存在する可能性を調査しました。GRAILは、2011 年に打ち上げられた別のミッションです。

冷戦後の数十年間に渡る月探査の停滞を経て、米国の月探査目標の主な推進力は、2017年に策定されたアルテミス計画の下に集約されました。^[61]

2023年8月10日、ロシアは1976年以来初の月面探査となるルナ25号ミッションを打ち上げた。 ^[62] 8月20日、誘導エラーにより異常な軌道低下操作が行われ、月面に衝突した。^[63]

韓国は2022年8月4日に月周回衛星「ダヌリ」を打ち上げ、2022年12月16日に月面に到着した。これは韓国の月探査プログラムの第一段階であり、さらに別の月着陸船と探査機を打ち上げる計画がある。^[64]

パキスタンは嫦娥6号とともにICUBE-Qと呼ばれる月周回衛星を打ち上げた。^[49]

2007年、Xプライズ財団はグーグルと共同で、月への商業的な取り組みを奨励するためにグーグル・ルナ・エック​​ス・プライズを立ち上げた。2018年3月末までにロボット着陸船で月に到達した最初の民間ベンチャーに2000万ドルの賞金が授与され、さらなるマイルストーンには1000万ドルの追加賞金が授与されることになっていた。 ^{[65] [66]} 2016年8月時点で、16チームがこのコンテストに参加していると報じられている。^[67] 2018年1月、財団は、最終選考に残ったどのチームも締め切りまでに打ち上げを試みることができなかったため、賞金は未請求となると発表した。^[68]

2016年8月、米国政府は米国を拠点とする新興企業ムーン・エクスプレスに月面着陸の許可を与えた。^[69]これは民間企業に月面着陸の権利が与えられた初めてのケースである。この決定は、将来の深宇宙商業活動の規制基準を定義するのに役立つ前例と見なされている。以前は、民間企業は地球上または地球の周りでの活動に制限されていた。^[69]

2018年11月29日、NASAは、商業月面ペイロードサービスと呼ばれる、月に小型ペイロードを送る契約を9つの民間企業が争うと発表した。NASA長官ジム・ブライデンスタインは、「我々は月面を行き来するためのアメリカ国内の能力を構築している」と述べた。 ^[70]

月への最初の商業ミッションは、ドイツのOHB AGの関連会社であるLuxSpaceが率いるマンフレッド記念月探査ミッション（4M）によって達成されました。このミッションは、中国の嫦娥5号T1試験宇宙船を長征3C / G2ロケットの上段に取り付けて、2014年10月23日に打ち上げられました。 ^{[71] [72]} 4M宇宙船は2014年10月28日の夜に月をフライバイし、その後楕円地球軌道に入り、設計寿命を4倍超えました。^{[73] [74]}

イスラエル航空宇宙産業とスペースILが運営するベレシート着陸機は、着陸に失敗した後、2019年4月11日に月面に衝突した。^[75]

米国のコンステレーション計画が中止された後、ロシア、欧州宇宙機関、中国、日本、インド、韓国が有人飛行とそれに続く月面基地の計画を発表した。各国は、無人宇宙船をさらに増やして月探査を続けるつもりだ。

インドは、2026年から2028年にかけて月極探査ミッションを打ち上げるため、日本との潜在的な協力を計画しており、検討している。

ロシアはまた、2021年に打ち上げが予定されていたが実現しなかった、以前は凍結されていた無人着陸機および周回衛星であるルナ・グロブ計画を再開する計画を発表した。 ^[76] 2015年、ロスコスモスは、火星はNASAに任せ、ロシアは2030年までに月に宇宙飛行士を送る計画であると述べた。その目的は、NASAと共同で作業し、宇宙開発競争を避けることである。^[77]ロシアの月周回軌道ステーションは、2030年以降に月を周回することが提案されている。

2018年、NASAは宇宙政策指令1をサポートする機関全体の探査キャンペーンの一環として、商業および国際パートナーと共に月に戻る計画を発表し、アルテミス計画と商業月面ペイロードサービス（CLPS）を生み出した。NASAは、月面でのロボットミッションと有人月面ゲートウェイ宇宙ステーションから始めることを計画している。2019年現在、NASAは、人間の帰還に先立ち、新しい小型月面ペイロード配送サービスの開発、月面着陸船の開発、月面のさらなる研究を行う契約を発行している。^{[78]アルテミス計画には、2022年から2028年にかけての}オリオン宇宙船の数回の飛行と月面着陸が含まれる。 ^{[79] [80]}

2021年11月3日、NASAは、NASAの極地資源氷採掘実験1を含む無人宇宙船の着陸地点として、シャクルトンクレーター近くの月の南極地域を選んだと発表した。正確な場所はシャクルトン接続尾根と名付けられ、ほぼ連続的に太陽光にさらされ、通信のために地球との見通しが利く。^[81]

ESAのムーンライト・イニシアチブは、アルテミス着陸を支援するために、月を周回する通信および航法衛星の小規模ネットワークを構築することを目指している。^[82]これにより、直接視線が届かない場合でも地球との通信が可能になる。また、地球のGPSと同様の航法信号も提供し、正確な時間管理が必要となる。ムーンライト計画者は、この目的のために月に新しい時間帯を設けることを提案しており、最終的には2024年に協定太陰時間標準が導入されることになる。 ^[83]重力と相対運動が低いため、月では時間がより速く経過し、地球から測定すると24時間ごとに56マイクロ秒早く経過する。^[84]

ウィキメディア・コモンズには、月探査に関連するメディアがあります。

• 月に関するインタラクティブなウェブドキュメンタリー – ESA
• 月面ミッションのタイムライン – NASA