フェニックス（宇宙船）

フェニックス

火星に着陸するフェニックス宇宙船の想像図。
ミッションタイプ	静止着陸機
オペレーター	米航空宇宙局（NASA） JPL アリゾナ大学
コスパーID	2007-034A
SATCAT番号	32003
Webサイト	フェニックス
ミッション期間	90火星ソル（計画） 157火星ソル（実際） 1年2ヶ月29日（打ち上げから最後の接触まで）
宇宙船の特性
メーカー	ロッキード・マーティン・スペース・システムズ
打ち上げ質量	670 kg (1,477 ポンド) [1]
着陸質量	350 kg (770 ポンド)
力	450 W、ソーラーアレイ/ NiH 2バッテリー
ミッション開始
発売日	2007年8月4日09:26 UTC [2] (17年前、4ヶ月、4日前) ( 2007-08-04 )
ロケット	デルタ II 7925
発射場	ケープカナベラル SLC-17
請負業者	ロッキード・マーティン・スペース・システムズ
ミッション終了
宣言された	2010年5月24日
最後の連絡	2008年11月2日（16年前、1か月と6日前） ( 2008-11-02 )
火星着陸船
着陸日	2008 年 5 月 25 日23:53:44 UTC MSD 47777 01:02 AMT MSD 47776 16:35 LMST (Sol 0) (16 年前、6 か月、10 日前) ( 2008-05-25 )
着陸地点	グリーンバレー、ヴァスティタスボレアリス、火星 北緯68度13分08秒 西経125度44分57秒 / 北緯68.2188度 西経125.7492度 / 68.2188; -125.7492 (フェニックス)
楽器 ラ ロボットアーム RAC ロボットアームカメラ テガ 熱および発生ガス分析装置 マルディ 火星降下イメージャー メット 気象観測所 ＳＳＩ 表面ステレオイメージャー メカ 顕微鏡、電気化学、導電率分析装置
フェニックス火星着陸ミッションのロゴ 火星探査計画

フェニックスは無人宇宙探査機で、2008年5月25日に火星の表面に着陸し、2008年11月2日まで運用された^{。 [2]} フェニックスは火星で157ソル（161日間）運用された。搭載された機器は火星の居住可能性を評価し、火星の水の歴史を調査するために使用された。このミッションは火星スカウト計画の一部であり、打ち上げ費用を含め総費用は4億2000万ドルだった。 ^[3]

この複数機関によるプログラムはアリゾナ大学の月惑星研究所が主導し、 NASAジェット推進研究所がプロジェクト管理を行った。学術・産業界のパートナーには、米国、カナダ、スイス、デンマーク、ドイツ、英国の大学、NASA、カナダ宇宙庁、フィンランド気象研究所、ロッキード・マーティン・スペース・システムズ、マクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ（MDA）がオプテック・インコーポレイテッド（オプテック）やその他の航空宇宙企業と提携して参加した。 ^[4]これは公立大学が主導した初のNASA火星ミッションであった。^[5]

フェニックスはNASAの火星着陸7回のうち6回目、火星極地への着陸としては初めてである。着陸機は2008年8月にミッションを完了し、火星の冬により利用可能な太陽エネルギーが減少した11月2日に地球との最後の短い交信を行った。エンジニアが着陸機と再交信できなかったため、2008年11月10日にミッション終了が宣言された。^{[6] 2010年5月12日の火星の夏至まで}マーズ・オデッセイ探査機 が着陸機との交信を試みたが失敗に終わり、ジェット推進研究所は着陸機の故障を宣言した。計画されていた科学実験と観測をすべて完了したため、プログラムは成功と見なされた。^[7]

このミッションには 2 つの目標がありました。1 つは、過去の気候変動の謎を解く鍵となる、水の地質学的歴史を研究することです。2 つ目は、氷と土の境界における過去または潜在的な惑星の居住可能性を評価することです。フェニックスの機器は、火星北極の地質学的、そしておそらくは生物学的歴史に関する情報を明らかにするのに適していました。フェニックスは、両極からデータを返した最初のミッションであり、NASA の火星探査の主要戦略である「水を追う」 ことに貢献しました。

主なミッションは90ソル（火星日）（地球の92日強）続くと予想されていた。しかし、探査機は予想された運用寿命を2か月強超過した^{[8]が、火星の冬が近づき、寒さと暗さが増す中で使用できなくなった。 [6]}研究者たちは、探査機が火星の冬まで生き延びて、周囲に極地の氷が形成されるのを目撃できると期待していた。おそらく最大1メートル（3フィート）の固体二酸化炭素氷が出現しただろう。たとえ冬の一部を生き延びたとしても、極寒のため最後まで持ちこたえることはできなかっただろう。^[9]このミッションがローバーではなく固定着陸機として選ばれたのは、次の理由による。^[10]

• 以前の機器を再利用することでコストが削減されました（ただし、この主張には一部の観察者から異議が唱えられています^[11]）。
• フェニックスが着陸した火星の領域は比較的均一であると考えられているため、表面を移動することはあまり価値がない。
• 移動に必要な重量予算は、より多くの、より優れた科学機器に使用できる可能性があります。

2003年から2004年にかけて行われた火星のメタンガスの観測は、3つのチームが別々のデータを使って遠隔で行った。もしメタンが本当に火星の大気中に存在するのであれば、火星では現在何かがメタンを生成しているに違いない。なぜなら、火星では300年以内にこのガスは放射線によって分解されるからである。 ^{[12] [13] [14] [15] [16]}そのため、火星北極の土壌の生物学的潜在性や居住可能性を判断することが重要であると考えられた。 ^{[17]メタンは}地球化学的プロセスの産物、あるいは火山活動や水熱活動の結果である可能性もある。^[18]

フェニックス計画の提案書が書かれていた頃、火星探査機マーズ・オデッセイがガンマ線分光計を使って火星表面のいくつかの場所で水素の特徴的な痕跡を発見した。火星の水素の唯一のありそうな発生源は、地表下で凍った氷の形をした水だろう。そのため、フェニックス計画は火星の北極平原で水の氷が見つかるだろうという期待のもとに資金提供された。^[19] 2003年8月、NASAは2007年の打ち上げにアリゾナ大学の「フェニックス」計画を選んだ。これはNASAの火星探査計画における、より小規模で低コストのスカウト計画の新しいシリーズの最初のものになると期待されていた。^[20]この選定は、他の機関からの提案との2年間にわたる熾烈な競争の結果である。NASAが獲得した3億2500万ドルは、アリゾナ大学の歴史上、他のどの研究助成金よりも6倍以上大きい。

アリゾナ大学月惑星研究所のピーター・H・スミスが主任研究者として、24人の共同研究者とともにミッションを率いるために選ばれた。このミッションは、灰から何度も再生する神話上の鳥、フェニックスにちなんで名付けられた。フェニックス宇宙船には、以前に製造された部品がいくつか含まれている。使用された着陸機は、改造されたマーズ・サーベイヤー2001着陸機（2000年にキャンセル）で、その着陸機と、前回の不成功に終わった火星極地着陸機ミッションの両方で使用された機器のいくつかが使用された。着陸機を製造したロッキード・マーティンは、2001年からNASAスカウトプログラムによってミッションが資金提供されるまで、ほぼ完成した着陸機を環境制御されたクリーンルームに保管していた。^[21]

フェニックスは、大学、NASAセンター、航空宇宙産業のパートナーシップでした。科学機器と運用はアリゾナ大学が担当しました。カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所がプロジェクトを管理し、ミッションの設計と制御を行いました。ロッキード・マーティン・スペース・システムズが宇宙船を製造し、テストしました。カナダ宇宙庁は、革新的なレーザーベースの大気センサーを含む気象観測所を提供しました。^[22]共同研究者機関には、マリン・スペース・サイエンス・システムズ（カリフォルニア）、マックス・プランク太陽系研究所（ドイツ）、NASAエイムズ研究センター（カリフォルニア）、NASAジョンソン宇宙センター（テキサス）、マクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ（カナダ）、オプテック・インコーポレイテッド（カナダ）、SETI研究所、テキサスA&M大学、タフツ大学、コロラド大学、コペンハーゲン大学（デンマーク）、ミシガン大学、ヌーシャテル大学（スイス）、テキサス大学ダラス校、ワシントン大学、セントルイス・ワシントン大学、ヨーク大学（カナダ）が含まれていた。インペリアル・カレッジ・ロンドンとブリストル大学の科学者たちは、このミッションにハードウェアを提供し、顕微鏡ステーションを操作するチームの一員であった。^[23]

2005年6月2日、NASAはプロジェクトの計画の進捗と予備設計を厳しく審査した後、ミッションを計画通りに進めることを承認した。^[24]この審査の目的は、NASAのミッションに対する自信を確認することだった。

発射質量

670 kg (1,480 lb) 着陸機、エアロシェル (バックシェルとヒートシールド)、パラシュート、巡航ステージを含む。^[1]

ランダーマス

350 kg (770 ポンド)

着陸船の寸法

太陽電池パネルを展開した状態での長さは約 5.5 メートル (18 フィート) 。サイエンス デッキ自体の直径は約 1.5 メートル (4.9 フィート)。地上から MET マストの頂上まで、着陸機の高さは約 2.2 メートル (7.2 フィート) です。

コミュニケーション

Xバンドは、ミッションの巡航段階全体と、打ち上げロケットの第3段から分離した後の最初の通信に使用されます。UHFリンクは、突入、降下、着陸段階、および火星表面での運用中に火星周回衛星を介して中継されます。フェニックスのUHFシステムは、NASAのマーズオデッセイ、マーズリコネッサンスオービター、および欧州宇宙機関のマーズエクスプレスの中継機能と互換性があります。相互接続にはプロキシミティ1プロトコルが使用されます。^[25]

力

巡航段階の電力は、巡航段階に搭載された2枚の10角形 ガリウムヒ素 太陽電池パネル（総面積3.1 m ^{2 (33 平方フィート)）によって生成され、着陸機の電力は、火星表面に着陸した後に着陸機から展開された2枚のガリウムヒ素太陽電池アレイパネル（総面積7.0 m 2} (75 平方フィート)）によって生成される。容量16 A·hのNiH ₂バッテリー。^[26]

着陸機システムには、宇宙船の指揮とデータの処理のためのRAD6000ベースのコンピュータシステムが含まれています。 ^[27]着陸機の他の部品には、太陽電池パネルとバッテリーを含む電気システム、宇宙船を着陸させるための誘導システム、巡航段階用にエアロジェット-レドモンド事業部が製造した8つの4.4 N (1.0 lbf) および22 N (5.0 lbf)一液性 ヒドラジンエンジン、フェニックスを着陸させるための12の302 N (68.0 lbf) エアロジェット一液性ヒドラジンスラスタ、機械および構造要素、宇宙船が冷えすぎないようにするためのヒーターシステムがあります。

フェニックスは、不運な火星極地着陸船からアリゾナ大学のパノラマカメラと揮発性物質分析機器の改良版、そして中止された火星サーベイヤー2001着陸船用に構築された実験装置（ジェット推進研究所の溝掘りロボットアーム、湿式化学実験室一式、光学顕微鏡と原子間力顕微鏡）を搭載していた。科学ペイロードには降下用イメージャーと気象計器一式も含まれていた。^[28]

EDL期間中、大気構造実験が実施された。これは、着陸機が大気圏を下降中に記録された加速度計とジャイロスコープのデータを使用して、その時点での着陸地点上空の大気の温度、圧力、密度の垂直プロファイルを作成した。^[29]

ロボットアームは着陸船のベースから 2.35 メートル (7.7 フィート) 伸びるように設計されており、砂地の表面から 0.5 メートル (1.6 フィート) 下まで掘削する能力がありました。このアームは土や氷のサンプルを採取し、着陸船の他の機器で分析しました。このアームは、カリフォルニア州パサデナのAlliance Spacesystems, LLC ^[30] (現在の MDA US Systems, LLC) によってジェット推進研究所向けに設計および構築されました。スコップのかかとにある回転するやすりツールは、強固な永久凍土を切削するために使用されました。やすりからの切削片はスコップのかかとに排出され、機器に届けるために前方に送られました。やすりツールはジェット推進研究所で考案されました。やすりの飛行バージョンは HoneyBee Robotics によって設計および構築されました。 2008年5月28日、アームを展開する命令が送られ、まず火星の土壌が地球の生命体によって汚染される可能性に対する予防措置として、保護カバーを押しのけた。スコップの真上にあるロボットアームに取り付けられたロボットアームカメラ（RAC）は、そのエリアのフルカラー写真を撮影し、スコップが持ち帰ったサンプルを検証し、ロボットアームが掘ったばかりのエリアの穀物を検査することができた。カメラはアリゾナ大学とドイツのマックスプランク太陽系研究所[ ^31]によって製造された。^[32]

表面ステレオイメージャー（SSI）は、着陸船の主カメラでした。これは「マーズ・パスファインダーとマーズ・ポーラー・ランダーに使用されたイメージャーの高解像度アップグレード」と説明されているステレオカメラです。^[33]火星北極のステレオ画像を数枚撮影し、また太陽を基準にして、塵、空気、その他の特徴による火星の大気の歪みを測定しました。このカメラは、アリゾナ大学がマックス・プランク太陽系研究所と共同で提供しました。^{[34] [35]}

熱発生ガス分析装置（TEGA）は、高温炉と質量分析計を組み合わせたものである。これは、火星の塵のサンプルを焼いて、発生した蒸気の組成を決定するために使用された。8つのオーブンがあり、それぞれが大きなボールペンほどの大きさで、それぞれ1つのサンプルを分析することができ、合計8つの個別のサンプルを分析することができた。チームメンバーは、放出された水蒸気と二酸化炭素ガスの量、サンプルに含まれる水氷の量、過去のより湿潤で温暖な気候の間に形成された可能性のある鉱物の存在を測定した。この機器は、メタンなどの有機揮発性物質を1 ​​0ppbの精度で測定する。TEGAは、アリゾナ大学とテキサス大学ダラス校によって構築された。^[36]

2008年5月29日（ソル4）、電気テストでTEGAの断続的な短絡が判明した。 ^[37]これは揮発性物質をイオン化する2本のフィラメントのうち1本に不具合が発生したためである。^[38] NASAはバックアップフィラメントをメインフィラメントとして、またはその逆を設定することでこの問題を回避した。^[39]

6月初旬、土壌をTEGAに投入する最初の試みは、土壌がスクリーンに通るには「固まりすぎ」だったため、失敗に終わった。^{[40] [41]} 6月11日、土壌サンプルをTEGAのスクリーンに通そうと何度か試みた後、8つのオーブンのうち最初のオーブンに土壌サンプルが充填された。^[要出典] 6月17日、このサンプルには水は見つからなかったと発表された。しかし、オーブンに入る前に数日間大気にさらされていたため、含まれていた可能性のある初期の氷は昇華によって失われた可能性がある。^[要出典]

火星降下イメージャー (MARDI) は、降下最後の 3 分間に着陸地点の写真を撮る予定だった。当初の計画では、エアロシェルが離陸した後、火星の土壌から約 8 km (5.0 マイル) 上空で写真撮影を開始する予定だった。^{[引用が必要]}

打ち上げ前に組み立てられた宇宙船の試験で、MARDI画像データと宇宙船のさまざまな他の部分からのデータをルーティングするように設計されたインターフェースカードに潜在的なデータ破損の問題があることが判明しました。潜在的な問題は、インターフェースカードが宇宙船の最終降下の重要な段階でMARDI画像を受信した場合に発生する可能性があり、その時点で宇宙船の慣性計測ユニットからのデータが失われる可能性があります。このデータは降下と着陸を制御するために重要です。これは許容できないリスクであると判断され、ミッション中にMARDIを使用しないことが決定されました。^[42]欠陥の発見が修理するには遅すぎたため、カメラはフェニックスに搭載されたままでしたが、写真を撮るために使用されませんでした。また、内蔵マイクも使用されませんでした。^[43]

MARDIの画像は、着陸機が着陸した場所を正確に特定し、潜在的な科学的ターゲットを見つけるのに役立つことが意図されていました。また、着陸機が着陸したエリアが周囲の地形の典型であるかどうかを知るためにも使用されることになっていました。MARDIはマリンスペースサイエンスシステムズによって構築されました。^[44]撮影プロセス中に使用される電力はわずか3ワットで、他のほとんどの宇宙カメラよりも少ないものでした。もともとはマーズサーベイヤー2001着陸機ミッションで同じ機能を実行するように設計および構築されましたが、そのミッションがキャンセルされた後、MARDIはフェニックス着陸機に配備されるまで数年間保管されていました。

顕微鏡、電気化学、伝導率分析装置（MECA）は、中止された火星探査機2001着陸ミッションのために設計された機器パッケージです。湿式化学実験室（WCL）、光学顕微鏡、原子間力顕微鏡、熱伝導率プローブと電気伝導率プローブで構成されています。^{[45]ジェット推進研究所がMECAを構築しました。}ヌーシャテル大学が率いるスイスのコンソーシアムが原子間力顕微鏡を提供しました。^[46]

研究者らはMECAを使用して、直径16μmほどの小さな土壌粒子を調べ、さらに土壌中の水溶性イオンの化学組成を特定しようとした。また、ロボットアームスコップのプローブを使用して土壌粒子の電気伝導率と熱伝導率も測定した。^[47]

この装置は、69個のサンプルホルダーのうち6個をMECA装置の開口部に差し込み、ロボットアームがサンプルをそこに送り、光学顕微鏡と原子間力顕微鏡に運びます。^[48] インペリアル・カレッジ・ロンドンが顕微鏡サンプル基板を提供しました。^[49]

アリゾナ大学が設計した光学顕微鏡は、 256ピクセル/mmまたは16マイクロメートル/ピクセルの解像度で火星の表土の画像を撮影できます。顕微鏡の視野は、ロボットアームがサンプルを運ぶ2mm×2mm（0.079インチ×0.079インチ）のサンプルホルダーです。サンプルは、9個の赤、緑、青のLEDまたは紫外線を発する3個のLEDによって照らされます。CCDチップの読み出し用の電子機器は、同一のCCDチップを持つロボットアームカメラと共有されます。

原子間力顕微鏡は、光学顕微鏡に送られたサンプルの小さな領域にアクセスできます。この機器は、8つのシリコン結晶チップの1つでサンプルをスキャンし、サンプルからのチップの反発を測定します。最大解像度は0.1マイクロメートルです。ヌーシャテル大学が率いるスイスのコンソーシアムが原子間力顕微鏡を提供しました。^[46]

湿式化学実験室（WCL）のセンサーアセンブリと浸出液は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社によって設計・製造された。^[50] WCLアクチュエータアセンブリは、コロラド州ボルダーのスターシスリサーチ社によって設計・製造された。タフツ大学は試薬ペレット、バリウムISE、ASV電極を開発し、センサーアレイの飛行前特性評価を実施した。^[51]

ロボットアームは土をすくい上げ、4つの湿式化学実験室の1つに入れ、そこに水を加え、かき混ぜながら、一連の電気化学センサーが、土壌から水に浸出したナトリウム、マグネシウム、カルシウム、硫酸塩などの12種類の溶解イオンを測定した。これにより、土着の微生物と将来の地球訪問者の両方にとっての土壌の生物学的適合性に関する情報が得られた。^[52]

4 つの湿式化学実験室はすべて同一で、それぞれに 26 個の化学センサーと温度センサーが備わっていました。ポリマーイオン選択電極 (ISE) は、イオン選択膜の電位の変化を濃度の関数として測定することで、イオンの濃度を判定することができました。^[53]酸素と二酸化炭素用の 2 つのガス検知電極は、同じ原理で動作しますが、ガス透過性膜を使用しています。金のマイクロ電極アレイは、サイクリックボルタンメトリーとアノーディックストリッピングボルタンメトリーに使用されました。サイクリックボルタンメトリーは、さまざまな電位の波形を適用し、電流 - 電圧曲線を測定することでイオンを研究する方法です。アノーディックストリッピングボルタンメトリーでは、最初に印加電位で金属イオンを金電極に堆積させます。電位を反転した後、金属が電極から剥がれ落ちる間に電流を測定します。^[要出典]

MECAには熱電気伝導率プローブ（TECP）が搭載されています。^[47] Decagon Devices社が設計したTECPには^[47]、火星の土壌温度、相対湿度、熱伝導率、電気伝導率、誘電率、風速、気温 を測定する4つのプローブが搭載されています。

4つのプローブのうち3つには、内部に小さな加熱素子と温度センサーが内蔵されている。1つのプローブは内部の加熱素子を使って熱パルスを発し、パルスが送られた時間を記録し、プローブから熱が放散される速度を監視する。隣接する針が熱パルスの到達を感知する。熱がプローブから遠ざかる速度とプローブ間を移動する速度から、科学者は熱伝導率、比熱（レゴリスの熱伝導能力と蓄熱能力の比）、熱拡散率（土壌内で熱擾乱が伝播する速度）を測定できる。^[54]

プローブは誘電率と電気伝導率も測定し、レゴリスの水分と塩分濃度を計算するのに使用できます。針1と2は連携して、レゴリスの塩分を測定し、土壌を加熱してレゴリスの熱特性（熱伝導率、比熱、熱拡散率）を測定し、土壌温度を測定します。針3と4はレゴリス内の液体の水を測定します。針4は針1と2の基準温度計です。^[54]

TECP湿度センサーは相対湿度センサーであるため、絶対湿度を測定するには温度センサーと組み合わせる必要があります。相対湿度センサーと温度センサーは両方ともTECPの回路基板に直接取り付けられているため、同じ温度にあると想定されます。^[54]

気象観測所（MET）は、フェニックス計画の期間中、火星の毎日の天気を記録した。風速計、気圧・温度センサーが装備されている。METには、空気中の塵粒子の数をサンプリングするためのライダー（光検出測距）装置も含まれている。これはカナダでオプテックとMDAによって設計され、カナダ宇宙庁の支援を受けた。当初はヨーク大学のダイアン・ミケランジェリ教授が率いていたチーム^{[55] [56]}が、2007年に彼女が亡くなるまでジェームズ・ホワイトウェイ教授が引き継ぎ、^[57]ステーションの科学運用を監督した。ヨーク大学のチームには、アルバータ大学、オーフス大学（デンマーク）^[58]ダルハウジー大学[ ^59]フィンランド気象研究所[ ^60]オプテック、カナダ地質調査所からの貢献が含まれている。カナダ軍需品メーカーのマクドナルド・デットワイラー・アンド・アソシエイツ（MDA）（ブリティッシュコロンビア州リッチモンド）がMETを製造した。^[61]

ミッション中は、表面の風速、圧力、温度も監視され（テルテール、圧力、温度センサーから）、大気の経時的変化が示されています。大気への塵や氷の寄与を測定するために、ライダーが使用されました。ライダーは、局所的な大気中の塵、氷、霧、雲の垂直分布を調査することで、惑星境界層の時間依存構造に関する情報を収集しました。 ^[要出典]

1 m (3.3 フィート) の垂直マスト (格納位置で表示) には、着陸船のデッキから約 250、500、1,000 mm (9.8、19.7、39.4 インチ) の高さに 3 つの温度センサー (熱電対)があります。これらのセンサーは、マストの基部の絶対温度の測定値を参照しています。フィンランド気象研究所によって製造された圧力センサーは、デッキの表面に設置され、MET ペイロードの取得電子機器を収容するペイロード エレクトロニクス ボックス内にあります。圧力センサーと温度センサーは、ソル 0 (2008 年 5 月 26 日) に動作を開始し、2 秒ごとにサンプリングを行い、継続的に動作しました。^{[引用が必要]}

テルテールはカナダとデンマークの共同機器 (右) で、風速と風向の大まかな推定値を提供します。風速は観測された垂直からの偏向量に基づいており、風向はこの偏向がどの方向に発生するかによって提供されます。テルテールの下にある鏡と、その上にある (鏡を通して観測される) 較正用「十字」は、測定の精度を高めるために使用されています。この測定は、SSI または RAC のどちらのカメラでも実行できますが、通常は前者が使用されました。昼夜を問わず定期的に観測することで、フェニックス着陸地点における風の日周変動を理解するのに役立ちます。^{[引用が必要]}

風速は11～58 km/h（6.8～36.0 mph）の範囲であった。通常の平均風速は36 km/h（22 mph）であった。^[62]

垂直指向型ライダーは、複数の種類の後方散乱（レイリー散乱やミー散乱など）を検出することができ、レーザーパルス生成と大気粒子による散乱光の戻りとの間の遅延によって、散乱が発生する高度が決定されます。さまざまな波長（色）の後方散乱光から追加情報が得られ、フェニックスシステムは 532 nm と 1064 nm の両方を送信しました。このような波長依存性により、氷と塵を区別できるようになり、有効な粒子サイズの指標として役立つ可能性があります。^[要出典]

フェニックスライダーのレーザーは、1064nmと532nmの2波長を持つパッシブQスイッチNd:YAGレーザーでした。100Hzで動作し、パルス幅は10nsでした。散乱光は2つの検出器（緑色とIR）で受信され、緑色信号はアナログモードと光子カウントモードの両方で収集されました。^{[63] [64]}

ライダーは、ソル 3 (2008 年 5 月 29 日) の正午に初めて運用され、地球外大気の初めての地表プロファイルを記録しました。この最初のプロファイルは、火星の大気の最初の数キロメートルによく混合された塵があることを示しており、散乱信号の顕著な減少によって惑星境界層が観測されました。等高線図 (右) は、時間と高度の関数として塵の量を示しています。暖色 (赤、オレンジ) は塵が多いことを示し、寒色 (青、緑) は塵が少ないことを示します。レーザーの温度が上昇する計測器の影響もあり、時間の経過とともに塵が増えているように見えます。プロットでは 3.5 km (2.2 マイル) の層が見られますが、これは余分な塵である可能性がありますが、これが取得されたソルの時間を考えると可能性は低いですが、低高度の氷雲である可能性があります。^{[引用が必要]}

左の画像は、SSI が真上を向いて観測した火星の表面で作動しているライダー レーザーを示しています。レーザー ビームは、中央のすぐ右側にあるほぼ垂直の線です。頭上の塵は、背景で動いているのと、明るい輝きの形でレーザー ビームを通過しているのが見えます。^[65]ビームが終わっているように見えるのは、SSI がレーザーを観測している角度が非常に小さいためです。つまり、SSI は、光を反射する塵よりも上方をビームの経路に沿って見ています。^[要出典]

レーザー装置は雲から雪が降っているのを発見したが、これはミッション以前には知られていなかった現象だった。^[66]また、その地域で巻雲が形成されていることも判明した。^[67]

フェニックスは、2007年8月4日午前5時26分34秒（東部夏時間、協定世界時9時26分34秒）に、デルタ II 7925 ロケットでケープカナベラル空軍基地の17-A発射台から打ち上げられた。打ち上げは正常で、大きな異常はなかった。フェニックス着陸機は非常に正確な軌道に乗せられたため、2007年8月10日午前7時30分（東部夏時間、協定世界時11時30分）に行われた最初の軌道修正燃焼の速度はわずか18 m/sだった。打ち上げは、 2007年8月3日から2007年8月24日までの打ち上げ時間帯に行われた。打ち上げ時間帯が短かったため、再スケジュールされたドーン・ミッションの打ち上げ（当初は7月7日に予定されていた）は、フェニックスの後の9月に打ち上げられなければならなかった。デルタIIロケットが選ばれたのは、2003年のスピリットとオポチュニティ火星探査ローバー、 1996年のマーズ・パスファインダーの打ち上げなど、成功した打ち上げ実績があるためである。 ^[68]

夜光雲は、フェニックスの打ち上げに使用されたデルタII 7925ロケットの排気ガスによって生成された。^[69]雲の色は、排気ガス中に存在する氷の粒子のプリズムのような効果から形成された。

ジェット推進研究所は、火星を周回する2つの活動衛星、マーズ・リコネッサンス・オービターとマーズ・オデッセイの軌道を調整し、欧州宇宙機関も同様に、2008年5月25日に火星探査機マーズ・エクスプレスの軌道を適切な位置に調整し、フェニックスが大気圏に突入し、その後火星表面に着陸するのを観測した。この情報は、設計者が将来の着陸機を改良するのに役立つ。^{[70]計画された着陸エリアは、100 x 20 km (62 x 12 mi) の楕円形で、非公式に「}グリーン・バレー」^[71]と呼ばれ、極以外で最も水氷が集中している地形を覆っていた。

フェニックスは時速約21,000km（13,000マイル）で火星の大気圏に突入し、7分以内に時速8km（5.0マイル）まで減速して表面に着陸した。大気圏突入の確認は太平洋夏時間午後4時46分（協定世界時23時46分）に受信された。太平洋夏時間午後4時53分44秒に受信された無線信号^{[72]により、}フェニックスが困難な降下を乗り越えて15分前に着陸し、地球からの6億8000万km（4億2200万マイル）の飛行を完了したことが確認された。^[73]

理由は不明だが、パラシュートの展開が予定より約7秒遅れ、着陸位置は東に約25～28km (16～17マイル)、予測された99%着陸楕円の端近くにまで及んだ。 火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターの 高解像度画像科学実験 (HiRISE)カメラは、火星の大気圏を降下中のパラシュートから吊り下げられたフェニックスを撮影した。これは、惑星に着陸する様子を宇宙船が撮影した初めての事例となった^{[74] [75]} (月は惑星ではなく衛星である)。同じカメラは、着陸機と2つの太陽電池アレイを区別できる解像度で、フェニックスの表面の画像も撮影した。地上管制官はオデッセイと火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターのドップラー追跡データを用いて、着陸機の正確な位置を68°13′08″N 234°15′03″E / 68.218830°N 234.250778°E / 68.218830; 234.250778と判定した。^{[76] [77]}

フェニックスは2008年5月25日、火星北半球の春の終わり（L _s =76.73）にヴァスティタス・ボレアリスの緑の谷に着陸した。[ ⁷⁸ ]そこでは火星の一日中太陽がソーラーパネルを照らしていた。^[79]火星の北半球夏至（2008年6月25日）までに、太陽は最大高度47.0度に達した。フェニックスは2008年9月初旬に最初の日没を経験した。^[79]

着陸は平らな地面に行われ、着陸機はわずか0.3度の傾斜を報告した。着陸直前、機体はスラスターを使用して太陽電池パネルを東西軸に沿わせ、発電を最大化した。着陸機は、ほこりが落ち着くまで15分間待ってから太陽電池パネルを開いた。着陸機からの最初の画像は、太平洋夏時間午後7時（2008年5月26日午前2時）頃に利用可能になった。^[80]画像には、小石が散らばり、直径約5メートル（16フィート）、高さ10センチメートル（3.9インチ）の多角形の小さな溝が刻まれた表面が写っているが、大きな岩や丘は予想どおり存在しない。

1970年代のバイキング宇宙船と同様に、フェニックスは最終降下に逆噴射ロケットを使用した。 ^[81]ミシガン大学のミッション共同研究者ニルトン・レノと彼の学生による実験では、着陸時に地表の塵がどれだけ巻き上がるかが調査された。^[82]共同研究者サム・コウナベス率いるタフツ大学の研究者らは、ヒドラジン推進剤によるアンモニア汚染の程度とそれが化学実験に及ぼす可能性のある影響を特定するために、さらに詳細な実験を行った。2007年、ワシントン州立大学のディルク・シュルツェ・マクフ教授がアメリカ天文学会に提出した報告書では、火星には過酸化物ベースの生命体が存在する可能性があるが、バイキング着陸船は予想外の化学反応のためにそれを検出できなかったと示唆している。^{[83]この仮説は、}フェニックスに何らかの変更を加えることができるようになったずっと後に提唱された。フェニックス計画の調査員の一人であるNASAの宇宙生物学者クリス・マッケイ氏は、この報告書は「興味をそそった」と述べ、フェニックスの機器を使ってこの仮説を検証する方法が模索されるだろうと語った。

ロボットアームの最初の動作は、2008 年 5 月 27 日に地球からのコマンドが火星のフェニックス着陸機に中継されなかったため、1 日遅れました。コマンドは予定どおり NASA の火星探査機マーズ リコネッサンス オービターに送信されましたが、フェニックスにコマンドを中継するオービターのエレクトラUHF 無線システムが一時的に停止しました。新しいコマンドがないため、着陸機は代わりに一連のバックアップ活動を実行しました。5 月 27 日、火星探査機はそれらの活動からの画像やその他の情報を地球に中継しました。

ロボットアームはフェニックス火星探査ミッションの重要な部分でした。5月28日、ミッションを率いる科学者たちはロボットアームを展開し、着陸地点の画像をもっと撮影するよう命令を出しました。画像から、探査機が谷を横切る多角形を掘り下げ、その中心まで掘れる場所に着陸したことが明らかになりました。^[84]

着陸機のロボットアームは2008年5月31日（ソル6）に初めて火星の土に触れた。数日間のシステムのテストの後、ロボットアームは土をすくい上げ、火星の土壌から氷のサンプルを採取し始めた。^[85]

着陸地点の多角形の亀裂は以前にも軌道上から観測されており、地球の極地や高高度地域の永久凍土地帯で見られるパターンに似ている。^[86]フェニックスのロボットアームカメラは、ソル5に着陸機の下を撮影したが、そこにはスラスターの排気ガスが上にある緩い土を吹き飛ばしたときに露出した滑らかで明るい表面の斑点が写っている。^[87]その後、それは水氷であることが判明した。^{[88] [89]}

2008年6月19日（24日）、NASAはロボットアームで掘った「ドードー・ゴルディロックス」溝のサイコロ大の明るい物質の塊が4日間で蒸発したと発表した。これは、それが露出後に昇華した水氷で構成されていたことを強く示唆している。ドライアイスも昇華するが、現在の状況では観測されたよりもはるかに速い速度で昇華するだろう。^{[90] [91] [92]}

2008年7月31日（ソル65）、NASAは、火星探査機マーズ・オデッセイが2002年に予測した通り、火星に水氷が存在することをフェニックスが確認したと発表した。新しいサンプルの最初の加熱サイクル中に、TEGAの質量分析計はサンプル温度が0℃に達したときに水蒸気を検出した。^[93] 火星の現在の低気圧では、短期間の最低高度を除いて、液体の水は火星表面には存在できない。^{[94] [95]}

フェニックスが順調に機能していることから、NASA は 2008 年 9 月 30 日 (ソル 125) までの運用資金を発表しました。科学チームは、水の氷が生命活動に利用できるほど十分に解けるかどうか、また炭素を含む化学物質や生命のその他の原材料が存在するかどうかを調べる作業を行いました。

さらに、2008年から2009年初頭にかけて、NASA内では着陸装置の脚の写真に写った「塊」の存在をめぐって議論が巻き起こった。この塊は水滴とも「霜の塊」とも呼ばれている。^[96]フェニックス科学プロジェクト内で合意が得られなかったため、この問題はNASAの記者会見で取り上げられることはなかった。^[96]

ある科学者は、着陸機のスラスターが着陸時に火星表面の真下から塩水を着陸支柱に吹き付けたのではないかと考えた。この塩水は空気中の水蒸気を吸収し、最初の44ソル（火星日）の間に塩水が大きくなったように見え、その後火星の気温が下がるにつれてゆっくりと蒸発していったと考えられる。^[96]

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  フェニックスが火星の土壌に掘った最初の 2 つの溝。右側の溝は非公式に「ベイビー ベア」と呼ばれ、分析のために搭載された TEGA と光学顕微鏡に送られた最初のサンプルの供給元です。
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  拡大された「ドードー・ゴルディロックス」海溝の明るい物質の塊は4日間で消えたが、これは露出後に昇華した氷で構成されていたことを示唆している。^[90]
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  氷の昇華を示す写真のカラーバージョン。画像の右上の挿入図では、溝の左下隅が拡大されている。

2008年6月24日（ソル29）、NASAの科学者らは一連の科学的テストを開始した。ロボットアームがさらに土をすくい上げ、それを3つの異なる搭載分析装置に運んだ。土を焼いて放出ガスを検査するオーブン、顕微鏡画像装置、湿式化学実験室（WCL）である。^[97]着陸船のロボットアームのすくい上げは、ソル29（着陸後の火星日数で29日目、つまり2008年6月24日）に湿式化学実験室の配送ファンネルの上に置かれた。土はソル30（2008年6月25日）に機器に移され、フェニックスは最初の湿式化学テストを実施した。ソル31（2008年6月26日）に、フェニックスは土壌の塩分と酸性度に関する情報を含む湿式化学テストの結果を持ち帰った。湿式化学実験室（WCL）^[98]は、顕微鏡、電気化学、伝導率分析装置（MECA）^{[99]と呼ばれる一連のツールの一部でした。}

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  フェニックスの足跡の画像。舞い上がった塵が落ち着くまで着陸から 15 分以上経過してから撮影されました。
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  フェニックスからの最初の表面画像のうちの 1 つ。
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  着陸船の下から南の足場方向を見たところ、明るい表面がところどころ露出しており、おそらく氷である。^[88]

着陸後のソル1 と 3に撮影された画像から作成された 360 度のパノラマ。上部は、詳細を際立たせるために垂直方向に 8 倍に引き伸ばされています。フル解像度で地平線近くに見えるのは、バックシェルとパラシュート (左の太陽電池アレイの右端の上、約 300 m (980 フィート) 離れた明るい点)、および熱シールドとその反射マーク (左の太陽電池アレイの中央の上、約 150 m (490 フィート) 離れた端から端まで続く 2 つの暗い筋) です。地平線上の気象マストの左側には、クレーターがあります。

太陽電池式の着陸機は、3か月の主要ミッションよりも2か月長く稼働した。着陸機は90日間稼働するように設計されており、2008年8月の主なミッションが無事終了して以来、ボーナスタイムで稼働していた。^{[8] [101] 2008年10月28日（ソル152}）、着陸機は、この時期に予想されるように、着陸機に届く日光の量が不十分であることに基づく電力制約のためにセーフモードに入った。そこで、機器を保温する4つのヒーターを停止することが決定され、着陸機がセーフモードから復帰すると、最初のステップで当初計画されていた1つではなく、2つのヒーターをオフにするようにコマンドが送信された。関連するヒーターは、着陸以来使用されていない着陸機のロボットアーム、TEGA機器、および火工品ユニットに熱を供給するため、これら3つの機器も停止された。

11月10日、フェニックスミッションコントロールはフェニックス着陸船との連絡が途絶えたと報告した。最後の信号は11月2日に受信された。 ^[103]宇宙船の故障は、発電をさらに減少させた砂嵐の結果として発生した。^[104]宇宙船の作業は終了したが、機器からのデータの分析は初期段階にあった。

極寒の火星の冬を耐えられるようには設計されていなかったが、探査機のセーフモードにより、次の火星の春にバッテリーを再充電できれば通信を再確立するオプションが残されていた。^[105]しかし、着陸地点は通常、火星の冬の間は北極の氷冠の一部となる地域にあり、探査機は軌道上からドライアイスに包まれているのが見られた。^[106]ピーク時には、探査機付近の二酸化炭素の氷の層は合計で約30グラム/cm 2 になると_推定されており^、これは少なくとも19cm（7.5インチ）の厚さの高密度のドライアイスの板を作るのに十分な量である。 ^[107]探査機の脆弱な太陽電池パネルは重量で壊れる可能性が高いため、これらの条件に耐えられる可能性は低いと考えられていた。^{[107] [108]}

科学者たちは2010年1月18日（ソル-835）からフェニックスとのコンタクトを試みたが、失敗に終わった。2月と4月のさらなる試みも着陸機からの信号を拾うことはできなかった。 ^{[105] [106] [109] [110]} プロジェクトマネージャーのバリー・ゴールドスタインは2010年5月24日にプロジェクトを正式に終了すると発表した。マーズ・リコネッサンス・オービターからの画像によると、火星の冬の凍結によりソーラーパネルが修復不可能なほど損傷していたことが明らかになった。^{[111] [112]}

火星で着陸船（バイキングとパスファインダー）が訪れた他の場所とは異なり、フェニックス近郊の岩石はほぼすべて小さい。カメラで見える範囲では、土地は平らだが、直径2〜3メートル（6.6〜9.8フィート）の多角形になっており、深さ20〜50センチメートル（7.9〜19.7インチ）の谷で区切られている。これらの形状は、土壌中の氷が大きな温度変化によって膨張したり収縮したりすることによって生じる。顕微鏡で調べたところ、多角形の上の土壌は平らな粒子（おそらく粘土の一種）と丸い粒子で構成されていることがわかった。また、火星で訪れた他の場所とは異なり、この場所には波紋や砂丘はない。^[88]氷は多角形の中央で地表から数インチ下に存在し、その端に沿って氷の深さは少なくとも20センチメートル（8インチ）ある。氷は火星の大気にさらされるとゆっくりと昇華する。^[113]いくつかの砂嵐が観測された。

巻雲から雪が降るのが観測された。雲は大気中の約-65 °C (-85 °F)の高度で形成されたため、雲は二酸化炭素氷 (ドライアイス) ではなく水氷で構成されているはずである。火星の大気の低圧では二酸化炭素氷が形成される温度は-120 °C (-184 °F) よりずっと低いからである。現在では、この場所では水氷 (雪) が年の後半に積もったであろうと考えられている。^[114]これは火星の天候を理解する上で画期的な出来事である。風速は11～58 km/h (6.8～36.0 mph) であった。通常の平均風速は36 km/h (22 mph) であった。これらの風速は高いように思えるが、火星の大気は非常に薄く (地球の1%未満)、そのため宇宙船に大きな力は及ぼさなかった。ミッション中に測定された最高気温は−19.6℃（−3.3℉）、最低気温は−97.7℃（−143.9℉）でした。^[62]

宇宙船から送信されたデータの解釈は、サイエンス誌に掲載されました。査読されたデータによると、水氷の存在が確認され、その場所は最近までより湿潤で温暖な気候であったことが分かりました。火星の土壌で炭酸カルシウムが見つかったことから、科学者は、その場所が地質学的に過去に湿潤または湿潤であったと考えています。季節またはより長い周期の日周サイクルの間、水は薄い膜として存在していた可能性があります。火星の傾きまたは黄道傾斜は地球よりもはるかに大きく変化するため、湿度の高い時期があった可能性があります。^[115]

化学分析の結果、表土は中程度のアルカリ性で、pHは7.7±0.5であった。^{[53] [116]全体的な}塩分濃度は中程度である。最初の土壌サンプルのTEGA分析では、最終加熱サイクル（最高温度1,000℃）中に放出された結合水と_CO2の存在が示された。^[117]

サンプルで検出・測定された元素は、塩化物、重炭酸塩、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、硫酸塩である。^[116]さらなるデータ分析により、土壌には可溶性硫酸塩（SO42- _）^が最低1.1％含まれていることが示され、土壌の精製された配合が示された。^[116]

フェニックスWCLの分析では、土壌中のCa(ClO ₄ ) _2は、おそらく6億年もの間、いかなる形態の液体水とも相互作用していないことも示されました。もしそうであったとしたら、非常に溶解性の高いCa(ClO ₄ ) _{2は液体水と接触してCaSO 4}のみを形成したはずです。これは、液体水との相互作用が最小限または全くない、極度に乾燥した環境を示唆しています。^[118] pHと塩分濃度は、生物学の観点からは無害であると考えられました。

過塩素酸塩

2008年8月1日、アビエーションウィーク誌は「NASA​​はホワイトハウスに対し、火星の『生命の可能性』に関するフェニックス着陸船の新たな主要な発見について、まもなく発表する予定だと警告したと科学者らがアビエーションウィーク誌とスペーステクノロジー誌に語った」と報じた。 ^[119]これにより、過去または現在の生命の証拠が発見されたのではないかとの控えめなメディアの憶測が広がった。^{[120] [121] [122]}この憶測を鎮めるため、NASAは火星の土壌に過塩素酸塩（ClO
₄）であり、以前考えられていたほど生命に優しいものではないかもしれない。^{[123] [124]}土壌中に約0.5％の過塩素酸塩が存在することは、広範囲にわたる影響を伴う予想外の発見であった。 ^[98]

2017年7月に発表された研究によると、火星の紫外線を模擬した放射線を照射すると、過塩素酸塩は殺菌作用を持つことが実証された。^[125]火星表面に存在する他の2つの化合物、酸化鉄と過酸化水素は、照射された過塩素酸塩と相乗効果を発揮し、60秒間の照射後、紫外線にさらされた細胞と比較して細胞死が10.8倍に増加する。^{[125]また、摩耗したケイ酸塩（石英と玄武岩）が有毒な}活性酸素種 の形成につながることも判明した。^[126]この結果から、過塩素酸塩を含むサンプルを加熱すると、存在する有機物が分解されるため、有機化合物の存在に関する疑問は未解決のままとなっている。^[127]しかし、火星の冷たい地下では紫外線からかなり保護されているため、耐塩性生物は、実験室実験で増加するNaClO4濃度にさらされた酵母デバリオミセス・ハンセニイで観察されたものと同様の生理学的適応によって、過塩素_酸塩濃度の上昇に耐えられる可能性がある。^[128]

過塩素酸塩（ClO ₄）は強力な酸化剤であるため、将来のミッションのロケット燃料や酸素源として使用される可能性があります。^[129]また、過塩素酸塩は水と混合すると、道路に塩をまいて氷を溶かすのと同じように、水の凝固点を大幅に下げることができます。そのため、過塩素酸塩は今日の火星の表面に少量の液体の水を形成している可能性があります。火星の特定の地域でよく見られる溝は、過塩素酸塩が氷を溶かし、水が急斜面の土壌を浸食することで形成された可能性があります。^{[130]過塩素酸塩は、火星の赤道付近にある}キュリオシティローバーの着陸地点や火星隕石EETA79001でも検出されており、 ^[131]「これらの塩が世界中に分布している」ことを示唆しています。^{[132]凍結した地下には、高度に難溶性および/または十分に保護された}有機化合物のみが保存されている可能性があります。^[131]そのため、 2022年のエクソマーズ探査車に搭載される予定のMOMA機器は、地下有機物の検出と測定に過塩素酸塩の存在に影響されない方法を採用することになる。^[133]

着陸船のデッキ（米国旗の隣）には、惑星協会が編集した特別な DVD が取り付けられています。ディスクには、赤い惑星に関する文学と芸術のマルチメディア コレクションである Visions of Mars が収録されています。作品には、HG ウェルズの 1897 年の小説『宇宙戦争』（およびオーソン ウェルズの1938 年のラジオ放送）のテキスト、パーシバル ローウェルの 1908 年の著書『火星は生命の住処』（彼が提案した運河の地図付き）、レイ ブラッドベリの 1950 年の小説『火星年代記』 、およびキム スタンリー ロビンソンの 1993 年の小説『グリーン マーズ』が含まれています。カール セーガンやアーサー C. クラークなどから、将来の火星訪問者や移住者に直接宛てられたメッセージもあります。 2006年、惑星協会はインターネットを通じて提出された25万の名前を集め、ディスクに収録した。ディスクの表紙には「火星初の図書館」と書かれている。^[134]このDVDは火星の環境に耐えられるよう設​​計された特殊なシリカガラスで作られており、将来の探査機によって回収されるまで、火星の表面で数百年（数千年ではないにしても）は持ちこたえる。これはボイジャー1号とボイジャー2号のミッションで送られたボイジャーのゴールデンレコードとコンセプトが似ている。

ディスクの中央のすぐ下にあるテキストには次のように書かれています:

このアーカイブは、惑星協会によってNASAフェニックスミッションに提供されたもので、文学や芸術（火星のビジョン）、現代の火星の夢想家からの挨拶、火星に名前を送りたいと願った21世紀の地球人の名前が含まれています。このDVD-ROMは、2007年にパーソナルコンピュータで読み取れるように設計されています。情報はディスク上のらせん状の溝に保存されます。金属化されている場合はレーザービームで溝をスキャンしたり、顕微鏡を使用したりできます。非常に小さな突起と穴がデジタル情報の0と1を表します。溝の幅は約0.74マイクロメートルです。詳細については、標準文書ECMA-268（80 mm DVD読み取り専用ディスク）を参照してください。^[135]

以前のCDバージョンは、1995年秋に火星に着陸する予定だったロシアの宇宙船「マルス94」に搭載されて送られる予定だった。^[136]