NASAパーサヴィアランス火星探査機、先進複合材技術を搭載し火星着陸成功

NASAが他惑星へ送った最大・最先端の探査車「パーサヴィアランス」は、多数の複合材料と構造によって支えられ、203日間の宇宙旅行で2億9300万マイル（4億7200万キロメートル）を航行後、2月18日に火星へ着陸しました。着陸成功は、南カリフォルニアのNASAジェット推進研究所ミッションコントロールで、米国東部標準時午後3時55分（太平洋標準時午前12時55分）に確認されました。

画期的技術を搭載した火星2020ミッションは、2020年7月30日、フロリダ州ケープカナベラル宇宙軍基地から打ち上げられました。パーサヴィアランス探査車ミッションは、火星サンプルを採取し地球へ帰還させる取り組みの野心的な第一歩です。

「この着陸はNASA、米国、世界的な宇宙探査にとって極めて重要な瞬間です。発見の瀬戸際にあり、教科書を書き換える準備ができた、そう知った瞬間です」とNASA代理長官スティーブ・ジュルツィク氏は述べています。「火星2020パーサヴィアランスミッションは、最も困難な状況でも粘り強く取り組む我が国の精神を体現し、科学と探査を鼓舞し前進させます。ミッションそのものが、未来に向かって粘り強く取り組む人間の理想を具現化し、2030年代の火星有人探査準備を助けます。」

車ほどのサイズ、重量2,263ポンド（1,026キログラム）のロボット地質学者兼宇宙生物学者は、火星ジェゼロクレーターでの2年間の科学調査開始前に数週間のテストを実施します。探査車はジェゼロの古代湖底と河口デルタの岩石・堆積物を調査し、地域の地質と過去の気候を特定します。ミッションの根幹は宇宙生物学で、古代微生物生命の痕跡探査が含まれます。そのためNASAとESA（欧州宇宙機関）が計画する火星サンプルリターンキャンペーンにより、パーサヴィアランスが採取したサンプルを地球の科学者が研究し、火星にかつて生命が存在した決定的証拠を、火星へ送れない大型複雑機器で探索します。

「これらエキサイティングな出来事により、他惑星上の慎重に記録された場所からの最初の原始サンプルが地球帰還へまた一歩近づきました」とNASA科学担当副長官トーマス・ズルブーヘン氏。「パーサヴィアランスは火星から岩石とレゴリスを持ち帰る第一歩です。これら火星原始サンプルが何を語るかは分かりません。だが語り得ることは莫大です。地球外に生命が曾て存在した可能性も含みます。」

幅約28マイル（45キロメートル）のジェゼロクレーターは、火星赤道直北の巨大衝突盆地イシディス平原西端に位置。科学者たちは35億年前、クレーターに独自の河口デルタがあり水で満たされていたと判断しています。

有人ミッションへの道筋

2020年7月打ち上げ前、NASAチームはパーサヴィアランスに火星表面での成功を確実にする多数の先進構造、機器、システムを搭載しました。

ジェゼロクレーター探査中のパーサヴィアランスに電力と熱を供給する電源システムは、マルチミッション放射性同位体熱電気変換器（MMRTG）です。米国エネルギー省（DOE）がNASAとの継続的パートナーシップで民間宇宙用途向け電源システム開発の一環として提供しました。

7つの主要科学機器、火星へ送られた最多カメラ、複雑なサンプルキャッシングシステム（宇宙へ送られた初の同種システムとされる）を搭載し、パーサヴィアランスはジェゼロ地域で古代微生物火星生命の化石痕跡を探し、サンプルを採取します。

「パーサヴィアランスは史上最も洗練されたロボット地質学者ですが、微小生命が曾て存在したことの検証には膨大な証明責任が伴います」とNASA惑星科学部門長ロリ・グレイズ氏。「搭載機器で多くを学べますが、サンプルが火星かつて生命を宿していた証拠を持つかどうかを判断するには、地球の遥かに高性能な実験室と機器が必要かもしれません。」

複合材構造物も探査車の着陸成功に大きな役割を果たし、今後の取り組みでもそうであり続けます。例えば火星降下時、着陸パラシュート（着陸の重要側面、探査車重量支持）には、テイジン・アラミド（オランダ・アルンヘム）の高性能パラアラミド繊維がパラシュート懸垂コードとライザーに使用されました。

さらに、火星大気突入時の激しい熱からパーサヴィアランスを守るエアシェル突入機は、ロッキード・マーティン（米国コロラド州リトルトン）が製造し、構造サポートに東レアドバンストコンポジッツ（米国カリフォルニア州モーガンヒル）製カーボンファイバー/シアネートエステルプリプレグが使用されました。

東レプリプレグ材料は探査車着陸デッキ構造部にも採用されています。

「火星着陸は常に信じられないほど困難な任務であり、過去の成功を継続でき誇りに思います」とJPL所長マイケル・ワトキンス氏。「しかしパーサヴィアランスはその成功を前進させるだけでなく、独自の道を切り開き、表面ミッションで大胆な新課題に挑んでいます。探査車は単に着陸するだけでなく、地球帰還用最良科学サンプルを見つけ収集するために作られました。その信じられないほど複雑なサンプリングシステムと自律性がそのミッションを可能にするだけでなく、将来のロボットおよび有人ミッションの舞台を整えます。」

火星突入・降下・着陸計測装置2（MEDLI2）センサースイートが突入時の火星大気データを収集、地形相対ナビゲーションシステムが最終降下を自律誘導。両データは将来有人ミッションがより安全に、より大型ペイロードで他惑星着陸できるよう支援すると期待されます。

火星表面では、パーサヴィアランスの科学機器が科学的に輝く機会を得ます。Mastcam-Zはパーサヴィアランスのリモートセンシングマスト（ヘッド）にあるズーム可能な一対の科学カメラで、火星風景の高解像度カラー3Dパノラマを作成。マストにはSuperCamも搭載、パルスレーザーで岩石・堆積物化学を研究、マイクも搭載し岩石硬度等特性理解を支援。

探査車ロボットアーム先端ターレットには、X線岩石化学惑星機器（PIXL）とラマン・発光有機物・化学物質スキャン居住可能環境機器（SHERLOC）が搭載され、火星地質の近接データ収集で協働。PIXLはX線ビームとセンサースイートで岩石元素化学を分析。SHERLOCの紫外線レーザーと分光器、広角地形センサー運用・工学用センサー（WATSON）イメージャーで岩石表面を研究、特定鉱物と有機分子（地球上生命の炭素ベース構成要素）の存在をマッピング。

探査車シャーシには3科学機器も搭載。火星地下実験レーダーイメージャー（RIMFAX）は火星表面初の地中貫通レーダーで、火星表面各層がどう形成されたかを解明。将来地下水氷堆積物探査センサーへの道筋になる可能性。

将来火星探査も視野に、火星酸素現地資源利用実験（MOXIE）技術実証が、火星の希薄で二酸化炭素主体の大気から酸素製造を試みます。探査車の火星環境動力学分析装置（MEDA）はマストとシャーシにセンサーを持ち、現在の火星天気、気候、塵情報を提供。

現在パーサヴィアランス腹部に搭載されている小型火星ヘリコプター「インジェニュイティ」は、カーボンファイバーとフォームコアで構成されたローター羽根を用い、他惑星初の動力制御飛行を実証する技術デモンストレーションです。

プロジェクトエンジニアと科学者たちは今後1-2ヶ月、パーサヴィアランスの全機器、サブシステム、サブルーチンをテスト。その後ヘリコプターを表面展開し飛行試験フェーズへ。成功すればインジェニュイティが探査の空中次元を追加し、将来宇宙飛行士の基地から離れた場所でスカウトや物資輸送を担う可能性があります。

インジェニュイティ試験飛行完了後、探査車の古代微生物生命痕跡探査が本格開始されます。

「パーサヴィアランスは単なる探査車ではなく、それを作りここまで導いた驚異的な男女の集合体でもありません」とJPL火星2020パーサヴィアランス探査車ミッションプロジェクトマネージャー、ジョン・マクナミー氏。「1090万人のミッション参加登録者よりも大きな存在です。このミッションは、人間が粘り強く取り組むときに何を達成できるかについてです。ここまで来ました。今、私たちの前進を見守ってください。」

火星ミッションについて

パーサヴィアランスの火星ミッション主要目的は、古代微生物生命痕跡探査を含む宇宙生物学研究。探査車は惑星地質と過去気候を特定し、火星岩石とレゴリスを採取・貯蔵する初ミッションとなり、火星有人探査への道筋をつけます。

後続NASAミッションはESAと協力し、火星へ宇宙船を送り、表面からこれら貯蔵サンプルを回収し地球帰還させ、詳細分析を実施します。

火星2020パーサヴィアランスミッションは、月探査で火星有人探査準備を進めるアルテミスミッションを含む、NASAの「Moon to Mars」探査アプローチの一環です。

カリフォルニア州パサデナのカルテック部門であるJPLが、NASAのために火星2020パーサヴィアランスミッションとインジェニュイティ火星ヘリコプター技術実証を管理しています。