３番目の探査機が水星に到着した。将来的に植民地化することは可能でしょうか？

水星は太陽に最も近い惑星であり、太陽からの平均距離は5,790万キロメートルです。また、半径 2,440 キロメートル、質量は地球のわずか 5% の約 3.3*10^23 キログラムで、太陽系で最も小さい惑星でもあります。太陽に近いため、1年に約88日（地球日、以下同じ）と非常に速く太陽の周りを公転しますが、自転は非常に遅く、1日は地球の58.65日に相当します。つまり、1日ちょっとが1年ということになります。

人類はこれまでに120機以上の惑星探査機や惑星間探査機を打ち上げてきたが、水星を訪れた探査機は米国のマーキュリー10号とメッセンジャー号の2機のみである。マーキュリー10号は1973年に打ち上げられ、メッセンジャーは2004年に打ち上げられましたが、メッセンジャーだけが水星探査に特化して設計されました。

ちょうど2日前、水星探査機ベピコロンボが水星の写真を送信しました。これは水星を探査するために人類が特別に送った2番目の探査機が撮影した2枚目の写真です。この探査機は「メッセンジャー」から14年後の2018年に打ち上げられ、現在は水星の軌道に入る旅の途中にある。

それでは、ベピコロンボ検出器を見てみましょう。

ベピコロンボは、惑星の重力スリングショット効果の利用を初めて提案したことで有名なイタリアの科学者ジュゼッペ・コロンボの愛称です。水星探査機は彼に敬意を表して命名された。このミッションは 1990 年代に開始されました。 21年の開発期間と18億ドルの費用を経て、水星探査機は2018年10月28日にフランス領ギアナのクールー宇宙センターから打ち上げられた。

ベピコロンボ探査機は実際には2つの探査機が接着されたもので、そのうちの1つは欧州宇宙機関の水星惑星探査機MPOに属しています。もう1つは宇宙航空研究開発機構の水星磁気圏探査機MMOに属します。水星に向かう途中、彼らは一緒に旅をし、旅の重力の影響に共同で対処します。水星の軌道に到達した後、探査機は解散して独立して行動し、異なる軌道高度で水星のさまざまなプロジェクトの探査を実施する。

ベピコロンボは実際には3つのモジュールで構成されており、水星に到達すると自動的に分離します。 MPO は主に水星の表面と内部構造を検出する役割を担い、MMO は主に水星の磁場と太陽風との相互作用を検出する役割を担い、もう 1 つのモジュールはそれらを目的地まで輸送する役割を担い、MTM と呼ばれます。

MPO検出器に搭載されている主な設備と機器は、レーザー高度計、イタリアスプリング加速度計、磁力計、熱赤外線分光計、ガンマ線および中性子分光計、イメージングX線分光計、外気検出紫外線分光計、外気中性子放出および補充研究装置、分光計プロッター、太陽強度X線分光計などです。

MMO検出器に搭載される主な機器と計測器には、磁力計、プラズマ粒子実験装置、ナトリウム大気分光計、ダストモニターなどがあります。

この探査機群は、2025年に正式に水星の軌道に入り、ミッションを遂行します。その時点で、MPOは400×1500キロメートルの楕円軌道で運用され、MMOは400×12000キロメートルの楕円軌道で運用され、MTMが2人の「乗客」を軌道に送り込んだ後、ミッションを完了します。ドリフトするかクラッシュするかは、制御エンジニアの意図によって異なります。

では、なぜ2018年に打ち上げられた探査機が水星の軌道に入るのに2025年までかかるのでしょうか?なお、1枚目の写真は2021年10月1日に返送され、2枚目の写真は2日前に返送されたとのこと。水星に最も近づいた距離はわずか200キロメートルでした。なぜまだ水星の軌道に入っていないのでしょうか?

探査機はどうやって水星に到達できるのでしょうか?

近年、火星、木星、土星、天王星、海王星など、太陽系の外惑星に人々の注目が集まっています。これらの天体を探索する宇宙船は太陽から遠ざかって飛行しますが、太陽の重力の影響でどんどん遅くなるため、より速く、より遠くまで飛ぶためには常に加速する必要があります。

地球を離れるベピコロンボ探査機の最後の姿

いかなる探査機も大量の燃料を搭載し、燃料に頼って速度を上げることは不可能です。そのため、科学者たちは惑星の重力のスリングショット効果を巧みに利用して、大きな惑星を一定の角度で通過するときに探査機の速度を上げます。このようにして、前世紀のボイジャー1号と2号、そして今世紀のニューホライズンズは太陽系を飛び出す速度に到達したのです。

水星へ向かう探査機は太陽の重力によって減速されることはなく、目的地に到達するのが容易になるだろうと考える人もいるかもしれない。実際はそうではありません。惑星探査機が地球の内側へ飛行するのは、太陽の重力によってどんどん引っ張られるため、さらに困難になります。止まることができなければ、惑星の重力範囲内に留まることはできないでしょう。それは通り過ぎて二度と戻ってこず、太陽の周りを回るか、太陽に衝突して燃え尽きるかのどちらかです。

水星は質量が非常に小さい惑星なので、重力も非常に小さいです。水星の表面から高度400～500キロメートルでの軌道速度は3キロメートル/秒未満です。打ち上げの際、地球の重力を離れて他の惑星まで飛行するためには、速度が少なくとも第二宇宙速度である11.2km/sに達する必要があります。地球の重力圏から飛び出すと、太陽の重力によってどんどん強く引っ張られるようになります。水星に到達するには、軌道速度に達するまで絶えず「ブレーキ」をかけなければなりません。

ベピコロンボは金星を通過した際にこの画像を撮影した。

探査機が自力でブレーキをかけたい場合、逆推力のために大量の燃料が必要になります。そんなに多くの燃料を運ぶのは不可能だ。何をすべきでしょうか?あるいは、惑星の重力によるスリングショット効果を利用してブレーキをかけます。重力のパチンコ効果は速度を上げることしかできないのに、どうやってブレーキをかけることもできるのかと考える人もいるかもしれません。

惑星の重力は非常に不思議なもので、加速することも減速することもできます。惑星と交差するときの進入角度を正確に制御するだけです。イタリアの科学者ジュゼッペ・コロンボは、1974年に初めて水星に旅したマリナー10号探査機に重力スリングショット効果を適用し、この効果を初めて導入しました。

今回、水星探査機「ベピコロンボ」は、水星の軌道に入る前に重力のスリングショット効果を利用して9回の「ブレーキ」をかける予定です。 「ブレーキ」を提供する惑星は、地球が 1 回、金星が 2 回、水星が 6 回です。実際、この水星探査機が昨年10月1日に初めて水星に到着したとき、すでに3回目のブレーキングプロセスに入っていました。 1 回目は地球を離れたときにブレーキをかけ、2 回目は金星を通過したときに地球の重力を利用してブレーキをかけ、3 回目は水星に到達した後にブレーキをかけました。

その後、探査機は金星に戻り、金星の重力を利用してもう一度減速した。このようにして、地球で1回、金星で2回のブレーキミッションが完了しました。水星に到達した今、5回目のブレーキがかかったことになる。その後、探査機は金星に戻ることはなく、水星の重力を利用してさらに4回減速しながら、大きな楕円を描いて水星を周回した。

飛行軌道全体から判断すると、ベピコロンボは実際には太陽の周りを徐々に縮小する螺旋状の円を描いて飛行している。この周回には7.2年かかり、総飛行距離は90億キロメートルになります。地球から最も遠い地点は2億4000万キロメートルで、最大飛行速度は秒速60キロメートルに達します。

上記のアニメーション画像は、水星探査機ベピコロンボの飛行軌道の概略図です。ピンクはベピコロンボ探査機の飛行軌道、青は地球の軌道、水色は金星の軌道、緑は水星の軌道、黄色の点は太陽を表しています。

したがって、水星に到達するのがいかに難しいかが容易にわかります。こうしたトラブルの末、すべてが順調に進んだとしても、ベピコロンボは2025年12月5日まで正式に軌道に乗ることはできず、2026年まで正式に探査を開始することはできない。

水星探査の意義/

水星にはほとんど大気がありません。太陽の熱が近くで当たると、太陽側の温度は最高429℃に達し、太陽から遠い側の温度は最低-190℃に達します。探査機は数百度の高温に耐える必要があるため、これも水星探査の難しさの一つです。

水星の表面は月に少し似ていて、クレーターで覆われており、極端に寒いときと暑いときがあります。それは長い間干上がって死んでしまった惑星であり、人間にとって価値がないようです。しかし、地上の望遠鏡や探査機による検出を通じて、科学者たちはこの最小の惑星が単純なものではなく、多くの未解決の謎を抱えていることを発見した。

まず、マリナー10号は水星の磁場を検出しました。この磁場は地球の磁場と同様に、太陽風を偏向させます。地球の磁場は、液体の核、マントル、地殻の異なる回転速度によって形成されます。かつては死んだ惑星だと考えられていた水星に、なぜ磁場があるのでしょうか?

第二に、メッセンジャー探査機のデータは、水星の極地のクレーターに大量の水の氷があることを示しています。この水の氷の重さは数兆トンにもなります。この水氷はどこから来たのでしょうか？

3つ目に、水星の密度は5.427g/cm^3と高く、太陽系では地球に次いで2番目に大きいです。研究によると、水星の核は体積の42％、総質量の60％を占めており、鉄含有量が最大200兆トンの巨大な鉄核であり、人類が2400億年かけて採掘するのに十分な量である。

水星の表面には内部から溢れ出た物質やガスがあり、それが表面に奇妙な洞窟を形成しています。水星は今も地質活動をしており、死んではいないのでしょうか?水星の表面は月と似ていますが、太陽の下では暗く見えます。そのアルベドはわずか 0.088 で、月のアルベド 0.136 の 8 分の 1 にすぎません。その理由は何でしょうか?

つまり、太陽系の8つの惑星、特に地球に最も近い5つの惑星の中で、水星は人類に最も理解されていない惑星なのです。今回打ち上げられたベピコロンボ探査機は、これまでのどの探査機よりも包括的な水星の調査を行う予定だ。水星の構造を解明することは人類の将来にとって大きな意義を持つかもしれない。

人類を壊滅的な災害から救うために、他の惑星への移住を求める声がますます高まっており、火星が最初の候補地となっている。アイアンマン・マスクの巨大宇宙船開発の成功と火星周辺での一連の研究開発により、人類の火星移住の夢は現実に近づきました。

では、近い将来、人類にとって火星への移住が本当に唯一の道なのでしょうか?一部の科学者は、そうではないと考えており、水星への移住も選択肢の1つかもしれないと考えている。

水星にも風水の宝地があり、それは極近くにあり、太陽の光が豊富でエネルギーに問題がないからです。水資源も豊富で、気温も一年中一定です。この風水の宝地を見つければ、適切な人間の活動を通じて、そこの環境はますます住みやすくなるでしょう。

本当にそうなのでしょうか？もちろんこれは単なる一つの意見であり、議論の余地があります。このため、水星探査にはさらに大きな意義があります。この探査機による長年の努力により、太陽に最も近いこの惑星の多くの秘密がさらに明らかになり、人類の将来の方向性にとってより貴重な参考資料が提供されると信じられています。

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