オポチュニティ（探査車）

オポチュニティ（ MER-B（火星探査ローバーB）またはMER-1とも呼ばれ、愛称はオッピー）は、 2004年から2018年まで火星で活動していたロボット探査車です。 ^{[ 1 ]}オポチュニティは火星で5111ソル（地球時間で14年138日）運用されました。NASAの火星探査ローバー計画の一環として2003年7月7日に打ち上げられ、双子のスピリット（MER-A）が惑星の反対側に着陸してから3週間後の2004年1月25日にメリディアニ平原に着陸しました。 ^{[ 9 ]}計画された活動期間が 90火星日 (地球時間で 92.5 日弱)であったスピリットは、 2009 年に動かなくなり、2010 年に通信が途絶えるまで稼働し続けました。一方、オポチュニティは着陸後5111火星日稼働を続け、太陽光発電によるバッテリーの継続的な充電によって電力と主要システムを維持し、砂嵐などのイベント中は休眠状態になって電力を節約しました。この慎重な運用により、オポチュニティは設計寿命の 57 倍の期間稼働し、当初の計画を14年 47日(地球時間) 上回りました。NASA と最後に連絡を取った 2018 年 6 月 10 日までに、 ^{[ 10 ] [ 11 ]}ローバーは45.16 キロメートル (28.06 マイル)の距離を移動しました。 ^{[ 7 ]}    

ミッションのハイライトには、最初の90火星のミッション、ヒートシールドロック（メリディアニ平原隕石）などの隕石の発見、ビクトリアクレーターの2年以上にわたる探査と研究が含まれます。探査車は中程度の砂嵐を乗り越え、2011年にエンデバークレーターに到達しました。エンデバークレーターは「2番目の着陸地点」と考えられています。^{[ 12 ]}オポチュニティミッションは、NASAの最も成功した事業の1つと考えられています。^{[ 13 ]}

2018年に火星で発生した惑星規模の砂嵐のため、オポチュニティは6月10日に通信を停止し、 6月12日に休眠状態に入った。天候が回復すれば再起動すると期待されていたが^{[ 14 ]}、再起動しなかったことから、壊滅的な故障か、太陽電池パネルが塵で覆われたかのいずれかが示唆された。NASAは、2018年11月から2019年1月にかけて予測されていた強風期が繰り返されることで太陽電池パネルが清掃される可能性があるとして、探査車との通信を再開することを望んでいた^{[ 15 ]} 。 2019年2月13日、NASA当局は、探査機が2018年8月以降に送られた1,000以上の信号に応答しなかったため、オポチュニティのミッションが完了したと宣言した^{[ 16 ] 。}

火星探査ローバーミッションの科学的目標は、次のとおりでした。^{[ 17 ]}

• 過去の水活動の手がかりとなる様々な岩石や土壌を探索し、その特徴を分析する。特に、降水、蒸発、堆積物による膠結作用、熱水活動など、水に関連するプロセスによって鉱物が堆積した試料を採取する。
• 着陸地点周辺の鉱物、岩石、土壌の分布と組成を特定する。
• 地域の地形を形成し、化学組成に影響を与えた地質学的プロセスを特定する。こうしたプロセスには、水や風による侵食、堆積作用、熱水作用、火山活動、クレーター形成などが含まれる。
• 火星偵察オービター（MRO）搭載機器による地表観測データの較正と検証を実施する。これにより、軌道上から火星の地質を調査する様々な機器の精度と有効性を判断するのに役立つ。
• 鉄を含む鉱物を探し出し、鉄含有炭酸塩など、水を含む、あるいは水中で形成された特定の鉱物の種類を特定し、その相対量を定量化する。
• 岩石や土壌の鉱物組成と組織を特徴づけることで、それらを形成した過程を特定する。
• 液体の水が存在していた当時の環境条件を示す地質学的手がかりを探す。
• それらの環境が生命にとって好ましいものであったかどうかを評価する。

オポチュニティとスピリットの両ローバーは、長期火星探査計画の火星探査ローバー計画の一部でした。火星探査計画の4つの主な目標は、火星に生命が存在する可能性（特に、火星で回収可能な水が見つかるかどうか）を判断すること、火星の気候と地質を特徴づけること、そして火星への有人ミッションの可能性に備えることでした。火星探査ローバーは火星の表面を移動し、定期的に地質学的分析を実行して、火星に水が存在したことがあるかどうか、また利用可能な鉱物の種類を判断するとともに、火星偵察オービター（MRO）によって取得されたデータを裏付けることになっていました。^{[ 18 ]}両ローバーは、90ソル（92地球日）の寿命を想定して設計されましたが、それぞれ予想よりもはるかに長く稼働しました。スピリットのミッションは当初の予定寿命の20倍も長く続き、柔らかい砂に埋まって脱出しようとして電力を使い果たした後、2011年5月25日にミッション終了が宣言されました。オポチュニティは計画寿命90火星日の55倍も長く続き、着陸からミッション終了まで5498日間稼働しました。探査車の状態に関する週ごとの更新のアーカイブは、オポチュニティ更新アーカイブで見ることができます。^{[ 19 ]}

発射と着陸

スピリットとオポチュニティは、2003年6月10日と7月8日に1か月間隔で打ち上げられ、両方とも2004年1月までに火星の表面に到達した。オポチュニティの打ち上げはNASAの打ち上げサービスプログラムによって管理された。これはデルタIIヘビーの最初の打ち上げだった。打ち上げ期間は2003年6月25日から7月15日までだった。最初の打ち上げ試みは2003年6月28日に行われたが、宇宙船は射場の安全と風による遅延、その後ロケットの部品（断熱材とバッテリー）の交換のため、9日後の2003年7月7日に打ち上げられた。毎日2回の即時打ち上げ機会があった。打ち上げ当日、 バルブを修理するために打ち上げは2回目の機会（東部夏時間午後11時18分）に延期された。^{[ 20 ]}

2004年1月25日（GMT）（2004年1月24日、PST）^{[ 21 ]} 、エアバッグで保護された着陸船が火星のイーグル・クレーターに着陸した。

オポチュニティは、概ね平坦な平原の中にある衝突クレーターに最初に着陸し、レゴリスと岩石のサンプルを調査することに成功し、着陸地点のパノラマ写真を撮影しました。そのサンプルにより、NASAの科学者は、火星の表面に赤鉄鉱が存在することと、過去に水が存在していたことについて仮説を立てることができました。 ^{[ 22 ]}その後、火星の表面を横断して別のクレーターであるエンデュランス・クレーターを調査するように指示され、2004年6月から12月にかけて探査を行いました。^{[ 23 ]}その後、オポチュニティは自身の耐熱シールドの衝突地点を調査し、火星の表面に無傷の隕石を発見しました。これは現在、耐熱シールド岩として知られています。^{[ 24 ]}

オポチュニティは、2005年10月から2006年3月にかけて、南方向のエレバス・クレーターへ向かうよう指示された。エレバス・クレーターは、大きく浅く、部分的に地中に埋まっているクレーターで、ビクトリア・クレーターへ南下する途中の立ち寄り地点である。探査機のロボットアームに機械的な問題が発生した。

2006 年 9 月下旬、オポチュニティはビクトリア クレーターに到達し、時計回りに縁に沿って探査を行った。2007 年 6 月、ビクトリア クレーターへの最初の到着地点であるダック ベイに戻り、2007 年 9 月にはクレーターに入り、詳細な調査を開始した。2008 年 8 月、オポチュニティはビクトリア クレーターを離れ、エンデバー クレーターに向かい、2011 年 8 月 9 日に到着した。^{[ 25 ]}

エンデバー・クレーターの縁で、探査車はケープ・ヨークと呼ばれる地形の周囲を移動した。火星偵察オービターがそこでフィロケイ酸塩を検出しており、探査車は搭載機器で岩石を分析し、地上でのこの発見を確認した。この構造は2013年の夏まで詳細に分析された。2013年5月、探査車はソランダー・ポイントと呼ばれる丘に向かって南下していた。

オポチュニティの2018年6月10日（火星日5111）までの総走行距離は45.16 km（28.06マイル）で、ダスト係数は10.8でした。^{[ 26 ]} 2013年1月以降、ソーラーアレイのダスト係数（太陽光発電の決定要因の1つ）は、2013年12月5日（火星日3507）の比較的ダストの多い0.467から、2014年5月13日（火星日3662）の比較的きれいな0.964まで変化しました。^{[ 27 ]}  

2014 年 12 月、NASA は、オポチュニティがテレメトリ情報などのデータを不揮発性メモリに書き込めない「記憶喪失」イベントに見舞われていると報告した。ハードウェアの障害は、探査機の 7 つのメモリ バンクのうちの 1 つの経年劣化によるものと考えられていた。その結果、NASA は探査機のソフトウェアに障害のあるメモリ バンクを無視するように強制しようとしたが、^{[ 28 ]}記憶喪失イベントは引き続き発生し、最終的に車両のリセットにつながった。これを受けて、火星日 4027 (2015 年 5 月 23 日) に、探査機は RAM のみのモードで動作するように構成され、ストレージに不揮発性メモリを使用することを完全に回避した。^{[ 29 ]}

任務終了

2018 年 6 月初旬、惑星規模の大規模な砂嵐が発生し、数日のうちに探査車のソーラーパネルは通信を維持するのに十分な電力を生成できなくなり、最後の通信は 2018 年 6 月 10 日でした。^{[ 5 ]} NASA は、嵐が収まるまで通信を再開することは期待できないと述べましたが、^{[ 30 ]} 10 月初旬に嵐が終わった後も探査車は沈黙したままで、^{[ 30 ]}壊滅的な故障かソーラーパネルを覆う塵の層のいずれかを示唆していました。^{[ 31 ]}チームは、2018 年 11 月から 2019 年 1 月の間に風が吹けば、以前にも起こったようにソーラーパネルから塵が吹き飛ばされるかもしれないと期待していました。^{[ 31 ]} 1 月 8 日には近くで風が観測され、1 月 26 日、ミッションチームは無線受信機が故障した場合に備えて探査車に新しい一連のコマンドを送信する計画を発表しました。^{[ 32 ]}

2019年2月12日、^{[ 33 ]}ミッションチームの過去および現在のメンバーが、ジェット推進研究所（JPL）の宇宙飛行運用施設に集まり、カリフォルニア州のゴールドストーン深宇宙通信複合施設の70メートル（230フィート）のパラボラアンテナを介してオポチュニティに送信される最終コマンドを見守った。最後の4セットのコマンドが25分間送信された後、探査車との通信はオーストラリアのキャンベラに引き継がれた。

2018 年 6 月に信号が途絶えた後、2019 年 1 月までに 835 件以上の復旧コマンドが送信され、2019 年 2 月 13 日までに 1,000 件以上が送信されました。^{[ 16 ] [ 34 ] [ 35 ]} NASA 当局は 2 月 13 日に記者会見を開き、ミッションの正式な終了を宣言しました。NASA 副長官のトーマス・ズルブーヘン氏は、「したがって、私は深い感謝の念をもってここに立ち、オポチュニティミッションが完了したことを宣言します」と述べました。 ^{[ 36 ]} NASA が探査車との通信の試みを終了したとき、最後に送信されたデータはビリー・ホリデイが歌う「 I'll Be Seeing You」でした。^{[ 37 ]}オポチュニティをサポートするために必要だった資産は、キュリオシティ探査車と当時開発中だったパーサビアランス探査車をサポートするために移行されました。^{[ 36 ]}

ローバーからの最後の通信は2018年6月10日（火星日5111日目）にパーシビアランス渓谷から届き、^{[ 16 ]}その日における太陽電池アレイの発電量は22ワット時、火星でこれまで測定された中で最高の大気不透明度（タウ）は10.8であった。^{[ 38 ]}

オポチュニティ（およびその双子のスピリット）は、高さ1.5メートル（4.9フィート）、幅2.3メートル（7.5フィート） 、長さ1.6メートル（5.2フィート）、重量180キログラム（400ポンド）の6輪の太陽光発電ロボットです。ロッカーボギーシステム上の6つの車輪により、不整地での機動性を実現しました。各車輪には独自のモーターが搭載されています。車両は前後で操舵され、最大30度の傾斜でも安全に動作するように設計されていました。最高速度は毎秒5センチメートル（2.0インチ/秒） [ ^{39 ]時速}0.18キロメートル（0.11マイル/時）でしたが、平均速度は約毎秒1センチメートル（0.39インチ/秒）でした。スピリットとオポチュニティの両方には、崩壊したワールドトレードセンターの金属片が取り付けられており、これらは「掘削機構のケーブルを保護するためのシールドに加工された」ものです。^{[ 40 ] [ 41 ]}       

太陽電池アレイは1日あたり最大14時間、約140ワットを発電し、充電式リチウムイオン電池は夜間使用のためにエネルギーを蓄えた。オポチュニティの搭載コンピュータは、128 MBのDRAMと3 MBのEEPROMを備えた20  MHz RAD6000 CPUを使用している。^{[ 42 ]}ローバーの動作温度範囲は-40～+40 °C（-40～104 °F）で、放射性同位体ヒーターが基本レベルの加熱を提供し、必要に応じて電気ヒーターが補助する。^{[ 43 ]}    

通信は、低データレートで通信する全方向性低利得アンテナと、地球上の深宇宙ネットワークと直接接続する指向性高利得アンテナに依存していた。低利得アンテナは、火星を周回する宇宙船へのデータ中継にも使用された。^{[ 44 ] [ 45 ]}

オポチュニティは、火星における過去の水活動の手がかりとなる様々な岩石やレゴリスを探し出し、その特性を明らかにするという、ミッションの主要な科学目標を裏付ける重要な証拠を提供してきた。オポチュニティは、水の調査に加え、天体観測や大気データも取得している。

オポチュニティは打ち上げ後、オペレーターによって擬人化されました。航海用語にならって探査車は「彼女」と呼ばれ、「オッピー」という愛称で親しまれました。 10年以上オポチュニティに携わったある科学者は、これを探査車の予想外に長い寿命（彼はこれを「逆境を乗り越えた弱者の物語」と呼んだ）と「馴染みのある、ほとんど生物学的な発想に基づいた形状」に起因するものとしました。^{[ 56 ]}オポチュニティの停止をめぐるメディアの注目により、この呼び方は一般の人々にも広まりました。

2019年2月12日、NASAがオポチュニティミッションを終了する可能性が高いとの発表を受け、多くのメディアやコメンテーターがミッションの成功を称賛し、探査車に別れを告げる声明を発表した。ジャーナリストのジェイコブ・マーゴリスは、 2018年6月10日にオポチュニティから送信された最後のデータ送信を「バッテリー残量が少なく、暗くなってきた」と翻訳してツイートした。このフレーズは人々の心に響き、オポチュニティの記憶を偲ぶ悲しみ、芸術作品、追悼の期間を生み出した。^{[ 57 ]}

この引用が広く報道されると、一部のニュース報道では、探査車が英語でまさにそのメッセージを送信したと誤って主張し、NASA には追加の質問が殺到した。マーゴリスは 2 月 16 日に説明記事を書き、オポチュニティから送信されたデータを解釈していた NASA 職員の発言（低電力状態と火星の大気の不透明度の高さの両方について）を詩的な表現で言い換えただけであり、探査車が特定の言葉を送信したことを示唆する意図は全くなかったことを明確にした。^{[ 57 ] [ 58 ]}

オポチュニティの火星探査への多大な貢献を称え、小惑星がオポチュニティと名付けられました。39382オポチュニティです。^{[ 59 ]}この名前は、 1960年9月24日にこの小惑星を発見したイングリッド・ファン・ハウテン＝グローネフェルトとコルネリス・ヨハネス・ファン・ハウテン、トム・ゲーレルスによって提案されました。オポチュニティの着陸船はチャレンジャー記念ステーションです。^{[ 60 ]}

2015年3月24日、NASAはオポチュニティがマラソンの距離である42.195km （26.219マイル）を走破したことを祝いました。探査車はこの距離を11年2ヶ月かけて走破しました。JPLの技術者たちはレースをすることでこの出来事を祝いました。^{[ 61 ]}探査車がこの距離に到達した火星の場所は、まさにマラソンバレーと名付けられました。^{[ 62 ]}  

オポチュニティ、スピリット、そしてそれらの長期ミッションについてのドキュメンタリー映画『グッドナイト・オッピー』は、ライアン・ホワイトが監督し、JPLとインダストリアル・ライト＆マジックの支援を受けて制作された。2022年に公開された。^{[ 63 ]}

探査車はさまざまなカメラで写真を撮ることができたが、異なるカラーフィルターを使用してシーンを撮影できるのは PanCam カメラだけだった。パノラマビューは通常、PanCam の画像から作成される。2018 年 2 月 3 日までに、オポチュニティは224,642 枚の写真を地球に送り返した。^{[ 64 ] [ 65 ]}

ミッションで撮影されたパノラマ写真の一部をご紹介します。

フラム・クレーターのパノラマ写真（火星日88日目、2004年4月23日）

オポチュニティが2018年5月から6月にかけて、砂嵐によって機能停止する前に撮影した最後のパノラマ画像。

オポチュニティ探査車チームのパノラマ写真（撮影：ダスティ） – 地球上でテスト中の探査車のレプリカ（2018年9月6日）