この小型ロケットは火星から打ち上げられる最初のNASAの宇宙船になるかもしれない

探査車「パーサヴィアランス」はこれまで1年間火星の探査を続けており、火星の調査と、生命が存在するか、あるいはかつて存在したかを明らかにする可能性のある断片の収集を行っている。探査車はこれまでにも火星の探査を行ってきたが、今回「パーサヴィアランス」が収集した断片は、地球に持ち帰った他の惑星のサンプルとしては初のものとなる。すべてが順調に進めば、火星の断片は2033年までに地球に戻ってくる可能性がある。

探査機を火星に送り込むのは一つのことだが、そのサンプルを地球に持ち帰るのはまったく新しい課題だ。帰還ミッションでは、貴重な積荷を地球に運ぶために、複数の複雑な部品が連携して機能する必要がある。

今月初め、NASAは防衛関連企業ロッキード・マーティンが火星探査機（MAV）を製造していると発表した。このロケットは将来火星の表面から打ち上げられ、火星の土、岩石、大気のサンプルを積んで帰還することになる予定だ。

MAVとは何ですか?

MAV は、火星の表面から火星の軌道まで到達するように設計された小型ロケットです。NASA の MAV 主任エンジニアであるフィリップ・フランクリン氏は、「ある意味では、他のロケットと何ら変わりません」と説明します。地球から打ち上げられる他のロケットと同様に、固体燃料で作動します。

NASA は、宇宙船のサイズや形状、動力源など、主要な設計上の決定のほとんどをすでに下している。NASA は MAV プロジェクトの建築家のようなものだと考えてほしい。設計図は基本的に完成していると、ロッキード マーティンの深宇宙探査事業開発リーダー、デイブ マロー氏は言う。今後、ロッキード マーティンは NASA のロケット製造計画を採用し、必要に応じて設計を改良して、すべてが意図どおりに機能することを確認する、とマロー氏は言う。彼のチームは、ロケットを効率的に操縦するために、操縦ノズルがどの程度動けるかなどの詳細を詰めていく、とマロー氏は言う。

もちろん、ロケットは火星から離陸する前に火星に到達する必要があります。NASA は、MAV をより大きな宇宙船に搭載して打ち上げます。この宇宙船は、2028 年頃に地球から離陸する予定です。火星に運ぶため、チームはこの乗り物を小さく軽く保つことに特に注意を払っています。「質量が重要です」とフランクリンは言います。MAV はやや小型になります。高さは約 10 フィート、重さは 500 ミリ弱です。つまり、バスケットボールのゴールよりも短く、グランドピアノと同じくらいの重さになる、と NASA の MAV プロジェクト マネージャー、アンジー ジャックマンは言います。

ロケットの上部にはサンプルを積むための区画があり、軌道に乗せるためのエンジンも2基搭載される。ロッキード・マーティンとの契約総額は1億9,400万ドルに達する可能性がある。

ロケットはどうやって火星まで行き、そして戻ってくるのでしょうか?

MAVは地球から大型宇宙船に搭載されて打ち上げられ、NASAのサンプル回収着陸船によって火星の表面まで運ばれる予定だ。

着陸機がジェゼロクレーター内またはその付近に到達した後、着陸機とロケットはサンプルを持ち帰るまで火星に留まる。MAV は保護シェルに収納される。エンジニアたちはこれをイグルーと呼ぶこともある、とマロー氏は言う。イグルーは火星の厳しい環境でも機器を暖かく保つのに役立つ。ミッションは比較的温暖な火星の春に合わせて計画されているが、気温は華氏マイナス 90 度を下回る可能性が高い。

すでに、パーサヴィアランス探査車は火星の土（レゴリスと呼ばれる）のサンプルと大気のサンプルを収集している。これまでに 7 つのサンプルを収集したが、ミッションが完了するまでには、約 30 個のサンプルが地球に持ち帰られる予定で、各サンプルは長さ約 8 インチ、幅 1.5 インチの小さな試験管のような容器に入れられる。すべてのサンプルが収集されると、フェッチ探査車がそれらを拾い上げ、MAV の着陸地点に運ぶ。その後、ロボット アームがサンプルを MAV の上部にあるバスケットボールほどの大きさの特別なコンパートメントに積み込む。

ロケットは火星に滞在している間は水平のままで、着陸船の上に平らに置かれる。ロケットを空中に打ち上げるために、着陸船はロケットを空中に打ち上げる。つまり、基本的に空中に投げ上げる。前部は後部よりも少し強く投げられるため、ロケットは最終的に火星の空に向かって斜めに向くことになる。そして、空中で固体燃料が点火され、ロケットは打ち上げられる。このプロセスは無秩序に聞こえるが、展開機構のすべての仕組みは火星の重力に合わせて慎重に調整されており、同様のプロセスが今日の多くのミサイル発射に使用されているとマローは付け加える。

2 段式ロケットは、その後、貨物を火星の軌道に送り込む。2 段目は、スピン安定化と呼ばれる技術を使用して、ロケットが旅の途中で真っ直ぐ進むようにする。これは、フットボールを投げてまっすぐに保つために、ボールがらせん状に回転するのと同じ原理である。最終的に、この旅の途中でロケットの 2 段は落ちていき、軌道上に浮かぶのはサンプル コンパートメントとその保護シェルだけになる。その後、この小さな部分は欧州宇宙機関の宇宙船に回収され、地球に持ち帰られる。(このプロセスに関するアニメーションを以下で視聴できる)

これらはいつ起こるのでしょうか?

NASAとロッキードは、今後数年間でMAVを製造し、評価する。環境試験は2026年頃に開始される予定で、火星の大気をシミュレートするために低温と真空チャンバーで部品をテストする。サンプル回収船は2028年にMAVを積んで地球から打ち上げられる。計画通りに進めば、火星の破片は2033年頃に地球に戻ってくる予定だ。

MAV は、ミッションの一部である他のすべての技術と同様に、それ自体が偉業ですが、NASA とロッキード社のエンジニアたちは、このロケットによって科学者が他の惑星の断片を詳しく観察できるようになることに特に興奮しています。「それが究極の目標だと考えると、とても興奮します。他の惑星のサンプルを実際に地球に持ち帰ることができるのです」と NASA のフランクリン氏は言います。

「私たちは史上最もクールなロケットを造ることになります」とNASAのプロジェクトマネージャー、ジャックマン氏は言う。「しかし、本当に重要なのは科学です。」