Everything we hope to learn from 3 historic missions to Mars

更新: 2021 年 2 月 18 日、午後 4 時 10 分 (東部標準時)NASAの探査車「パーサヴィアランス」無事に着陸しました火星の表面で。

更新: 2021 年 2 月 10 日、午前 11 時 43 分 (EST)UAEのホープ・オービターが火星の軌道に入った2月9日、中国の天文1号火星の軌道に入った2月10日に着陸し、5月に地上への到達を試みる予定だ。

今月、3か国のミッションが火星に到着すると予想されており、2021年は火星研究史上最も輝かしい年になるかもしれない。

地球人は1960年代から火星とその近くに探査機やロボットを送り続けており、数十機が火星に関する画像やデータの撮影に成功し、その砂漠の謎が徐々に明らかになっている。私たちはその地質と大気について少し学び、氷を発見し、かつて火星が存在していたという説得力のある証拠を発見しました。青い海の故郷。

さて、さらに詳しく見ていきます。迫りくるミッションでは、火星での過去の生命の証拠を探索し、火星の気象システムの全体像を収集し、将来のミッションで採取する土壌サンプルを準備し、さらには火星での初飛行（小型ヘリコプターによる）も試みる予定だ。

アメリカから来たのは忍耐力, NASAの5番目の火星探査機。中国は火星への初の独立したミッションで、天文1号を送り込んでいる。そして、ホープ・オービターアラブ首長国連邦からの宇宙飛行は、アラブ諸国からの初の惑星間ミッションとなる。

これら 3 つのミッションはいずれも 2020 年 7 月に地球から打ち上げられました。うまくいけば、2021 年末までに火星について多くの新しいことを教えてくれるでしょう。

忍耐の使命

NASAのパーサヴィアランスは、火星の赤道のすぐ北にあるジェゼロ・クレーターに着陸すると予想されている。

「私たちは火星の非常に古い地域に行くつもりですが、約 350 万年前は気候がより暖かく湿っていたので、生命が到来するチャンスがあったとしたら、私たちが観察しているこれらの岩石の年代と同じだと予想しています」 、ここはその証拠を探すのに良い場所かもしれません」とNASAの火星2020計画科学者ミッチ・シュルテ氏は語った。

探査機が着陸すると、部品や科学機器が機能しているかどうかを確認します。これには 1 ～ 2 か月かかる場合があります。しかし、準備ができたら、前世の探索を始めることができます。

忍耐力が備わっているカメラ、レーザー、および火星を調査し、小さな生命体が残した原子の痕跡をスキャンするのに役立つその他の機器。

シュルテ氏は、探査機にどのような機器を搭載するかを決定するプロセスを担当した。このプロセスは、チームがこのミッションの開発を開始してから 2 年後の 2014 年に完了しました。

「探査車の腕に取り付けられた機器は有機物の存在を検出できるだろうが、恐竜の骨などは期待していない」とシュルテ氏は語った。 「私たちは、その生物が生息していた可能性のある環境の細部を実際に観察しています。」

探査機の腕にあるこれらの機器は次のように呼ばれます。シャーロックそしてピクセル。 SHERLOC は、紫外線レーザーを 2 インチ離れた表面に照射して有機化学物質を検出でき、WATSON という名前のカメラと連携しています。

PIXL は、X 線ビームを使用して有機物質を検索します。有機物質の痕跡は、微生物が生きてから何百万年も残る可能性があります。

探索が始まる前に、探査機は火星への最初の飛行を試みる予定だ。 Perseverance には、カメラを備えた約 4 ポンドのドローンである Ingenuity が搭乗しています。約90秒間の飛行が可能で、事前に設定された経路上で高さ10～15フィートで約1,000フィートをカバーします。ソーラーパワーで動作し、自分でバッテリーを充電できます。

「他の惑星で何かを飛行させるのはこれが初めてになります。それはかなり壮観です」とNASAの火星探査プログラム主任科学者マイケル・マイヤーは語った。マイヤーは主任科学者として、火星科学者の世界的なコミュニティと協力して、火星探査の次のステップがどうあるべきか、そして将来どのようにミッションを進めるべきかを決定しています。

この試験飛行がうまくいけば、宇宙探査における他のドローンへの道が開かれる可能性があり、桁外れの規模の周回機と高さ6フィートの規模の探査機の間で惑星を調査できるようになるかもしれない。

「どこに行ってサンプルを採取すべきかについての可能性が本当に高まります」とマイヤー氏は言う。 「探査車からは見えず、宇宙からも見えないその露頭は、サンプルを採取するのに最適な場所かもしれません。このことについてさらに考え、火星での飛行方法についてさらに学ぶにつれて、サンプルを採取できる可能性のある他のものを火星に設置したり、危険すぎたり傾斜が高すぎて火星を取得できない可能性のあることを実行したりすることを考え始めることができます。探査車。」

火星には二酸化炭素は豊富ですが、酸素はほとんどありません。そこでパーサヴィアランスは、MOXIE と呼ばれるツールを使用して、「大気中から二酸化炭素を取り出し、圧縮し、固体酸化物を使用する」 電解細胞から酸素を取り除くためだ、とシュルテ氏は語った。

テストが成功すれば、MOXIE を使用して将来の宇宙飛行士に呼吸可能な空気を提供できる可能性があります。酸素はロケット燃料の重要な成分でもあります。宇宙船が帰還時により少ない燃料で地球から打ち上げることができれば、同じ量の燃料でより多くの貨物を運ぶことができるか、あるいは荷物が軽いために必要な燃料が少なくなるでしょう。

最終的には、パーサヴィアランスが充填し、屋外に放置する準備ができるまで内部に保管される 43 本のサンプル チューブを回収するミッションが送信されます。

地球上の科学者は、サンプルをどこで収集するか、いつどこに置くかを決定する必要があります。このタイミングについては議論があります。サンプルが堆積されず、探査機に予期せぬことが起こった場合、探査機は回収ミッションにアクセスできなくなるとマイヤー氏は説明した。

「科学コミュニティとエンジニアは、これだけのサンプルをすべて搭載することに不安になるでしょう」とマイヤー氏は言う。 「彼らが船に乗っているときはアクセスできません。トランクの中にいますが、トランクは施錠されています。ある時点で、それらのサンプルを手放し、将来のミッションで収集できるように火星の表面に置くことを決定する必要があります。」

年末までに、サンプルが地球に戻るフェリーをどこで待っているかがわかるかもしれません。

天文一号の目標

中国国家航天局は天文1号について多くの情報を公表していないが、同局は主な目標と打ち上げ内容を明らかにした。

ある報告書によると、天文1号は周回機と探査機の間で、さまざまなカメラ、レーダー、その他のツールを使用して火星の土壌、構造、気候を調査し、特に注目すべきは火星の土壌中の水と氷の存在を調べることになるという。に掲載された記事自然天文学。

着陸船が着地した後、ランプを使って探査車はユートピア平原の地表に転がり込むことになる。ユートピア平原は、キュリオシティが探索した場所から数百マイル北西、パーサヴィアランスが向かう場所の北東にある広大な平原である。

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天文1号のミッションに関する情報はほとんどないにもかかわらず、マイヤー氏は、探査機が新しい場所に向かうという事実は興奮していると語った。

「正直に言うと、探査車を送って、これまで着陸したことのない場所に着陸するたびに、何か新しいことを学ぶことになります。なぜなら、新しい場所を間近で個人的に見ることになるからです」と彼は言った。 。

一方、オービターは探査機と地球の間の通信中継器として機能します。また、火星の大気や地下の分析に役立てるために火星の観察も行う予定だ。

希望を軌道に乗せる

アラブ首長国連邦は、UAE宇宙機関が中東の人々にインスピレーションを与えることを望んでいるという理由から名付けられたホープ周回衛星ミッションについて、さらに多くの情報を持っている。

ホープ周回機の主な目的は、火星の大気を観察、測定、分析することです。機内で赤外分光計、紫外分光計、および高解像度の写真を撮影するためのイメージャを備えています。

その赤外線分光計は、下層大気の研究に使用され、塵、氷雲、水蒸気の分布や温度を測定します。これは、地球の大気循環と季節を理解するのに役立ちます。

Hope の UV 分光計は、一酸化炭素や酸素など、熱圏 (大気圏で 2 番目に高い層) 内のガスを測定します。そして、大気の最外層である外気圏の水素と酸素の 3D マップを作成します。

NASAのMAVENなど、他にも火星周回衛星は存在するが、ホープの物理軌道は非常に大きく、赤道上にあるという点でユニークだとマイヤー氏は語った。

MAVEN のような他の周回衛星は火星の極の周りを周回し、火星の下で回転しながら南北に走ります。また、彼らは惑星のかなり近くに留まっており、惑星をより詳細に観察できるが、その範囲は限られているとマイヤー氏は述べた。

「軌道が大きいため、最も遠いところでは4万キロほど離れていますが、火星を惑星全体のようなもの、この総観的な視点で見ることができるようになるのではないかと期待されています」とマイヤー氏は述べ、それがMAVENを補完するものになると指摘し、他のミッションも非常にうまくいきました。

さらに、ホープは特に水素と酸素に注目して大気脱出を測定します。科学者たちはこれが起こることを知っていますが、まだ正確に測定できていません。

ホープが火星に到着すると、地球が火星の天気に関する新しい画像と測定値を受信するまで、そう長くはかからないでしょう。

久しぶりです

シュルテ氏とマイヤー氏が説明したように、このレベルの火星探査に到達するには長いプロセスが必要でした。パーサヴィアランスのミッションは、1995 年に策定された宇宙生物学的戦略の一環です。

これに先立ち、NASAは「火星の表面付近に液体の水が散在していることを確認できた」とシュルテ氏は述べた。 「それは自然に、火星に生命が残したかもしれない痕跡を岩石の記録から実際に探すことになりました。」

今ではテクノロジーが彼らの好奇心に追いつき、彼らの努力は報われています。今世紀で最悪のパンデミック。

「すでにすべてが困難な状況に、人々が隔離され、長期間家族から離れなければならないパンデミックが発生する」とマイヤー氏は語った。 「これらのミッションを成功させるために人々が乗り越えてきた課題には、本当に驚かされます。」