火星探査車のドライバーと一緒に乗車

スコット・マクスウェルは最初のドライブから数時間、興奮で落ち着かず、寝室の天井を見つめていた。すべてのシステムは作動し、ジェット推進研究所を出る頃にはコマンドも送信していた。火星時間で次のシフトが始まるまでには眠るはずだった。しかし、太陽から4番目の惑星で、スピリット探査車の車輪が動き始めたことは知っていた。

「そのとき、私は、別の惑星にロボットがいて、私が指示したことを実行しているのだと考えていました。眠るなんて想像もできませんでした」とマクスウェルは回想する。「ただただ驚きました。そして、今でも、日々の仕事で、1億マイルも離れた宇宙空間に手を伸ばし、別の惑星にある何かを動かすことができるなんて、素晴らしいことだと思っています。」

マクスウェルは、NASA の勇敢な火星探査ローバー、スピリットとオポチュニティに 10 年近く携わり、風の強い火星の地形を操縦し、画期的な新発見をもたらしてきたエンジニアと科学者のチームの一員です。彼らの多くは、新しい研究チームとともに、3 週間後に着陸予定の新しい火星探査ローバー、キュリオシティの指揮も執ります。このローバーははるかに複雑で強力で、双子のローバーの当初の 3 か月の寿命よりもはるかに長く使用できるように設計されています。しかし、MER ミッションとして知られるこのミッションは、火星ローバーの運転手としての生活や仕事方法など、多くの点で舞台を整えました。

人間たちは、南カリフォルニアの普通のキュービクルの中で、普通の服を着て普通のコンピューターの前に座り、電話会議を行うなど、かなり平凡な環境で仕事をしている。しかし、彼らは火星で小さな車を運転している。これは、マックスウェルのようなチームメンバーを驚かせてやまない驚くべき偉業である。それは、チームメンバー自身の健康（火星での生活は一部の人にとっては地獄である）にも、個人的な人間関係にも、容易なことではない。しかし、彼らに尋ねれば、一生に一度の旅だったと言うだろう。

火星で探査機を運転するために目を覚ますのは、スヌーズボタンを押した瞬間から複雑だ。ミッションの初期段階では、エンジニアは火星の時計に従って生活する。火星の 1 日はソルと呼ばれ、地球の 1 日よりも約 40 分長いため、エンジニアは毎日、地球の 40 分遅れでシフトに現れる。火星の時間管理には、いくつかの詳細な計算が必要である。探査機の運転手からすると、それはひどいことだ。ただし、それが大好きだと主張するマクスウェルなら話は別だが。

MER とフェニックス着陸機に取り組んだ JPL の科学者デボラ・バスや、このミッションの副主任研究員レイ・アービドソンのような朝型の人々は、火星時間をあまり好意的に表現していない。「ああ、辛いです」とアービドソンは言う。「毎日ヨーロッパ旅行から帰ってきたような感じです」。現在、MER チームは通常の地球のスケジュールで働けるように事前に計画を立てているが、キュリオシティ着陸後、300 ～ 400 人が火星時間とその奇妙なタイムラインに戻ることになる。

「今この瞬間、別の惑星にロボットがいて、私が指示したことを実行しています。本当に驚きました。」スピリットとオポチュニティは太陽光発電で動いているため、十分な電力を確保するには火星の日中に稼働する必要があります。キュリオシティには原子力発電機が搭載されていますが、これもカメラや機器が見える日中に稼働することになります。つまり、計画が鍵となるとバス氏は言います。

「私たちは、火星で小さな宇宙船が目覚めたらすぐに、やるべきことを一通り準備しておきたいのです」と彼女は言う。「私たちは朝の5時くらいに宇宙船を火星に送ります。それが一日の始まりです。だから私たちは火星の夜勤をしていると言えます。」

火星時間のおかげで昼夜が長く、ジェット推進研究所の管理者は人々が家に帰って就寝できるようにしなければならない。「あまりにも魅力的すぎるので、スイッチを切って家に帰るのは難しいこともあります」とバス氏は認める。

また、チームメンバーが探査車やお互いに心からの愛情を感じ、新たな一歩を踏み出すたびにそばにいたいと思うため、これは大変なことでもある。このミッションは、家族の死、離婚、その他のトラウマ的な経験を乗り越えながら、10年以上一緒に働いてきた人々にとっての基盤となっている。当初、エンジニアと科学者はどちらかの探査車に縛られ、スピリットと「オッピー」の性格について、私たちがペットについて話すのと同じように話し合って、探査車をよく知るようになった。

「車は私たちが吹き込んだ個性ですが、だからといって現実味が薄れるわけではありません。初めて車を購入し、その車を愛したとしたら、その車は気難しい車だったかもしれないし、素晴らしい車だったかもしれないが、その車はあなたにとって特別な存在です。これは、その強化版のようなものです」とマクスウェルは言う。「ローバーについて言えることは、車には個性があり、『特別な存在』だということです。ローバーのキャラクターは、ローバーを運用しているチーム全体の成果なのです。」

日々の苦労

あらゆる感​​情と興奮にもかかわらず、火星探査車の運転も会議から始まる。火星探査チームの朝は計画会議から始まる。コーネル大学のスティーブ・スクワイアズとセントルイスのワシントン大学のアービドソン教授が率いる科学チームが、探査車が何をすべきかについて議論を主導する。その後、マクスウェルを含むエンジニアが探査車自体に指示を伝える。（この時点では探査車は単数形である。なぜなら、まだ機能しているのはオポチュニティだけであり、双子のスピリットは砂地に埋まって連絡が取れなくなったためである。）

火星から地球への光速の遅延は、コマンドの送信、コマンドの実行、確認の間に長いタイムラグがあることを意味する。ミッションの初期の頃は、チームが探査機の反応を学習していたため、操作はひどく遅く単純だった。後に、探査機は興味深いターゲットを決定するのに役立つ人工知能のアップグレードを受けた。これは役に立った。なぜなら、火星では数分間で多くのことが変化する可能性があるからだ。猛烈な砂嵐、緩んだ土、その他の予期せぬ出来事は、最もよく練られた計画を台無しにする可能性がある。

「このような遅延がある状態で車を食料品店まで運転することを想像してみてください。20分間は何も起こりません。何かが起こったとしても、リアウィンドウの表示がさらに20分間更新されないので、それに気づきません。」 「このようなわずかな時間差がある状態で車を食料品店まで運転することを想像してみてください。4分から20分間は何も起こりません。何かが起こったとしても、リアウィンドウの表示がさらに4分から20分間更新されないので、それに気づきません。」とマクスウェルは言う。耐え難い待ち時間を避けるために、チームは現在、オポチュニティ（および旧スピリット）に一連のタスクをプログラムし、週末に最大3日分をこなしている。何年も経って、彼らは探査車の応答時間と能力に自信を持っているので、細かいコマンドを一つ一つ厳密にテストする必要はない。しかし、キュリオシティのミッションでは、しばらくの間それを行う予定だ。

午後遅く、探査機オポチュニティは運転を止め、高利得アンテナと火星探査機オデッセイからの中継機を使って地球に写真を送信する。マクスウェルと彼のチームは、その時間から翌日の作業に取り掛かる。コマンドを書き込むと、特注のビデオゲーム風ソフトウェア プラットフォームで仮想探査機を動かすことができ、それが火星の探査機のアバターとして機能する。コンピューター バージョンは、コマンドの検証に役立つ。

「それが実行されると、パニックボタンを押す人が誰もいないので、何か問題が起きるかもしれないことを事前に考えておく必要があります」とマクスウェル氏は言う。

しかし、時々、火星は変化球を投げ、誰にもどうすることもできないことがあります。

気力を失う

どちらの探査車も、当初はいくつかの問題を抱えていた。ソーラーパネルが何度も埃で埋まったり、スピリットはミッション開始から数年後に 6 つの車輪のうち 1 つが制御不能になったりした。探査車が岩を削るのに使用した岩石研磨ツールのダイヤモンドのように、一部の機器は最終的に摩耗した。しかし、これらの制限はいずれも深刻な問題にはならなかった。そして 2009 年 5 月 1 日、機能不全に陥ったスピリットは罠に落ちた。

「まるでアイススケーターが地面を突き破るような感じでした。スピリットは、とても滑りやすい地形のように見える場所を突き破りました」とマックスウェルは回想する。「地面はもっと柔らかくてふわふわしていたので、彼女が滑るのは本当に大変でした。」

チームはジェット推進研究所の探査車テストベッドへ行き、そこで実物大の探査車が再現された砂場で操作を試した。計画は整っており、火星の冬が始まる直前にコマンドの送信を開始したが、その後、別の車輪が故障した。それでも、マクスウェルと彼のチームは、スピリットが罠から抜け出すのに役立つ方法を見つけ出し、背後に土の山を築いた。彼らは30センチほど進んだところで、太陽が冬の地平線に沈みすぎ、スピリットの太陽電池パネルが間違った方向に傾いてしまった。スピリットは冬眠に入り、誰もが知る限り、目覚めることはなかった。NASAは探査車に呼びかける試みを1,300回以上行ったが、昨年ついに諦めた。

「勝利は手の届くところにあったが、時間がなかった。悲惨だった」とマクスウェルは言う。

この経験が、火星のテラメカニクスへのアービドソンの興味を掻き立て、さまざまな深さや地殻の下の土壌の特性を研究するようになった。彼はキュリオシティを使った新しいテラメカニクス実験の共同研究者で、この実験では、スピリットを捕らえたような砂の罠を避けながら、探査機からの詳細なテレメトリを使用して安全な進路を計画する。また、科学者が地殻土壌の形成方法と、それが現代の火星の水循環とどのように関係しているかを理解するのに役立つだろう。この実験は、スピリットを解放するためにアービドソンが構築したシステムに基づいている。「二度とこんなことは起こらないと決心しました」と彼は言う。

システムは 2 秒ごとに探査機のピッチ、ヨー、ロール、モーター電流を記録し、同時に地形図を作成します。次に、これらの数値をコンピューター モデルに取り込みます。Curiosity システムも同様に動作します。これは、Artemis と呼ばれる MER プロジェクトの例です。

将来の火星探査計画を支援するとともに、探査車の運転手たちの仕事すべて ― 火星での生活、夜遅くまで働くこと、約束を破ること ― は人々の想像力をかき立て、私たちの隣の惑星に対する見方を変える役割を果たした。戦争の神にちなんで名付けられた赤い惑星は、もはや異国のような場所ではなく、今や土だらけで錆びた色の風景で、人間が実際にそこを走り回ることができる。探査車は平均的な人間の身長とほぼ同じで、マクスウェルが指摘するように、立体的な色覚で世界を見ている。

「彼らの目を通して火星を見ると、自分の目を通して見ているのと同じように見えるのです」と彼は言う。「私たちはまだ、柔らかくて弱い人間の体でそこに行くことはできませんが、もし自分が火星に行ったらどんな感じになるかを写した休暇の写真を自宅に送ってくれるロボットを送ることはできます。」

過去 10 年間、大衆の愛情にもかかわらず、通常のスペース シャトルの打ち上げが新聞に載らないことがあったように、探査車は今ではほとんどの人々の記憶から消え去っています。しかし、オポチュニティは今でも常に新しい発見をもたらしています。

「1969年、私たちは人類を月に着陸させました。夜外に出て、空に浮かぶあの巨大なものを眺めると、なんと、人間がその上を歩いていたのです。しかし、アポロ17号の頃には、誰もが月には飽きていました」とマックスウェルは言う。「ですから、私たちの月面着陸が毎日のトップニュースになるわけではないのはわかります。でも、私にとっては、月面着陸は決して飽きることはありません。」

アーヴィドソン氏も同感だ。「私たちは別の惑星で探査車を運転しているんです。楽しくないわけがないですよね？」