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火星着陸とは、宇宙船が火星の表面に着陸することです。ロボットによる無人宇宙船による火星着陸は複数回試みられ、そのうち 10 回は軟着陸に成功しています。また、着陸を含む火星への有人ミッションの可能性についての研究も行われてきましたが、実際に試みられたものはありません。
2023年現在、ソ連、アメリカ、中国が火星着陸を成功させている。[1] 1971年に着陸したソ連の火星3号は火星への最初の着陸に成功したが、宇宙船は表面に110秒滞在した後に失敗した。その他のソ連の火星着陸の試みはすべて失敗に終わった。[2] バイキング1号とバイキング2号は、1975年に打ち上げられた最初の成功したNASAの着陸機である。1996年に打ち上げられたNASAのマーズ・パスファインダーは、最初の火星探査車であるソージャーナを無事に運んだ。2021年には、中国初の着陸機と探査車である天問1号が火星への着陸に成功した。
降下と着陸の方法
2021年現在、火星への着陸方法はすべて、火星の大気圏突入と降下のためにエアロシェルとパラシュートのシーケンスを使用していますが、パラシュートが外れた後は3つのオプションがあります。静止着陸機はパラシュートバックシェルから落下し、逆噴射ロケットに乗って下まで行くことができますが、探査車には着陸後に役に立たないロケットを積むことはできません。[要出典]
より軽量な探査機の場合、探査機を四面体構造で囲み、さらにその構造をエアバッグで囲むという方法があります。エアロシェルが落下した後、四面体はパラシュートの背面シェルからテザーで降下し、エアバッグが膨らむようにします。背面シェルの逆噴射ロケットで降下速度を遅くすることができます。地面に近づくと、四面体が解放されて地面に落下し、エアバッグがショックアブソーバーとして使用されます。停止すると、四面体が開いて探査機が露出します。[引用が必要]
探査機が重すぎてエアバッグが使用できない場合は、逆噴射ロケットをスカイクレーンに取り付けることもできる。スカイクレーンはパラシュートの背面シェルから落下し、地面に近づくと探査機はロープで降ろされる。探査機が地面に接触するとロープが切断され、スカイクレーン（ロケットはまだ発射中）は探査機から離れた場所に墜落する。キュリオシティとパーサヴィアランスはどちらも着陸にスカイクレーンを使用した。[3]
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エアバッグ着陸 -
スカイクレーンに繋がれたパーセベランスのイラスト -
地球上で建設中のMSL降下ステージ -
垂直離着陸を実行するインジェニュイティヘリコプター
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より重いペイロードの降下
キュリオシティ探査機（直径4.5メートル（15フィート）のエアロシェルが必要）よりもさらに重い着陸機のために、エンジニアは直径8メートル（26フィート）の硬質膨張式低密度超音速減速機を開発している。それには比例して大きなパラシュートも必要となる。[4]
着陸の課題
ロボット宇宙船、そして将来的には人間を火星に着陸させることは技術的な課題です。着陸を成功させるには、着陸機モジュールが以下の問題に対処する必要があります。 [5] [6]
2018年、NASAはバイキング時代の技術を再利用して、インサイト着陸船を火星の表面に着陸させることに成功しました。 [7]しかし、この技術では、近い将来に有人火星ミッションが発生した場合に、大量の貨物、居住地、上昇車両、人間を着陸させる能力はありません。この目的を改善して達成するためには、技術と打ち上げ車両をアップグレードする必要があります。現在の技術を使用して着陸船が軟着陸を成功させるための基準のいくつかは次のとおりです。[8] [5]
地球とのコミュニケーション
バイキング計画に始まり、[a]火星表面のすべての着陸機は、地球にデータを中継するための通信衛星として周回宇宙船を使用してきました。着陸機はUHF送信機を使用してデータを周回機に送信し、周回機はXバンドまたはKaバンドの周波数を使用してデータを地球に中継します。これらのより高い周波数、より強力な送信機、およびより大きなパラボラ反射鏡により、周回機は着陸機が地球に直接送信するよりもはるかに速くデータを送信でき、受信アンテナの貴重な時間を節約できます。[9]
火星着陸のリスト
1970年代には、ソ連の探査機が火星着陸を試みたが失敗に終わった。火星3号は1971年に着陸に成功したが、その後すぐに失敗した。しかし、アメリカのバイキング着陸船は火星表面に到達し、数年間の画像とデータを提供した。しかし、次に火星着陸に成功したのは、1997年のマーズ・パスファインダー着陸まで待たなければならなかった。 [10] 21世紀には、着陸に成功した探査機はいくつかあるが、墜落も数多くある。[10]
火星探査計画
火星衝突着陸機として計画された最初の探査機はソ連の火星1962Bであったが、1962年に打ち上げられたが失敗に終わった。[11]
1970年、ソ連は超重量無人火星探査機による火星4NMと火星5NMミッションの設計を開始した。最初は1973年初頭に予定されていたマルソホートで、2番目は1975年に計画された火星サンプルリターンミッションであった。両方の宇宙船はN1ロケットで打ち上げられる予定だったが、このロケットは一度も成功せず、火星4NMと火星5NMプロジェクトは中止された。[12]
1971年、ソ連は火星探査計画M-71の一環として、それぞれ着陸機を搭載した探査機マルス2号とマルス3号を送り込んだ。マルス2号着陸機は着陸に失敗し、火星に衝突した。マルス3号着陸機は火星への軟着陸に成功した最初の探査機となったが、データ収集はそれほど成功しなかった。着陸機は着陸後90秒でマルス3号周回機への通信を開始したが、14.5秒後に理由は不明だが通信が途絶えた。この失敗の原因は、当時発生していた極めて強力な火星の砂嵐に関係していた可能性がある。これらの宇宙探査機にはそれぞれ火星ローバーPrOP-Mが搭載されていたが、配備されることはなかった。
1973年、ソ連は火星にさらに2機の着陸機、火星6号と火星7号を送りました。火星6号着陸機は降下中にデータを送信しましたが、衝突時に故障しました。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（810マイル）外れました。
二重打ち上げの火星5M（火星79）サンプルリターンミッションは1979年に計画されていたが、複雑さと技術的問題のため中止された。[要出典]
バイキングプログラム
1976年、アメリカのバイキング探査機2機が火星周回軌道に入り、それぞれが着陸船モジュールを放出し、火星表面に軟着陸することに成功した。その後、最初のカラー写真や広範な科学情報を含む、初めて大量のデータの送信に成功した。着陸地点の測定温度は150～250 K（-123～-23 °C、-190～-10 °F）で、1日あたりの変動は35～50 °C（95～122 °F）であった。[引用が必要]季節的な砂嵐、気圧の変化、極冠間の大気ガスの動きが観測された。[引用が必要]生物学実験で生命の証拠が得られた可能性があるが、他の搭載実験では裏付けられなかった。[引用が必要]
バイキング2号の着陸船の適切な着陸地点を探している間、バイキング1号探査機は1976年7月25日に、いわゆる「火星の顔」を構成する地形を撮影しました。
バイキング計画は中止されたボイジャー計画の後継であり、その名前は後に太陽系外探査機2機に再利用された。
火星探査機
NASAの火星探査機マーズ・パスファインダーは、マーズ・グローバル・サーベイヤー探査機の支援を受けて、1997 年 7 月 4 日に着陸した。着陸地点は、火星の北半球にあるアレス峡谷と呼ばれる古代の氾濫原で、火星で最も岩石の多い場所の 1 つである。パスファインダーには、着陸地点の周囲数メートルを移動して周囲の状況を調べ、岩石のサンプルを採取した、初の成功した火星探査車であるソジャーナと呼ばれる小型の遠隔操作ローバーが搭載されていた。世界中の新聞には、これまでにない方法で火星の表面を調査するためにローバーを派遣する着陸船の写真が掲載された。
1997 年 9 月 27 日の最後のデータ送信までに、マーズ パスファインダーは着陸機から 16,500 枚、探査機から 550 枚の画像を送信し、さらに岩石と土壌の 15 件を超える化学分析と、風やその他の気象要因に関する膨大なデータも送信しました。着陸機と探査機の両方に搭載された科学機器による調査結果から、火星は過去に温暖で湿潤であり、液体の水と厚い大気があったことが示唆されています。ミッションの Web サイトは、その時点で最もアクセス数が多かったサイトでした。
失敗の連続
1996年11月16日にロシアによって打ち上げられた探査機マーズ96号は、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に失敗した。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年には日本ののぞみ探査機、NASAのマーズ・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のペネトレーターがすべてさまざまな致命的なエラーに見舞われるなど、別の一連の失敗が発生した。マーズ・クライメート・オービターは、ロッキード・マーティンの技術者が米国の慣用単位とメートル法の単位を混同したために、探査機が火星の大気圏に突入中に燃え尽きたことで悪名高い。1990年代のNASAの5～6回のミッションのうち、成功したのはマーズ・パスファインダーとマーズ・グローバル・サーベイヤーの2回だけであり、マーズ・パスファインダーとそのローバーは、1990年代に成功した唯一の火星着陸となった。
マーズ・エクスプレスとビーグル2
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 オービターと着陸機ビーグル 2で構成されていました。着陸探査機は移動できるように設計されていませんでしたが、ほこりっぽい地表の下の土壌を正確に分析するために、掘削装置と、これまでに作られた中で最も軽量な分光計、およびその他のさまざまな装置をロボット アームに搭載していました。
探査機は2003年12月25日に火星の軌道に入り、ビーグル2号は同日火星の大気圏に入るはずだった。しかし、着陸機との交信の試みは失敗した。交信の試みは1月中続いたが、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は共同調査を開始し、主任研究員のコリン・ピリンジャーのプロジェクト管理のまずさを非難した。しかし、マーズ・エクスプレス・オービター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。NASAは以前に火星の北極にそれらの存在を確認していた。[要出典]
ビーグル2号着陸船の痕跡は、2013年にNASAの火星探査機「マーズ・リコネッサンス・オービター」のHiRISEカメラによって発見され、ピリンジャー氏の死後数か月経った2015年1月にビーグル2号の存在が確認された。着陸船は着陸に成功したようだが、電源と通信パネルの全ては展開されていなかった。
火星探査ローバー
マーズ・エクスプレスの打ち上げ後まもなく、NASAはマーズ・エクスプロレーション・ローバー・ミッションの一環として、一対の双子ローバーを火星に向けて送り込んだ。2003年6月10日、NASAのマーズ・エクスプロレーション・ローバーMER-A （スピリット）が打ち上げられた。同ローバーは2004年1月3日、グセフ・クレーター（かつてはクレーター湖であったと考えられている）に無事着陸した。同ローバーは、その地域の水の歴史の証拠を探すために岩石と土壌を調査した。2003年7月7日、2台目のローバーMER-B （オポチュニティ）が打ち上げられた。同ローバーは2004年1月24日、メリディアニ平原（過去に水が存在したことを示す大量のヘマタイトの堆積物がある）に着陸し、同様の地質学的調査を行った。
スピリット探査車との通信が一時的に途絶え(ファイルシステムの異常[13]が原因)、探査が数日間遅れたにもかかわらず、両方の探査車は最終的に着陸地点の探査を開始しました。探査車オポチュニティは、特に興味深い場所、岩盤の露出したクレーターに着陸しました。ミッションチームのメンバーは、3月2日に探査車から返されたデータから、これらの岩石はかつて「水に浸かっていた」ことが示され、3月23日には、塩水の海水中に横たわっていたと結論付けられたと立て続けに発表しました。これは、過去のある時期に火星に液体の水が存在したことを示す最初の強力な直接的証拠となりました。
2005年7月末、サンデータイムズ紙は、探査車がバチルス・サフェンシスという細菌を 火星に持ち込んだ可能性があると報じた。NASAの微生物学者の1人によると、この細菌は火星の旅と環境の両方で生き延びる可能性があるという。両方の着陸船を殺菌する努力にもかかわらず、どちらも完全に殺菌されているとは保証できなかった。[14]
当初は3か月間のミッションを想定して設計されていたが、両ローバーは計画よりずっと長く活動した。スピリットは探査開始から74か月後の2010年3月に地球との連絡が途絶えた。一方オポチュニティは探査を続け、開始から173か月後の2018年6月に通信が途絶えるまでに走行距離が45kmを超えた。[15] [16]これらのローバーは、他の惑星で発見された 最初の隕石であるヒートシールドロックなど、多くの新発見をしている。
フェニックス
フェニックスは2007年8月4日に打ち上げられ、2008年5月25日に火星の北極に着陸した。これは、ある宇宙船が別の宇宙船の惑星への着陸を撮影した初めてのケースであり、着陸時の写真撮影に成功したことで有名である。 [17]
火星科学実験室
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2011年11月に打ち上げられたマーズ・サイエンス・ラボラトリー（MSL）（およびキュリオシティ探査車）は、 2012年8月6日午前5時17分（UTC）に火星のゲイル・クレーターにあるピース・ヴァリスとエオリス・モンス（「シャープ山」）の間にあるエオリス・パルスの、現在「ブラッドベリー・ランディング」と呼ばれている場所に着陸した。 [18] [19]着陸地点はエオリス・モンスの麓に近いエオリス・パルスのクワッド51（「イエローナイフ」）[20] [21] [22] [23]であった。着陸地点[24]は、5億6,300万km（3億5,000万マイル）の旅を経て、探査車の予定目的地の中心から2.4km（1.5マイル）未満の距離であった。[25] NASAは2012年8月22日、作家レイ・ブラッドベリに敬意を表して着陸地点を「ブラッドベリ着陸」と名付けた。[24]
エクソマーズスキアパレッリ
スキアパレッリ着陸機は、エクソマーズ計画の一環として、将来の火星表面への軟着陸技術をテストすることを目的としていた。欧州宇宙機関（ESA）とロスコスモスによってイタリアで製造された。2016年3月14日にエクソマーズ微量ガス探査機（TGO）とともに打ち上げられ、2016年10月19日に着陸を試みた。予定着陸時刻の約1分前にテレメトリが失われたが[26]、耐熱シールドの動作、パラシュートの展開、ロケットの起動など、着陸計画のほとんどの要素が成功したことが確認された。[27]火星探査機は後にスキアパレッリの墜落現場と思われる画像を撮影した。[28]
洞察力
NASAの火星探査機インサイトは、火星深部からの地震学と熱流を研究するために設計されており、2018年5月5日に打ち上げられた。2018年11月26日に火星のエリシウム平原に着陸することに成功した。 [29]
火星2020年と天問1号
NASAの火星2020とCNSAの天問1号は、どちらも2020年7月の期間に打ち上げられた。火星2020の探査車パーセベランスは、 2021年2月18日にジェゼロクレーターの「オクタヴィア・E・バトラー着陸地点」と呼ばれる場所に着陸に成功した。 [30]インジェニュイティヘリコプターが展開され、4月にその後の飛行を行った。[31]天問1号の着陸機と珠容探査車は2021年5月14日にユートピア平原に着陸し、探査車は2021年5月22日に展開され、2021年6月1日に遠隔自撮りカメラを投下した。[32]
今後のミッション
ESAの ロザリンド・フランクリンは2020年代後半に打ち上げが予定されており、最大2メートル（6フィート7インチ）の深さから土壌サンプルを採取し、バイオシグネチャーとバイオ分子の広範な調査を行う予定である。また、ESAとNASAによる火星サンプルリターンミッションの提案もあり、2024年以降に打ち上げられる予定である。このミッションは、欧州オーロラ計画の一部となる予定である。[要出典]
インド宇宙研究機関（ISRO）は、2030年頃にエリダニア盆地付近で火星探査車と火星飛行機を着陸させるという火星着陸ミッションを提案している。[33]
着陸地点の特定
火星着陸船が火星表面に近づくにつれて、安全な着陸地点を特定することが懸念される。[34]
火星着陸地点（2020年12月16日）
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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）
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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、火星 記念碑の場所を表示します。あなたのマウス画像の上にマウスを移動すると、60 を超える主要な地理的特徴の名前が表示され、クリックするとリンクします。ベースマップの色は、 NASA の火星グローバルサーベイヤーの火星周回衛星レーザー高度計のデータに基づく相対的な標高を示しています。白と茶色は、最も高い標高 (+12～+8 km）に続き、ピンクと赤（+8～+3 km）;黄色は0 km ; 緑と青は低い標高（（−8 km）。軸は緯度と経度です。極地域が示されています。(参照:火星地図、火星探査車地図、火星記念碑リスト)
（ 名前• 残骸• 失った）
コロンビア記念駅↑
地球上の火星着陸地点と双子の場所
NASAの火星2020着陸に先立ち、元惑星科学者で映画製作者のクリストファー・ライリー氏は、 NASAの火星着陸成功地点8か所すべてを、緯度と経度で地球上の対応する地点にマッピングし、地球と火星の双子の惑星間地点それぞれからの写真のペアを提示して、気候変動への注目を集めた。[35] 2021年2月18日のNASAの探査車パーサヴィアランスの着陸成功後、ライリー氏はボランティアに、インド中部のマハラシュトラ州サワリのアンデガオン・ワディ（北緯18.445度、東経77.451度）にある地球の双子地点まで出向き、写真を撮るよう呼びかけた。[36] [37] [38]最終的に、BBCワールドサービスのラジオ番組「デジタルプラネット」のリスナーでハイデラバード出身のゴウリ・アビラム氏がこの挑戦を引き受け、2022年1月22日にそこへ旅し、別の惑星の表面にロボットが存在する緯度と経度と一致する地球上の地点に自覚的に到達した最初の人物となった。[39]中国の天問1号着陸地点は、桂林の南西40キロにある中国南部の地域に位置しており、このプロジェクトのためにまだ撮影されていない。[37]
参照
注記
- ^ 最後のバイキング着陸船は、両方の周回機の寿命が尽きた後、地球との直接通信に戻った。
参考文献
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外部リンク
- さまざまな着陸船とランドマーク間の距離の表
