インジェニュイティの後継機:異星の世界を探索するための、より大きく、より大胆な航空機

インジェニュイティの後継機:異星の世界を探索するための、より大きく、より大胆な航空機

この小型ヘリコプターは2021年に探査車「パーサヴィアランス」とともに着陸した。1月25日、NASAは、この飛行体が緊急着陸を余儀なくされ、ローターの1つが損傷したためミッションを終了したと発表した。

これは、宇宙探査が依然として困難であることを改めて示しています。しかし、インジェニュイティが火星で3年間を過ごしたことは、火星における動力付き制御飛行が可能であることを証明しました。

この小型ヘリコプターは当初の計画をはるかに超える飛行時間を記録し、多くの人が想像していたよりも高く遠くまで飛行しました。この火星実験に続き、この回転翼機の成功は、飛行体を用いた惑星や衛星探査ミッションへの道を開くものです。

最初の月面着陸は静止した状態でした。1969年はアポロ11号と12号が宇宙飛行士を月面へ送り込んだ年であり、宇宙探査にとって最も重要な年だったと言えるでしょう。しかし、1970年は惑星探査にとって重要な年でした。

1970年、人類は初めて別の惑星、金星に軟着陸しました。月から地球へ初めてロボットによるサンプルが届けられました。そして、初めてロボット探査車が別の天体(これも月)の周りを走行しました。

それ以来、50年以上にわたる惑星探査と技術開発を経ても、成功した表面探査ミッションはごくわずかで、移動できたものはさらに少ない。金星には1970年から1985年の間に12機の静止着陸機が着陸したが、それ以降は一度も着陸していない。

ローバーからヘリコプターまで

火星への着陸は、1971年から1976年の間にパスファインダー着陸機とソジャーナ探査車が1997年に到着するまで、わずか3回しか成功しなかった。その後、ヨーロッパのホイヘンス宇宙船が2005年に土星の衛星タイタンに着陸した。

表面到達の試みは稀で、極めて困難であり、歴史的に見ても着陸機はほとんど移動式ではありませんでした。しかし、NASAの火星探査車スピリット、オポチュニティ、キュリオシティ、そしてパーサヴィアランスは、いずれも設計をはるかに超え、より遠くまで到達しました。

そしてインジェニュイティは飛び立った。

火星上のインジェニュイティの眺め。
火星上のインジェニュイティの様子。写真:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

インジェニュイティは、初めて飛行した宇宙船ではありませんでした。最初の宇宙船は、1985年に金星上空を飛行したソ連のベガ1号と2号ミッションで展開された気球でした。しかし、インジェニュイティは制御機能、カメラ、そして接続機能を備えていました。探査車と火星の写真を全く新しい視点から撮影し、世界中の注目を集め、私たちの心を掴みました。

モスクワでは、ベガ気球と最初の月面探査車の模型やレプリカを見る機会がありました。カリフォルニアにあるNASAジェット推進研究所(JPL)で運用されていた火星探査車2台よりも、それらは私に強い印象を残しました。ソ連のミッションはより大胆で独創的であり、私の時代よりもずっと前、そして惑星科学者としてのキャリアが始まるずっと前の時代のものでした。

2021年4月25日にインジェニュイティが撮影した火星の航空写真。高度279フィート(85メートル)から撮影されたこのヘリコプターは、下方(画像の左上)にあるパーサヴィアランス探査車を発見することに成功した。
2021年4月25日、インジェニュイティが撮影した火星の航空写真。高度85メートルから撮影されたこのヘリコプターは、下方(画像左上)に探査車パーセベランスを発見した。写真:NASA/JPL-Caltech

インジェニュイティは大胆で独創的、そして全く新しいものでした。火星への降下モジュールから廃棄された技術を発見するパーセベランスの写真や、鳥瞰図から見た火星の景色は息を呑むほど美しかったです。一方、パーセベランスは空を飛ぶインジェニュイティの動画も撮影しました。これは、パーセベランスにとってかつて見たことのない光景でした。

今後のフライト

しかし、インジェニュイティはそこに到達するまで苦難を強いられました。火星2020ミッション全体(パーセベランス、インジェニュイティ、そしてそれらの輸送システム)は、突発的なものでした。

NASAが火星探査車ミッションを含む欧州宇宙機関(ESA)との共同計画「エクソマーズ」から撤退した後、NASAは独自に探査車の開発に着手しました。後に「パーセベランス」と名付けられたこの探査車は、発表から構想、開発、そして打ち上げまでわずか7年半で完了しました。

インジェニュイティは当初、搭載されていませんでした。Mars 2020の開発段階の終盤にアイデアとして提案されたものの、深刻な反対に直面しました。複雑さ、コスト、リスク、そして新たな故障モードが加わることになったのです。また、インジェニュイティはエンジニアリング上の目的によって推進されており、ミッションの科学技術を一般の人々に伝える機会という、ちょっとしたアウトリーチの可能性も考慮されていました。

インジェニュイティは長期間の飛行を想定していませんでした。火星の薄い大気中でのヘリコプターの飛行を実証するために設計され、1ヶ月間に5回の短距離飛行を目標としていました。想定される結果は、ハードランディング、転倒、太陽電池パネルが埃で覆われて電力が失われること、ローバーから遠く離れた際に通信が途絶えること(これは何度か発生しました)などでした。

しかし、それは期待をはるかに超える成果を上げ、塵の多い季節にも関わらず火星の地表で3年間を生き延び、72回の飛行を達成しました。その成功の多くは、現在火星に存在する通信ネットワークのおかげだったのです。

インジェニュイティは指示を受信し、データをパーセベランスに送信します。パーセベランスは、欧州のエクソマーズ微量ガス探査機、NASAのメイブン宇宙船、そして火星探査機(マーズ・リコネッサンス・オービター)を含む一連の衛星と通信します。これらの衛星は、地球上の2つの深宇宙ネットワーク、つまり宇宙船の指令と追跡を行う世界中に広がる無線アンテナシステムと通信します。

ここまで到達するまでに50年もの惑星探査を要しましたが、インジェニュイティのミッションが将来の探査に及ぼす影響はすでに明らかです。次の惑星間回転翼機は、土星の衛星タイタンへのドラゴンフライ・ミッションです。

インジェニュイティとは大きく異なる機体です。重量は約1トンで、8つのローターを搭載し、タイタンの厚い大気圏を飛行できるように設計された巨大な宇宙船です。

次なる火星ミッションの一つは、火星サンプルリターンです。パーセベランスが準備・保管している火星の土壌サンプルコンテナを回収することを目的としています。当初はローバーを用いて実施される予定でしたが、インジェニュイティの成功を受けて、ヘリコプターによる回収というアイデアが生まれ、現在開発が進められています。

インジェニュイティが私たちに切り開いた未来は、刺激的です。火星や金星にヘリコプター、金星にさらに多くの気球、木星や土星の氷の衛星の下を泳ぐ乗り物、そしてもしかしたら飛行機さえも1機か2機見られるようになるかもしれません。

ケビン・オルセン、UKSA火星科学フェロー、オックスフォード大学物理学部。この記事はクリエイティブ・コモンズのライセンスに基づきThe Conversationから転載されました。原文はこちら。

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