エクソマーズ着陸船は何をするのでしょうか?

今日、火星では、13 年前のアメリカのロボットがクレーターから上を見上げ、新しいヨーロッパの仲間の到着を撮影します。これは太陽系初の試みです。他の惑星の表面で新しい宇宙旅行者を迎えたロボットはこれまで存在しませんでした。スキアパレリと名付けられた最新のロボットは、いつの日か人類が宇宙船の行き来を見守り手を振る存在となるよう、その役割を果たすことになります。

欧州宇宙機関のスキアパレリ着陸機は本日、メリディアニ平原に着陸する。そこは、2003 年以来オポチュニティ探査車がゆっくりと移動してきた場所と同じ場所だ。オポチュニティはスキアパレリ着陸地点から約 10 マイル離れた場所にあり、欧州のロボットが火星に急降下する際にパラシュートを撮影しようとする。(キュリオシティ探査車は地球の反対側にある。)

スキアパレッリ氏は、火星へのスリル満点の降下と着陸をもう一度約束しているが、その賭けは大きい。これまでの火星ミッションの半分は爆発したり、火星をすり抜けたり、墜落したりしている。現在までに、火星に着陸して何かを運用することに成功した宇宙機関は NASA だけだ。欧州も 2003 年に試みたが、同国のビーグル 2 号着陸機は火星到着後、接触することはなかった。

スキアパレリは、欧州とロシアの共同プロジェクト「エクソマーズ」の一部である。このプロジェクトは、欧州連合諸国が不況や予算削減に悩むなか、絶えず再編され、再構想されてきた。最終的に、イタリアの科学者とエンジニアが他の数カ国のパートナーと協力し、新しい科学成果を持ち帰ることができる小規模な機器セットを設計した。スキアパレリは火星の雷を調査する予定で、DREAMSと呼ばれる気象観測機器一式を使用して火星の電場を研究する初の宇宙船となる。

宇宙飛行の伝統に忠実に、チームは自分たちにとって意味のある単語の頭字語を作る方法を見つけました。それは「火星表面の塵の特性評価、リスク評価、環境分析装置」の略です。

「このプロジェクトに携わったほとんどの人は、何度も変更された過去のエクソマーズ計画にも携わっていました」とDREAMSの主任科学者フランチェスカ・エスポジト氏はインタビューで語った。「何らかの理由で一度も飛行したことのない機器の開発に何年も取り組んできました。ですから、ついに火星に行くのが私たちの夢なのです」

スキアパレリが​​到着するのは火星の砂嵐のピークシーズンで、これは火星探査ロボットにとっては一般的には最悪の時期だ。さらに悪いことに（あるいは良いことかもしれないが、それは聞く人によるだろう）、火星は今年、まれに見る地球規模の砂嵐に見舞われる可能性がある。しかし、この着陸機は砂塵、特に大気圏で砂塵をかき回して砂嵐や巨大砂嵐を引き起こすと考えられている電界を調査するために設計されている。しかし、欧州宇宙機関の科学者たちは、到着時には晴天になると予想している。

「ここ数日、空は以前より晴れているようだが、何かが変わって、もっと砂塵が見られるようになることを期待している」とエスポジト氏は言う。

DREAMS は火星の天気を研究しているが、最も重要なミッションは火星の電界を初めて分析することだ。火星には、表面と電離層を結ぶ地球規模の電気回路があると考えられている。この小さな惑星の大気圧は地球の 1% 未満なので、火星の塵を巻き上げるのは風だけではありえない。地球では、砂粒を巻き上げるには時速約 10 マイルの風が必要だ。火星では時速 60 マイルの強風が必要だ。つまり、地球規模の静電気は、塵を巻き上げて砂嵐や砂嵐を形成するメカニズムの 1 つなのかもしれない。

エスポジト氏は、このことを理解することが有人ミッションにとって重要である理由はいくつかあると語る。砂嵐は探査車の視界を遮り、人間の居住地には雪を降らせる可能性がある。また、電界は無線通信を妨害する可能性があり、さらに悪いことに放電、つまり雷を引き起こす可能性がある。

「砂嵐、砂塵旋風、砂塵現象の際には、何らかの放電が見られる可能性がありますが、それは分かりません」とエスポジト氏は言う。「分かっているのは、何も分かっていないということです。」

DREAMS には、風速と風向を測定する風速計など、基本的だが重要な気象計測機器も搭載されています。

この着陸機は、1877年に火星に線状の網目（運河）を見たと考えたイタリアの天文学者、ジョバンニ・スキアパレッリにちなんで名付けられた。週末、この着陸機はトレース・ガス・オービターから分離した。トレース・ガス・オービターは火星の大気を監視し、2020年に到着予定の欧州とロシアの探査車との重要な中継役を務める新しい火星観測機である。トレース・ガス・オービターは、微量ながら生物活動や地質活動に大きな影響を与える可能性のあるメタンやその他の大気ガスを探す。

ESA の本当の目的はオービターを運ぶことだったが、着陸実証機も追加した。この実証機自体は、ヨーロッパ版スカイクレーンが機能することを証明するために設計されたものである。そのため、スキアパレリのバッテリー供給量は限られており、DREAMS は 2 ソル、つまり火星日 (1 ソルは 24 時間 39 分) のみ稼働するように計画されている。

「もっと多くのことができると期待していますが、それは火星の状況次第です。私たちのバッテリーは温度の影響を受け、-17℃以下の温度では機能しません」とエスポジト氏は言います。「温度が下がるとヒーターをオンにする必要があり、ヒーターはバッテリーのエネルギーを消費するため、科学研究に使えるエネルギーが少なくなります。したがって、最悪の場合でも、低温を考慮すると、2ソルは生き残ることができます。」

南半球は春だが、火星の夜は依然として言葉では言い表せないほど寒いため、チームはDREAMSが8ソル以上は持ちこたえられないと予想しているとエスポジト氏は言う。

しかし、ESA にとっては、たとえ 1 日でも大きな成果だ。火星着陸の成功回数は、現在米国が 7 回、欧州が 0 回である。ロシアは 1971 年に火星 3 号探査機を着陸させたが、20 秒後に失敗した。ビーグル 2 号は 2003 年のクリスマスに着陸したが、地球に通信することはなく、NASA の探査機が昨年発見したばかりである。スキアパレッリを安全に運ぶことが主な目的であり、火星の風のテストは単なるおまけである。

「火星にペイロードを着陸させる技術を獲得することが目的でした。そのため、長期間にわたって測定を行うために設計されたものではありませんでした。科学的なツールではありませんでした」とエスポジト氏は言う。「しかし、火星には小さなスペースがあることを考慮して、ESA は小規模な実験を行うための募集を開始しました。そこで私たちは応募し、今では DREAMS を実現しています。たとえ寿命が短くても、私たちが実行できる測定は非常に崇高なものです。」

火星の雷、大気、砂塵旋風を測定して、人類の移住への道を開く？それは確かに崇高な目標のように思えます。