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 火星探査ローバー2（MER-2）の機動性と操縦性のテスト中 | |
| ミッションタイプ | 火星探査車 |
|---|---|
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| コスパーID | 2003-027A |
| SATCAT番号 | 27827 |
| Webサイト | 火星探査ローバー |
| ミッション期間 |
|
| 宇宙船の特性 | |
| 乾燥質量 | 185キログラム（408ポンド） |
| 力 | ソーラーパネル：140W |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2003年6月10日 17:58:47 UTC [1] |
| ロケット | デルタII 7925-9.5 [2] [3] |
| 発射場 | ケープカナベラル SLC-17A |
| 請負業者 | ボーイング |
| ミッション終了 | |
| 宣言された | 2011年5月25日[4] |
| 最後の連絡 | 2010年3月22日 |
| 火星探査車 | |
| 着陸日 | 2004 年 1 月 4 日、 04:35 UTC SCET MSD 46216 03:35 AMT |
| 着陸地点 | グセフクレーター 14°34′06″S 175°28′21″E / 14.5684°S 175.472636°E / -14.5684; 175.472636 (スピリット探査車) [5] |
| 走行距離 | 7.73 km (4.8 マイル) |
 マービン・ザ・マーシャンをフィーチャーしたスピリットミッションパッチ NASA火星探査車 | |
スピリットは、 MER-A（ Mars Exploration Rover – A）またはMER-2としても知られ2004年から2010年まで活動していた火星ロボット探査車です。 [4] スピリットは火星で2208ソル、つまり3.3火星年（2269日、 6年77日）にわたって活動していました。これは、ジェット推進研究所（JPL）が管理するNASAの火星探査ローバーミッションの2台のローバーのうちの1台でした。スピリットは、火星の衝突クレーターであるグセフ内に、2004年1月4日午前4時35分地上協定世界時で着陸に成功しました。これは、火星の反対側に着陸した双子のオポチュニティ（MER-B）の3週間前でした。スピリットの名前は、NASAが後援する学生のエッセイコンテストで選ばれました。探査車は2009年後半にバッテリーの充電を妨げる角度で「砂の罠」にはまり、地球との最後の交信は2010年3月22日となった。
探査車は計画されていた90ソルミッション（地球の92.5日よりわずかに短い）を完了した。ソーラーパネルからのエネルギーを増大させた清掃活動の助けもあり、スピリットはNASAの計画者が予想したよりも20倍以上長く効果的に機能し続けた。スピリットはまた、計画されていた600メートル（0.4マイル）ではなく7.73キロメートル（4.8マイル）の走行を記録したため、[6]火星の岩石や惑星表面の特徴に関するより広範な地質学的分析が可能になった。ミッションの第一段階（90ソルプライムミッション）から得られた初期の科学的結果は、サイエンス誌の特別号に掲載された。 [ 7]
2009年5月1日（着陸から5年3ヶ月27日、予定されていたミッション期間の21倍）、スピリットは柔らかい砂に閉じ込められた。[8]これはミッションの「閉じ込めイベント」の最初のものではなく、その後8ヶ月間NASAは状況を注意深く分析し、地球ベースの理論的および実践的シミュレーションを実行し、最終的にローバーが脱出ドライブを実行して脱出を試みるプログラムを作成しました。これらの努力は、NASAの当局者がローバーが柔らかい砂の中にあるため回復不能なほどに妨害されている可能性が高いと発表した2010年1月26日まで続きましたが、[9] ローバーは現在の位置から科学研究を続けました。[10]
探査車は、2010年3月22日（ソル2208）にスピリットとの通信が途絶えるまで、静止した科学プラットフォームの役割を続けました。 [11] [12] JPLは、2011年5月24日にNASAが応答のない探査車との通信の試みが終了し、ミッションが完了したと発表するまで、連絡を回復しようと試み続けました。[13] [14] [15] [16]その後まもなく、NASA本部で正式なお別れが行われました。
目的
火星探査ローバーミッションの科学的目的は以下のとおりである。[17]
- 過去の水活動の手がかりとなるさまざまな岩石や土壌の探索と特性評価を行います。特に、探しているサンプルには、降水、蒸発、堆積性セメント化、熱水活動などの水関連のプロセスによって堆積した鉱物を含むものが含まれます。
- 着陸地点周辺の鉱物、岩石、土壌の分布と構成を決定します。
- どのような地質学的プロセスが地域の地形を形成し、化学組成に影響を与えたかを判断します。このようなプロセスには、水や風による浸食、堆積、熱水作用、火山活動、クレーター形成などが含まれます。
- 火星探査機(MRO) の機器による表面観測の較正と検証を実行します。これにより、軌道から火星の地質を調査するさまざまな機器の精度と有効性を判断するのに役立ちます。
- 鉄を含む鉱物を検索し、鉄を含む炭酸塩など、水を含む、または水中で形成された特定の鉱物の種類を識別して相対量を定量化します。
- 岩石や土壌の鉱物学と質感を特徴づけて、それらを形成するプロセスを決定します。
- 液体の水が存在していた時代の環境条件に関する地質学的手がかりを探します。
- それらの環境が生命に適していたかどうかを評価します。
ミッションタイムライン
オポチュニティとスピリットは、長期火星探査計画における火星探査ローバー計画の一部であった。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があるかどうか（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付ける、そして火星への潜在的な有人ミッションに備えることであった。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、火星偵察軌道船（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た。[18]両方のローバーは90ソル（地球の92日）の寿命が予想されるように設計されたが、それぞれ予想よりもはるかに長く持続した。スピリットのミッションは予想寿命の20倍も長く続き、柔らかい砂に引っかかって脱出しようとして電力を使い果たしたため、2011年5月25日にミッション終了が宣言された。オポチュニティは計画寿命の90ソルの55倍も長く続き、着陸からミッション終了まで5498日間稼働した。探査機の状態に関する毎週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る。[19]
打ち上げと着陸
太陽 ・ 地球 ・ 火星 · 精神
MER-A (スピリット) と MER-B (オポチュニティ) は、それぞれ2003年6月10日と2003年7月7日に打ち上げられた。両探査機はボーイング デルタ II 7925-9.5 ロケットでケープカナベラル宇宙発射施設17 (CCAFS SLC-17) から打ち上げられたが、MER-B は同ロケットの大型版で打ち上げられ、火星周回軌道への投入のために追加のエネルギーが必要となった。両ロケットは互いに隣接する発射台に搭載され、MER-A は CCAFS SLC-17A に、MER-B は CCAFS SLC-17B に搭載された。2 つの発射台によって、15 日間と 21 日間の惑星打ち上げ期間を近接して実施することができた。MER-A の最終打ち上げ日は 2003年6月19日、MER-B の初日は 2003年6月25日であった。NASA の打ち上げサービス プログラムが両宇宙船の打ち上げを管理した。
スピリットは、2004年1月4日午前4時35分（宇宙船事象時間、SCET） 、火星表面に無事着陸した。これは90ソルのミッションの始まりであったが、太陽電池の洗浄イベントにより、2010年まで続くはるかに長いミッションの始まりとなった。スピリットは、過去に液体の水の影響を受けたと思われる場所、グセフ・クレーターに着陸する予定だった。このクレーターは、目標楕円の中心から約10km（6.2マイル）離れた、巨大衝突クレーター内のかつての湖の可能性がある。 [20]南緯14°34′18″ 東経175°28′43″ / 南緯14.5718° 東経175.4785° / -14.5718; 175.4785。[21]エアバッグで保護された着陸船が火星表面に着陸した後、ローバーはパノラマ画像を撮影するために出発した。これらは、有望な地質学的ターゲットを選択し、その場所まで車で移動して現地で科学的調査を行うために必要な情報を科学者に提供します。[22] MERチームは、スペースシャトルコロンビア号の事故で亡くなった7人の宇宙飛行士に敬意を表して、着陸地点を「コロンビア記念ステーション」と名付けました。
2009年5月1日（ソル1892）、探査車は柔らかい砂に引っかかってしまい、機械は普通の土の層の下に隠された硫酸鉄（III）（ジャロサイト）の隠し場所の上に止まってしまった。硫酸鉄は凝集力がほとんどないため、探査車の車輪が牽引力を得るのが困難だった。[23] [24]
2010年1月26日（ソル2155）、数ヶ月に渡って探査機を解放しようと試みた後、NASAは移動ロボットミッションを固定式研究プラットフォームと呼ぶことで再定義することを決定した。プラットフォームのバッテリーをより効率的に充電できるように、太陽に対してプラットフォームをより適切な方向に向けることに努力が向けられた。これは火星の冬の間、いくつかのシステムを稼働させ続けるために必要だった。[25] 2010年3月30日、スピリットは予定されていた通信セッションをスキップし、最近の電力供給予測から予想されたように、おそらく低電力の冬眠モードに入った。[26]
探査車との最後の交信は2010年3月22日（ソル2208）[27]であり、探査車のバッテリーがどこかの時点で大量のエネルギーを失い、ミッションの時計が止まった可能性が高い。以前の冬には、探査車は太陽に面した斜面に停車し、内部温度を−40℃（−40℉）以上に保つことができたが、探査車は平らな地面に留まっていたため、内部温度は−55℃（−67℉）まで下がったと推定される。スピリットがこれらの状況に耐え、清掃イベントが行われていた場合、2011年3月の南半球の夏至に太陽エネルギーが探査車を起こすレベルまで増加する可能性がありました。[28]
スピリットはホームプレートの西側にある「トロイ」と呼ばれる場所で沈黙を保っている。2010年3月22日（ソル2208）以降、探査車との通信は行われていない。[29]
スピリットは低電力障害を経験し、通信を含むすべてのサブシステムをオフにし、バッテリーを再充電しようとして深いスリープ状態に入った可能性があります。また、ローバーがミッション クロック障害を経験した可能性もあります。それが起こった場合、ローバーは時間を忘れ、十分な日光が太陽電池アレイに当たって目覚めるまでスリープ状態を維持しようとします。この状態は「ソーラー グルービー」と呼ばれます。ローバーがミッション クロック障害から目覚めた場合、リッスンのみになります。2010 年 7 月 26 日 (ソル 2331) から、考えられるミッション クロック障害に対処するための新しい手順が実装されました。
ミッション終了
JPLは2011年5月25日までスピリットとの交信を試み続けたが、その日NASAは交信努力の終了とミッションの完了を発表した。[13] [15] [30] NASAによると、探査車は「生存用ヒーターを動かすためのエネルギーが不十分」だったために「内部温度」が極端に低かった可能性が高いが、これは「日光がほとんどないストレスの多い火星の冬」によるものだった。多くの重要な部品や接続部が「寒さによる損傷を受けやすかった」はずである。[15]スピリットの 支援に必要だった資産は、当時まだ活動中だったスピリットの双子機、オポチュニティの支援に移行された。[13]
スピリットの主な表面ミッションは、少なくとも 90ソル続く予定だった。ミッションは数回延長され、約 2,208 ソル続いた。2007 年 8 月 11 日、スピリットは1282 ソルという、火星表面での着陸機または探査機としては 2 番目に長い運用期間を達成した。これはバイキング 2号の着陸機より 1 ソル長い。バイキング 2 号は原子セルで稼働していたが、スピリットは太陽電池で稼働している。2010年 5 月 19 日にオポチュニティに追い抜かれるまで、最も長い運用期間を誇った火星探査機はバイキング 1 号で、火星表面で 2245 ソル続いた。2010 年 3 月 22 日、スピリットは最後の通信を送信し、バイキング 1 号の運用記録を 1 か月強上回ることになった。探査機の状態に関する毎週の更新のアーカイブは、スピリット更新アーカイブで見ることができる。[31]
スピリットの総走行距離は7,730.50メートル（4.80マイル）である。[32]
設計と建設
スピリット（およびその双子のオポチュニティ）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輪のソーラーパワーロボットです。ロッカーボギーシステムの6つの車輪により、起伏のある地形での移動が可能になりました。各車輪には独自のモーターがありました。車両は前後で操縦され、最大30度の傾斜でも安全に操作でき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）でした。[33]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、崩壊したワールドトレードセンターの金属片が「掘削装置のケーブルを保護するためのシールドに変えられた」ものが取り付けられています。[34] [35]
太陽電池アレイは1日あたり最大14時間、約140ワットの電力を発電し、充電式リチウムイオン電池は夜間の使用に備えてエネルギーを蓄えた。スピリットの搭載コンピューターは、128 MBのDRAMと3 MBのEEPROMを搭載した20 MHz RAD6000 CPUを使用している。 [36]ローバーの動作温度は-40～+40 °C（-40～104 °F）で、放射性同位元素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。[37]
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、地球と直接接触する操縦可能な高利得アンテナに依存していました。低利得アンテナは、火星を周回する宇宙船にデータを中継するためにも使用されました。[38]
科学ペイロード
科学機器には以下のものが含まれていた：[39]
- パノラマカメラ (Pancam) – 現地の地形の質感、色、鉱物、構造を調査しました。
- ナビゲーション カメラ (Navcam) - ナビゲーションと運転用の、視野は広いが解像度が低いモノクロ カメラ。
- 小型熱放射分光計 (Mini-TES) – 詳細な調査の対象となる有望な岩石や土壌を特定し、それらの形成プロセスを判定しました。
- 120度の視野を持つ2台の白黒カメラ、Hazcamsは探査車の周囲に関する追加データを提供します。
ローバーアームには以下の機器が搭載されていた。[40]
- メスバウアー分光計(MB) MIMOS II – 鉄を含む岩石や土壌の鉱物学の詳細な調査に使用されます。
- アルファ粒子X線分光計（APXS） – 岩石や土壌を構成する元素の存在量を詳細に分析します。
- 磁石 – 磁性のある塵粒子を集めるため。
- 顕微鏡画像装置 (MI) – 岩石や土壌のクローズアップの高解像度画像を取得します。
- 岩石研磨ツール(RAT) – 船上の機器による検査のために露出した新鮮な材料。
スピリットはミッション全体を通じて複数のオペレーターによって「操縦」された。[41]
力
このローバーは太陽電池と充電式化学電池を組み合わせて使用している。[42]このクラスのローバーには充電式リチウム電池が2つ搭載されており、それぞれ8アンペア時の容量を持つ8つのセルで構成されている。 [43]ミッション開始時には、太陽電池パネルは1ソルでバッテリーと電源システムを充電するために1日あたり最大約900ワット時（Wh）を供給できたが、これはさまざまな要因によって変化する可能性がある。[42]イーグルクレーターではセルは1日あたり約840Whを生産していたが、2004年12月のソル319までに1日あたり730Whに低下した。[44]
地球と同様に、火星にも季節変動があり、冬には日光が減ります。しかし、火星の一年は地球よりも長いため、季節は地球の2年に一度完全に一巡します。[45] 2016年までに、MER-Bは火星の冬を7回経験しました。この時期は電力レベルが低下し、探査車は多くの電力を使用する活動を避けることができます。 [ 45]最初の冬の間、電力レベルは2か月間1日あたり300Wh未満に低下しましたが、その後の冬はそれほど悪くありませんでした。[45]
受信電力を低下させるもう一つの要因は、大気中の塵、特に砂嵐である。 [ 46 ]砂嵐は火星が太陽に最も近づくときに頻繁に発生する。[46] 2007年の世界規模の砂嵐により、オポチュニティとスピリットの電力レベルが大幅に低下し、1日に数分しか稼働できなくなった。[46] 2018年の火星の砂嵐のため、オポチュニティは6月12日に冬眠モードに入ったが、[47] [48] 10月初旬に砂嵐が収まった後も沈黙を保った。[49]
発見
グセフ平原の岩石は玄武岩の一種で、オリビン、輝石、斜長石、磁鉄鉱などの鉱物を含んでいる。粒子が細かく、不規則な穴があいているため（地質学者は気泡や空洞があると言う）、火山玄武岩のように見える。[50] [51]
平原の土壌の多くは地元の岩石の崩壊によってできたものである。一部の土壌では、かなり高濃度のニッケルが見つかったが、これはおそらく隕石によるものと思われる。[52]
分析の結果、岩石は微量の水によってわずかに変化していることが判明しました。岩石の外側のコーティングと内部の亀裂は、水が堆積した鉱物、おそらく臭素化合物を示唆しています。すべての岩石には、細かいほこりのコーティングと、1つまたは複数のより硬い物質の皮が含まれています。1つのタイプはブラシで取り除くことができますが、他のタイプは岩石研磨ツール（RAT）で削り取る必要があります。 [53]
グセフクレーターの塵は、火星全体の塵と同じである。塵はすべて磁性があることが判明した。さらに、スピリットは、磁性は鉱物の磁鉄鉱、特にチタン元素を含む磁鉄鉱によって引き起こされることを発見した。1つの磁石ですべての塵を完全にそらすことができたため、火星の塵はすべて磁性があると考えられる。[54] 塵のスペクトルは、軌道を周回する衛星によって検出されたタルシスやアラビアなどの明るく熱慣性の低い領域のスペクトルに似ていた。おそらく1ミリメートル未満の薄い塵の層がすべての表面を覆っている。その中には、化学的に結合した少量の水が含まれているものがある。[55] [56]
天文学
スピリットはカメラを空に向け、火星の衛星ダイモスによる太陽の通過を観測しました(「火星から見たダイモスの通過」を参照)。また、2004 年 3 月初旬には、他の惑星の表面から地球を撮影した最初の写真も撮影しました。
2005年後半、スピリットは好ましいエネルギー状況を利用して、火星の衛星フォボスとダイモスの両方の夜間観測を複数回行った。[57]これらの観測には、スピリットがフォボスが火星の影に消えていくのを観察した「月食」（またはむしろ恐怖症）も含まれていた。スピリットの星空観測の一部は、ハレー彗星によって引き起こされると予測された流星群を探すように設計されており、少なくとも4つの画像化された筋は流星の疑いがあったが、宇宙線によって引き起こされたものと明確に区別することはできなかった。[57]
2005年1月12日、14:45 UTCから23:05 UTCにかけて、水星が火星を通過する現象が起こった。理論的には、スピリットとオポチュニティの両方が観測できたはずであるが、カメラの解像度では水星の6.1インチ角直径を見ることはできなかった。彼らはデイモスの太陽面通過を観測できたが、2'角直径のデイモスは水星の6.1インチ角直径の約20倍である。JPLホライゾンズが作成したエフェメリスデータによると、オポチュニティは通過開始から19:23 UTC地球時間の日没まで観測できたはずであるが、スピリットは19:38 UTCの日の出から通過終了まで観測できたはずである。[説明が必要] [58]
機器の摩耗と故障
両探査車は当初のミッション時間である90ソルを何度も超過した。地表での滞在時間が長くなり、部品にかかる負担が増したため、いくつかの問題が発生した。[29]
2006年3月13日（ソル778）、火星で4.2マイル（7 km）を走行した後、右前輪が機能しなくなった[59]。技術者たちは、動かなくなった車輪を引きずりながらローバーを後進させ始めた。これにより運転技術の変更を余儀なくされたが、引きずり効果は有用なツールとなり、ローバーが移動する際に表面の土壌を部分的に除去し、通常ではアクセスできない領域を撮影することができた。しかし、2009年12月中旬、技術者たちを驚かせたのは、ソル2113のホイールテストで右前輪がわずかに動き、ソル2117の4回のホイールテストのうち3回では明らかに通常の抵抗で回転したが、4回目で停止した。2009年11月29日（ソル2098）、右後輪も停止し、残りのミッションの間動作不能のままであった。
科学機器も、火星の過酷な環境にさらされ、ミッション計画者が想定していたよりもはるかに長い期間使用された結果、劣化が進んだ。時間とともに、岩石研磨ツールの樹脂研磨面のダイヤモンドが摩耗し、その後は対象物をこすりつけることしかできなくなった。[60]他のすべての科学機器と工学カメラは、通信が途絶えるまで機能し続けた。しかし、スピリットの寿命の終わりに近づくと、MIMOS II メスバウアー分光計は、半減期が271日のコバルト-57ガンマ線源の崩壊により、ミッション初期よりも結果を出すのにかなり長い時間がかかった。
遺産と栄誉
火星探査におけるスピリットの多大な貢献を記念して、小惑星37452はスピリットと名付けられました。[61]この名前は、1960年9月24日に コルネリス・ヨハネス・ファン・ハウテンとトム・ゲーレルスとともに小惑星を発見したイングリッド・ファン・ハウテン＝グローネフェルトによって提案されました。
ローバーに敬意を表して、JPLチームはオポチュニティローバーが探査したエンデバークレーター付近の地域を「スピリットポイント」と名付けた。[62]
オポチュニティ、スピリットとその長期にわたるミッションを描いた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]
ギャラリー
ローバー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で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 画像から構築された。スピリットは生涯で 128,224 枚の写真を転送した。[64]
参照
参考文献
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スピリットは
、もはや完全に移動可能なロボットではありません。NASAは、かつて移動していた科学探査機を、砂の罠から解放するための過去数か月間の努力が失敗した後、固定科学プラットフォームに指定しました。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、火星探査ローバーに関連するメディアがあります。
JPL、MSSS、NASA のリンク
- JPL 火星探査ローバー ミッションのホームページ
- (廃止された JPL 火星探査ローバーのホームページ) 2008 年 7 月 13 日にWayback Machineにアーカイブされました
- 惑星写真ジャーナル、NASA JPLのスピリット向け惑星写真ジャーナル
- NASA TV 特別イベントスケジュールは、2014 年 12 月 21 日にWayback Machineでアーカイブされ、 JPL での MER ニュース ブリーフィングに使用されています。
- NASA JPL からのミッションステータス更新 2004 年 12 月 4 日アーカイブ、Wayback Machineより
- ウィキソース:NASA MER 記者会見
- MERアナリストのノートブック、ミッションデータとドキュメントへのインタラクティブなアクセス
その他のリンク
- SpaceFlightNow Spaceflightnow.com、ステータス ページは 2004 年 5 月に最終更新されました
- コーネル大学のローバーサイト: アテナ最終更新 2006
- スピリットを見つける: バイキングの画像に基づくインタラクティブな火星地図帳: 画像の拡大/縮小やパンが可能で、希望する場所を見つけることができます。スピリットのおおよその位置は、南緯 14.82 度 (= 北緯 -14.82 度)、西経 184.85 度 (= 東経 5.15 度) です (2008 年 6 月 4 日現在、機能していません)
- スピリット着陸地点がマークされたGoogleマップ
- スピリットの砂塵旋風に関するニューサイエンティストのアーカイブ 2008年5月8日、Wayback Machine、2005年3月15日
- スピリットホイールの状態に関するニューサイエンティスト誌、2006年4月3日
- Unmanned Spaceflight.com の Spirit に関する議論(2008-06-04 時点) 最終更新日 2008-06-04
- ショーン・ドランによるスピリットの最終地点にズームインした高解像度ビデオ
- AJS Rayl による MER 進捗レポートのアーカイブ (planetary.org)
