異星の惑星に軟着陸するのはどれくらい難しいのでしょうか?

現在までに、「月軟着陸クラブ」のメンバーは、米国、ソ連/ロシア、中国、インドの4か国となっている。ソフトランディングは本当に難しいのでしょうか？それは本当だ。

これまで人類は、地球自体、月、火星、小惑星、彗星への軟着陸を試みてきました。火星への軟着陸に成功したのは米国だけである。ヨーロッパの着陸船が墜落した。日本は、2回連続で小惑星への着陸に成功した唯一の国です。欧州はかつて、探査機フィラエをチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に軟着陸させたが、着陸は理想的ではなかったため、成功したかどうかは不明だ。

月は地球に最も近いため、月の表側に対する人々の観測と調査はより包括的です。したがって、月の表側に着陸するのが最も簡単だと思われます。

70%以下

月面への軟着陸を目的とした世界初の探査機は、1965年にソ連が打ち上げたルナ5号だったが、逆噴射ロケットの故障により墜落した。その後のルナ7号と8号も軟着陸を試みたが失敗した。人類が初めて月面への軟着陸に成功したのは、1966年に打ち上げられたルナ9号の登場によってでした。ルナ9号の着陸から4か月も経たないうちに、アメリカの着陸船が続き、サーベイヤー1号が月面への軟着陸に成功しました。その年の終わりには、ソ連のルナ13号が再び軟着陸に成功した。

1960 年代後半から 1970 年代前半にかけて、米国はアポロ有人月面着陸への道を開くために多数の月面着陸船を打ち上げました。プロスペクター1号に続いて、プロスペクター2号から7号が打ち上げられました。そのうち、プロスペクター2号と4号は着陸に失敗しましたが、他の機体は着陸に成功しました。これらの着陸船の活躍により、アポロ月面着陸は幕を開けました。アポロ11号、12号、14号、15号、16号、17号はいずれも月面着陸に成功しました。アポロ13号は月周回軌道に入らなかった。

アポロ11号の月着陸船

この期間中、ソ連も怠けてはいなかった。ルナ16号と17号は1970年に着陸に成功し、ルナ20号は1972年に着陸に成功した。ルナ18号は1971年の軟着陸後に連絡が途絶え、ソ連の科学者は険しい山に落ちて故障した可能性があると結論付けた。 1973年、ルナ21号は月面への軟着陸に成功し、月面探査車を放出した。 1974年、ルナ23号が月面に着陸した。サンプルリターン用の模型だったが、着陸時にクレーターに落ちてバランスを崩してしまった。いくつかのデータは返されましたが、サンプリングは失敗しました。ルナ24号は1976年に打ち上げられ、月の岩石サンプルを持ち帰ることに成功した。

この時点で、人類の月面軟着陸活動の第一段階は終了した。月を周回した25機の軟着陸探査機のうち7機は着陸に失敗した。ソ連は12回の軟着陸を試み、5回失敗した。アメリカは合計13回の軟着陸を試み、2回失敗した。有人アポロ宇宙船を除けば、米国は無人探査機「サーベイヤー」の着陸を７回試み、２回失敗した。全体として、米国とソ連の無人探査機の軟着陸成功率を合わせた数値は63.5%と高くなかった。

1990年代以降、国際宇宙コミュニティは月面探査を再開した。しかし、過去30年間で、米国、欧州、日本、インドはいずれも月周回衛星を打ち上げており、月面への軟着陸を試みたのは中国、インド、イスラエルのみである。米国が月への再帰、月商業貨物計画、ルナXプライズを提案して以来、多くの機関がさまざまなコンセプトの月軟着陸船を提案してきたが、実際に打ち上げられたものはない。

難しいところはどこにあるか

月面への軟着陸はなぜ難しいのでしょうか?これは、地球から月の表面に到達するまでに、いくつかのスリリングな段階を経る必要があるためです。最初のステップは月面捕獲であり、探査機が月に引き寄せられて月の周りを回る軌道に入るためには、着陸機の軌道と月の軌道の交差位置を正確に計算する必要があります。それを逃すと、来月、あるいは数か月まで待たなければなりません。月を撮影する際、着陸船の速度と方向を正確に制御する必要があります。あまり接近しすぎると、軟着陸のチャンスもなく月に直接衝突することになる。今回、「ジェネシス」は任務を完了し、大きな成果と言えるでしょう。

そして着陸です。この作業はいくつかの段階に分けて議論する必要があります。 1 つ目は着陸地点の選択で、これは着陸機の打ち上げ前に行われます。理論的には、月の表側に着陸すれば、月の地形に関する参考データが大量に見つかります。イスラエルとアメリカは良好な関係にあるため、広くて平坦な場所を正確に選択するための高精度の地図を見つけることは十分に可能です。対照的に、嫦娥4号が着陸した月の裏側については、十分に正確な地図は存在しない。嫦娥4号は独自の探査機と人工知能アルゴリズムを頼りに探査と降下を行い、最終的に無事に着陸した。

嫦娥4号月探査機

着陸機は月周回軌道に入った後、月面を観測して所定の着陸地点を探し、着陸手順に入ります。このプロセスの内容とリスクについては前回の記事で説明しました。

上記の手順に問題があると、ソフトランディングは失敗します。さらに、地球からロケットを打ち上げることにもリスクが伴います。歴史上、いくつかの恒星間探査機は打ち上げプロセス中に問題に遭遇し、初期の地球軌道に入ることさえできませんでした。有名なアポロ13号のように、地球軌道上で問題に遭遇した宇宙船もありました。