火星の衛星

火星の衛星の存在についての憶測は、木星の衛星が発見されたときに始まった。ガリレオ・ガリレイ（1564-1642）が、土星の両側にある2つの隆起（後に環であることが判明）を観測したことを密かに報告する際に、「最も遠い惑星が三重の形をしていることを観測した」のアナグラムsmaismrmilmepoetaleumibunenugttauirasを使用したとき、ヨハネス・ケプラー（ 1571-1630）はそれを「こんにちは、激怒した双子、火星の息子たち」と誤って解釈した。 ^{[ 5 ]}

おそらくケプラーに触発され（そしてケプラーの惑星運動の第三法則を引用して）、ジョナサン・スウィフトの風刺小説『ガリバー旅行記』（1726年）の第3部第3章（「ラピュタへの航海」）では、ラピュタの天文学者たちが火星の2つの衛星を発見したと描写されており、その衛星は火星の直径の3倍と5倍の距離を、それぞれ10時間と21.5時間の周期で公転しているとされている。フォボスとダイモス（どちらもスウィフトの小説から1世紀以上後の1877年に発見された）の実際の軌道距離は火星の直径の1.4倍と3.5倍で、それぞれの公転周期は7.66時間と30.35時間である。^{[ 6 ] [ 7 ]} 20世紀、初期のソ連の火星・金星探査機の設計者であるVGペルミノフは、スウィフトが火星人が地球に残した記録を発見し解読したのではないかと推測した。^{[ 8 ]}しかし、ほとんどの天文学者の見解では、スウィフトは単に当時の一般的な議論、すなわち内惑星である金星と水星には衛星がなく、地球には1つ、木星には4つ（当時知られていた）の衛星があったことから、火星には類推的に2つの衛星があるはずだという議論を採用したに過ぎない。さらに、衛星はまだ発見されていなかったため、小さくて火星に近いに違いないと考えられた。これにより、スウィフトは衛星の軌道距離と公転周期を大まかに正確に推定することができた。加えて、スウィフトは友人の数学者ジョン・アーバスノットの助けを借りて計算を行った可能性もある。^{[ 9 ]}

ヴォルテールの1752年の短編小説「ミクロメガス」は、地球を訪れた異星人についての物語で、火星の2つの衛星にも言及している。ヴォルテールはスウィフトの影響を受けていたと考えられている。^{[ 10 ] [ 11 ]}これらの文学的言及にちなんで、ダイモスの2つのクレーターはスウィフトとヴォルテールと名付けられている[ 12 ] [ ^{13 ] 。一方、フォボス}には、レギオ、ラピュタ・レギオとプラニティア、ラガド・プラニティアという2つのクレーターがあり、どちらもガリバー旅行記に登場する場所（架空の空飛ぶ島ラピュタと架空の国バルニバルビの架空の首都ラガド）にちなんで名付けられている。^{[ 14 ]}フォボスのクレーターの多くは、ガリバー旅行記の登場人物にちなんで名付けられている。^{[ 15 ]}

アサフ・ホールは、 1877年8月12日午前7時48分頃（UTC）、ワシントンDCの米国海軍天文台（フォギーボトムの旧海軍天文台）で、午前9時14分頃（GMT）にダイモスを発見した（1925年以前の天文学の慣例に従い、正午から一日が始まるとしていた当時の資料[16]では、発見時刻はそれぞれ^8月11日午後2時40分と8月17日午後4時6分（ワシントン標準時）となっている）。^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}当時、彼は意図的に火星の衛星を探していた。ホールは8月10日に火星の衛星と思われるものを見ていたが、悪天候のため、後になるまでそれを確定的に特定することはできなかった。

ホールはフォボスの発見をノートに次のように記録した。^{[ 20 ]}

「1877年8月11日の夜の早い時間に再び観測を行ったが、またも何も見つからなかった。しかし数時間後にもう一度試みたところ、惑星の反対側、やや北側に微かな物体を発見した。その位置を観測する間もなく、川からの霧によって観測は中断された。これは11日の夜2時半のことだった。その後数日間は曇天が続いた。」

「8月15日、天候がやや好転したため、私は天文台で一夜を過ごしました。11時頃、雷雨とともに空が晴れ、観測が再開されました。しかし、大気の状態は非常に悪く、火星はまぶしく不安定だったため、その天体は何も見えませんでした。現在では、その天体は当時、火星に非常に接近していたため、観測できなかったことが分かっています。」

「8月16日、その物体は惑星の反対側で再び発見され、その夜の観測では、それが惑星とともに移動しており、もし衛星であれば、その離角の1つ付近にあることが示されました。この時まで、私は火星の衛星を探していることを天文台の誰にも話していませんでしたが、16日の観測を終えて午前3時頃に天文台を出る際、その物体を見せた助手のジョージ・アンダーソンに、火星の衛星を発見したと思うと伝えました。また、疑いの余地がなくなるまでは何も言わないようにとも伝えました。彼は何も言いませんでしたが、このことは秘密にしておくには惜しいことだったので、自分で公表しました。8月17日の午前1時から2時の間に、私が観測結果を整理していると、ニューカム教授が昼食をとるために私の部屋に入ってきました。そこで私は、火星付近の微かな物体の測定値を見せ、それが惑星とともに移動していることを示しました。」

「8月17日、外側の月を待ちながら観測していたところ、内側の月が発見された。17日と18日の観測によってこれらの天体の性質が疑いの余地なく明らかになり、ロジャース提督によってその発見が公表された。」

発見に使用された望遠鏡は、当時フォギーボトムにあった26インチ（66cm  ）屈折望遠鏡（レンズ付き望遠鏡）であった。^{[ 21 ]} 1893年にレンズは再設置され、新しいドームに収められ、21世紀までそこに残されている。^{[ 22 ]}

元々はそれぞれPhobusとDeimusと綴られていたこれらの名前は、イートン校の理科教師であったヘンリー・マダン(1838 - 1901) が、ホメロスの『イリアス』第 15 巻でアレスが恐怖と畏怖を呼び起こす場面から提案したものである。 ^{[ 23 ]}ヘンリー・マダンの兄弟であるファルコナー・マダンの孫娘であるヴェネティア・バーニーが、最初にプルートという名前を提案した。

1959年、ウォルター・スコット・ヒューストンは、グレートプレーンズ・オブザーバー紙の4月号で有名なエイプリルフールのいたずらを仕掛け、「シエラ大学のアーサー・ヘイオール博士が、火星の衛星は実際には人工衛星であると報告している」と主張した。ヘイオール博士もシエラ大学も架空のものだった。このいたずらは、ヒューストンの主張がソ連の科学者ヨシフ・シュクロフスキー^{[ 24 ]}によって真剣に繰り返されたことで世界的な注目を集めた。シュクロフスキーは、後に誤りであることが証明された密度推定に基づいて、フォボスは中空の金属殻であると示唆した。

追加の衛星の探索が行われた。2003年、スコット・S・シェパードとデビッド・C・ジュイットは、火星のヒル球のほぼ全体を不規則衛星について調査した。しかし、火星からの散乱光のため、衛星フォボスとダイモスが存在する内側の数分角を探索することはできなかった。見かけの限界赤色等級23.5（アルベド0.07 を使用した場合、半径約0.09 kmに相当）まで、新しい衛星は発見されなかった。 ^{[ 25 ]}

多くの火星探査機がフォボスとダイモスに関する画像やその他のデータを提供したが、これらの衛星に特化し、フライバイや表面着陸を行うことを目的とした探査機はごく少数だった。

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、いずれも故障のためフォボスとダイモスへのジャンプ着陸は行えなかった（ただし、フォボス2号はフォボスの撮影に成功した）。ソ連崩壊後のロシアのフォボス・グルント探査機は、フォボスからの最初のサンプルリターンミッションとなる予定だったが、2011年にロケットの故障により地球軌道上に取り残された。探査機の再起動の試みは失敗に終わり、2012年1月15日にチリ西方の太平洋上空で制御不能な再突入により地球に落下した。^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

1997年と1998年に、アラジン計画はNASAディスカバリー計画の最終候補に選ばれた。計画では、フォボスとダイモスの両方を訪れ、衛星に発射体を発射することになっていた。探査機は低速フライバイを行いながら噴出物を収集し、これらのサンプルは3年後に地球に持ち帰って研究する予定だった。最終的にNASAはこの提案を却下し、水星探査機MESSENGERを優先した。 ^{[ 50 ]}

2007年、欧州宇宙機関とEADSアストリウムは、着陸機とサンプルリターンを備えた2016年のフォボス探査ミッションを提案し開発しましたが、このミッションは実行されませんでした。カナダ宇宙庁は、2007年から周回機と着陸機を備えたフォボス偵察および国際火星探査（PRIME）ミッションを検討しています。2013年以来、NASAは周回機と小型ローバーを備えたフォボスサーベイヤーミッションのコンセプトを開発しました。 ^{[ 51 ] [ 52 ]} NASAのPADMEミッションは、火星の衛星を複数回フライバイするように設計されていましたが、開発対象には選ばれませんでした。^{[ 53 ]}また、NASAは、フォボスからのサンプルリターンを目的としたコンセプトミッションであるOSIRIS-REx IIを評価しました。^{[ 54 ]}ガリバーと呼ばれる、ダイモスからの別のサンプルリターンミッションが構想されています。^{[ 55 ]}

JAXAは、フォボスから最初のサンプルを持ち帰るため、2026年に火星衛星探査（MMX）ミッションを打ち上げる予定です。 ^{[ 56 ] [ 57 ]}探査機は火星の周回軌道に入り、その後フォボスに移動し、^{[ 58 ]} 1回または2回着陸して、単純な空気圧システムを使用して砂のようなレゴリス粒子を収集します。^{[ 59 ]}着陸ミッションでは、最低10g（0.35オンス）のサンプルを回収することを目指しています。[ 60 ] ^{[ 61 ]その後、探査}機はフォボスから離陸し、より小さな衛星ダイモスを数回フライバイした後、帰還モジュールを地球に送り返し、2029年7月に到着する予定です。^{[ 58 ] [ 56 ]}