イスラエルの月面着陸は、月面着陸が面倒な作業であることを思い起こさせる

イスラエルの宇宙企業スペースILのロボット着陸機が木曜日、月面への軟着陸を試みている最中に墜落し、そのミッションは突然終了した。ベレシートと呼ばれるこの着陸機は、月面に制御着陸する初の民間宇宙船となる予定だった。

「残念ながら、着陸に成功しませんでした」と、イスラエル航空宇宙産業の宇宙部門責任者であるオフェル・ドロン氏は、着陸の試みのライブ配信中に語った。「私たちは月を周回した7番目の国であり、月面に到達した4番目の国です。これまでのところ、これは素晴らしい成果です。」

ベレシートのエンジンは降下中に故障したようで、宇宙船が地上から約 4 マイルの地点で不可解な理由で停止した。地球上のミッション チームはエンジンを再び始動させることに成功したが、宇宙船との通信が途絶えた。これは、着陸機がほぼ間違いなく高速で月に衝突したことを示す。おそらく、その残骸は新たに形成された小さな月のクレーターに眠っていると思われる。

小さなロボットを着陸させるのは簡単なことだと思うかもしれない。何しろ、人類が月に着陸したのはほぼ半世紀も前のことだ。しかし、21世紀の技術と洞察力をもってしても、月面着陸は依然として途方もない難題だ。SpaceILの成功は人々が考える以上に称賛に値するだろう。逆に言えば、彼らの失敗は極めて理解できるものだ。

「月面着陸の基本は、速度ゼロで水平面に着陸することです」と、現在インディアナ州ウェストラファイエットのパデュー大学に所属する地球物理学者、H・ジェイ・メロッシュは言う。「月ではそう簡単ではありません」。宇宙船を月面に送り出すのに必要なエネルギーとスピードを考えれば、速度ゼロまで減速を強いると、どれほど多くの問題が発生するかは容易に想像がつく。ベレシートのエンジンが停止していなかったとしても、着陸がうまくいった保証はない。

月は地球から見ると明るく輝いて見えるが、実際には表面は信じられないほど荒れていて、クレーターや岩、不安定な地形が点在している。こうした危険があるため、着陸できる平らな場所を見つけるのは困難だ。アポロ 11 号の着陸の際、ニール アームストロングは新しい着陸地点を探していたが、燃料が尽きそうになった。元の着陸地点にはクレーターや岩が多すぎると感じたからだ。実際、表面のせいで「月は火星よりも着陸が難しい」とメロッシュは言う。「[月には] どこか 1 か所だけ、他の場所より優れているということはない。統計的にはすべて同じだ」。

無人宇宙船には、アームストロング氏に即座に進路変更を促した人間の直感がない。着陸機を制御する自律システムが地表の危険を認識し、安全な場所に着陸できるほど賢くなっていることを期待するしかない。イスラエルの着陸機が中国の嫦娥月着陸船のような危険回避ソフトウェアを搭載していたかどうかはまだ明らかではないが、ミッションがいかに簡素なものだったかから判断して、ベレシートには搭載されていなかったとメロシュ氏は予測している。

月の重力が低いため、降下中に減速するのは簡単ですが、空気のない天体への降下は困難です。地球に飛行機を着陸させる場合、大気の圧力場が飛行機を押し戻し、減速するのに役立ちます。真空では、その圧力場は存在しません。

しかし、月面着陸における最大の課題の 1 つは、自分の位置を知ることかもしれない。着陸船が降下準備を整えている正確な位置を特定する技術はまだない。「月には GPS はありません。地球ではそれが当たり前のことです」とバージニア州ハンプトンにある NASA ラングレー研究センターの航空宇宙エンジニア、アリシア・チアンチョロ氏は言う。「私たちは、特定の時点での自律走行車の位置や速度を正確には知りません。」NASA のディープ スペース ネットワークは、こうしたことに関する情報収集に役立っているが、それらはあくまでも推定値であり、距離が長いためタイムラグがある。距離が長ければ、誤差が蓄積される可能性がある。

メロッシュ氏によると、着陸機が軌道を離れて降下運動に入ると、慣性航行を行う。「つまり、宇宙船に作用する加速度から自分の位置を感知しようとするのです」とメロッシュ氏は言う。「しかし、重力は慣性加速を与えません。加速度計は重力場の変化にまったく反応しません」。安全に着陸するには、月の重力場を本当によく理解していなければならない。これは、NASAの重力回復内部研究所（GRAIL）が10年ほど前に特性評価したものだ（メロッシュ氏も参加）。

こうした不確実性により、宇宙船の自律性を向上させることがますます重要になっています。つまり、問題が発生する可能性のあるあらゆる事柄を想像し、計画することが事実上必要になるのです。「想像力の欠如こそが、私たちがそうした事柄を計画し、テストできない原因なのです」とチャンチョロ氏は言います。

彼女とNASAラングレーの他のメンバーは、NASAのSPLICE（安全で正確な着陸統合機能進化）プロジェクトを通じて、搭載システムの改善と、これらのミッションで増える可能性のあるエラーの軽減に取り組んでいます。目標は、搭載されているすべてのセンサーの統合を改善し、データ処理を強化することで、精度と安全性の両面で自律型宇宙船の着陸を改善することです。これはまだ進行中の作業ですが、特に2024年までに月に戻るという目標に向けて、SPLICEが自律型着陸機システムをすぐに新たな高みへと押し上げることが期待されています。

シミュレーションは、時間の経過とともにこれらのシステムを改善するのに役立ってきましたが、成功に終わるか失敗に終わるかにかかわらず、最高の教師は現実世界での経験です。SpaceIL の挫折は、必ずしも壊滅的な損失ではありません。長い目で見れば、このようなミッションはすべて、何がうまくいかないか、次回はどのような解決策で惨事を防ぐことができるかについての理解を深めることにつながります。「うまくいかないことは、単に私たちの想像力の欠如による場合があり、他の方法でそれを軽減する方法を学ぶだけです」と Cianciolo 氏は言います。