6つの主要な国際軍団が火星を目指して競争する。 COVID-19パンデミックによって足止めされているのは誰でしょうか?

インタビュー専門家:

欧陽子源（中国科学院院士）

パン・ジーハオ（国家宇宙探査技術主任科学コミュニケーション専門家）

各国がこれまでに発表した計画によれば、人類による火星探査は2020年7月から8月にかけて約2年間の期間を迎え、4機の宇宙探査機が赤い惑星に飛行する予定だ。

▲当初の計画では4機の宇宙探査機が火星へ向かう予定（NASA提供写真）

しかし、新型コロナウイルス感染症の突然の流行は人々の生活を混乱させただけでなく、火星探査にも影を落としました。

欧州宇宙機関（ESA）とロシア連邦宇宙局（ロスコスモス）は3月12日、火星探査（エクソマーズ）ミッションの打ち上げ時期を2022年に延期すると発表した。新たな変更がなければ、2年後の次の時期に火星に向かうことになる。

良いニュースは、中国、米国、UAEの当初の計画が継続されていることだ。

米国における新型コロナウイルスの流行が深刻に拡大しているため、米国の今年の火星打ち上げミッションが順調に進むかどうか疑問視する声が多い。アメリカ航空宇宙局（NASA）は4月15日、2020年火星探査計画の探査機「パーサヴィアランス」が予定通り7月中旬に打ち上げられ、パンデミック中の同局の最優先ミッションの一つとなると発表した。

航空宇宙産業の「新参者」であるUAEは、火星探査にも意欲的だ。アラブ首長国連邦は今年初め、無人火星探査機「ホープ」の建造を完了し、7月の打ち上げに向けて準備を進めている。

2019年、航空宇宙コミュニティの多くの人々は、2020年には火星が複数の国による宇宙競争の主戦場となり、人類による火星探査にとっても非常に重要な年になるだろうと信じていました。現在、新型コロナウイルス感染症が世界的に蔓延していますが、人類の火星での1年は、まだ楽しみな年なのでしょうか？

中国、米国、ESA、ロシアなどの伝統的な航空宇宙大国が野心的な火星探査計画を策定しただけでなく、UAEなどの新興勢力も参加しています。そのため、多くの火星ファンは、2020年の火星探査は興奮に満ちたものになると信じています。しかし、いくつかの技術的な問題と新型コロナウイルス感染症の流行の影響により、2020年の人類の火星年は、以前予想されていたほど活発なものにはならないだろう。

米国の「マーズ2020」は火星のサンプル回収を目指す

計画によると、NASAは2020年7月17日から8月5日の間にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地から火星探査車を打ち上げる予定。米国の「マーズ2020」打ち上げミッションには、周回衛星、無人ヘリコプター、万能型火星探査車「パーセベランス」などが含まれる。プロジェクト全体の費用は24億ドルになると予想されている。

▲米国の火星探査ミッション（写真は新華社通信より）

NASAがメディアに公開した情報によると、パーサヴィアランスは2021年2月に火星のジェゼロクレーターに着陸し、赤い惑星にかつて生命が存在した可能性のある兆候を探し、火星の気候と地質学的特徴を調査し、サンプルを収集する予定である。これは、降下シーケンス中に着陸地点を正確に変更する能力を備えた惑星探査史上初の宇宙船となる。

「パーセベランス」は原子力で動く火星探査車です。ローバーの着陸システムは検証されており、ローバーの移動探査に必要なエネルギー供給と温度維持が保証されています。 NASA科学ミッション局のトーマス・ゾブチェン副局長は、探査車が搭載する多目的放射性同位元素熱電発電機は、火星を探索する探査車にエネルギーを供給するだけでなく、温度維持にも役立つと明らかにした。

▲米国の火星探査車「パーセベランス」の構造図（写真提供：NASA）

国家宇宙探査技術の主任科学コミュニケーション専門家である龐志豪氏は記者団に対し、米国は火星探査において一定の経験を積んできたと語った。 1975年以来、米国は7回の火星表面着陸探査を成功させ、火星表面への安全な着陸を達成しただけでなく、移動探査において大きな進歩と突破口を開き、火星探査技術と能力を完全に検証しました。

しかし、飛行コストとリスクを最小限に抑えるために、パーセベランスの設計は、キュリオシティ探査車や実績のある着陸システムなど、NASA の成功した火星科学研究所ミッションアーキテクチャに基づいています。

2017年2月、米国の火星探査プログラムを実施している科学者らは、火星2020ミッションの着陸候補地を8か所から3か所に絞り込んだ。これら 3 つの場所は、原始的な生命が誕生した可能性のある異なる環境を表しています。ジェゼロ クレーターと呼ばれる古代の湖底、北東流砂地帯 (暖かい水が地下の岩石と化学反応を起こした可能性があります)、コロンビア ヒルズ (温泉がある可能性があります) です。

▲2020年の米国の火星探査ロードマップ（画像提供：NASA）

サイエンス誌の公式サイトは2017年5月中旬、最初の2つの探査地点は古代の火山岩の近くにあり、同時に火星のサンプルを収集するというもう1つの重要な任務を遂行するのに役立つだろうと報じた。コロンビア丘陵は火星探査車スピリットによって探査されました。

キュリオシティなどのこれまでの火星探査ミッションとは異なり、新しい原子力探査車パーセベランスは岩石サンプルを収集し、火星の表面で密閉された缶に保管する。これは、収集されたサンプルが2021年に地球に戻らないことを意味します。

NASAの計画によれば、2026年にESAと協力して実施される別のミッションは「Mars 2020」をベースに打ち上げられる予定だ。彼らは2028年にさらに2台の探査車を打ち上げ、火星に到達させる予定だ。その際に、サンプルは欧州製のロボット車両の助けを借りて、地球への帰還に備えてロケットに輸送される予定だ。

「火星サンプル回収」と呼ばれるこのミッション全体も、時間のかかるプロジェクトであり、2031年頃に完了すると予想されています。サンプルが地球上の研究室に持ち帰られたら、研究者は詳細な分析と研究を行い、火星に生命が存在したことがあるかどうか、また火星の環境が将来の人類の活動に脅威を与えるかどうかを調べることができます。

米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）が発表した情報によると、米国は２０３３年に火星に宇宙飛行士を送る予定。予備探査が順調に進めば、米国は人類史上初めて、月に続いて火星にも宇宙飛行士を送る国となる見通しだ。

パラシュート故障？新しい王冠？エクソマーズ、2020年の火星探査シーズンから撤退

パン・ジーハオ氏は、ESAは近年の火星探査の旅であまり成功していないと述べた。欧州史上最大の惑星探査ミッションであるロシアと共同で実施された「エクソマーズ」計画は、過去20年間に度重なる挫折を経験してきた。新たな課題や問題が次々と発生し、一部のプロジェクトのテストも頻繁に失敗に見舞われています。コストは数億ユーロから10億ユーロ以上に増加した。

2016年に同計画の主要機器の納入が遅れ、ESAは打ち上げを2018年から2020年に延期せざるを得なくなった。

▲エクソマーズは2022年8月から10月の火星の窓期間に探査車を打ち上げ、2023年4月から7月の間に火星に到着する予定（画像提供：ESA）

ExoMarsミッションはもともとESAとNASAの共同プロジェクトでした。しかし、NASAの予算制約により、米国は2012年に協力から撤退を余儀なくされ、打ち上げ用のアトラスロケットを提供しなくなった。その後、ESAはロシアに打ち上げロケットの提供を要請したが、ロシアはプロジェクトの実施に全面的に参加したいとの意向を表明した。そこで、ESA はついにロシアと協力することになったのです。

▲エクソマーズ計画は我が国の火星探査計画に似ており、どちらも探査機、着陸機、探査車から構成されています（ESA 提供の写真）

2019年12月29日、スペインの新聞「エル・ムンド」は、スペイン国立天文台のラファエル・バチレル所長による記事を掲載し、欧州宇宙機関とロシア国営宇宙公社が共同で火星探査車「ロザリンド・フランクリン」を打ち上げることを明らかにした。この探査車は英国で製造され、DNA研究の先駆者であるロザリンド・フランクリンにちなんで命名された。ロシアのロケットでカザフスタンのバイコヌールから打ち上げられ、ロシア製の着陸プラットフォームに着陸し、少なくとも7か月間火星の表面で探査を行う予定。地表から2メートルの深さまで掘削できるドリルを使用し、強い放射線にさらされていない物質を採取する。科学者たちは、この物質には火星に生命が存在した証拠が含まれている可能性があると考えている。採取した土壌サンプルを分析することで、生命の存在を証明できる生物学的分子やバイオマーカーを探すことができます。

「火星宇宙生物学」プログラムは2つのフェーズに分かれています。 2016年には、ロシア製の機器2台を搭載したトレースガスオービターが第1段階で打ち上げられ、火星の周囲約400キロメートルの実用軌道に入ることに成功した。トレースガスオービターが搭載する科学機器は、主に火星の大気中のメタン、水蒸気、二酸化窒素、アセチレンなどのさまざまなガスを検出し、これらのガスの分布領域と発生源を特定して、生命の存在または過去の存在の兆候を探します。これらの地域は、将来の火星探査ミッションにとって最適な着陸地点の一つとなるでしょう。第一段階の一部として打ち上げられたスキアパレリ着陸機は着陸中に墜落した。 2020年に開始予定の第2フェーズがメインフェーズとなります。

▲エクソマーズに計画されている2組のパラシュートの概略図（ESA提供の写真）

さらに悪いことに、2019年のテスト中に、パラシュートシステムに重大な問題があることが発見されました。エンジニアが何度も調整を行ったにもかかわらず、パラシュートは期待された結果を達成できず、探査機の着陸中にパラシュートが損傷しました。 ESAはその後、この危機に瀕したミッションを救うためにNASAの航空宇宙エンジニアに協力を求めた。

火星宇宙生物学プログラムチームは現在、いくつかの厄介な技術的問題を解決しましたが、安全上の理由から打ち上げ計画を2022年に延期しました。

ネイチャー誌によると、打ち上げが遅れた理由には、探査機を搭載した宇宙船のソフトウェアのデバッグがまだ必要であること、探査機の主なパラシュートテストが完了していないこと、太陽電池パネルを修理できないことなど、一連の技術的問題が依然として含まれている。

新型コロナウイルスの世界的な流行も大きな混乱要因となっている。特に、欧州の感染状況により、ロシアの専門家がパートナーの所在地まで出向くことが困難になっており、当初の作業の進捗に大きな影響が出ている。

感染症流行のさなか、今年の打ち上げが強行された場合、「火星宇宙生物学」プログラムはいくつかの必要な試験を犠牲にしなければならなくなり、ESAはそのようなリスクを負いたくないと考えている。

「近道はできないし、この決定は難しいものだったが、これが正しいことだと確信している」とESAのジャン・ヴェルナー事務局長は語った。

火星は誰の幸運の惑星になるでしょうか？

「多くの科学者は人類の将来の運命を非常に心配しています。地球があまりにも多くの自然の脅威に直面しているからです。人間の行動と相まって、地球は将来破壊され、居住不可能になるかもしれません。そのため、太陽系の天体を見つけて、それが第二の地球に変えられ、大勢の人間が移住できるかどうかを探る必要があります。現在、唯一の可能性のある天体は火星です」と中国科学院の院士、欧陽子源氏は語った。

「今のところ、（火星に）生命が存在するという証拠は見つかっていない。今日の国際会議で、誰もが火星に対する最大の理想として挙げているのは、火星を変革することだ」欧陽子源氏は、人類の知恵と努力によって、火星は活気に満ちた「小さな地球」に完全に生まれ変わり、人類の「第二の故郷」になることができると信じている。人類は自分自身と地球上の他の種を保護する必要があります。

▲人類の「第二の故郷」火星を描くアーティストたち（写真提供：NASA）

近年、火星探査活動が活発化しているが、これは火星に生命の兆候が存在する可能性と大きく関係している。これまでの検出結果から、火星の大気には微量のメタンが含まれており、メタン含有量は地域や時期によって異なることがわかっています。地質学上、メタンが長期間存在することは考えにくいため、メタンの検出は火星が現在でもメタンを生成している可能性を示唆しており、一部の科学者はこれが生物の存在の証拠であると考えています。

しかし、メタンガスは生物学的消化中に生成されますが、鉄の酸化など、他の物理的および化学的プロセスによってもメタンガスが放出される可能性があります。したがって、地球上の人類は、火星の大気中のメタンが生命に関係する生物学的プロセスから生じたものなのか、生命とは無関係な無機化学反応から生じたものなのかをまだ知りません。それを知るには、火星を探索する最良の方法は、火星に着陸することです。そのため、火星は宇宙探査に関心を持つ国々にとって重要な探査対象となっている。

北京時間4月24日午前9時現在、米国では新型コロナウイルス感染者数が87万人を超え、死者は4万9729人に達しており、感染拡大は続いている。

このため、米国が2020年の火星探査計画を成功裏に実行できるかどうか疑問視する人が多い。最近のインタビューで、NASAのジム・ブライデンスタイン長官は、現在NASAが最も重要な2つのプロジェクトのうちの1つである火星2020計画（もう1つは商業有人宇宙船プロジェクト）の重要性を改めて強調した。 2020年の火星探査車の打ち上げ時期を逃せば、2年間で費やされた5億ドル以上が無駄になるだろう。

▲新型コロナウイルス感染症の流行は、米国の火星探査のペースを鈍らせていない。写真はNASA内の火星着陸のカウントダウンボードです（NASA提供の写真）

アメリカ、ロシア、ESA、中国に加え、インドや日本などの国や組織も火星探査において多くの行動を起こしています。その中で、インドは2013年11月5日にアジア初の火星探査機を打ち上げた。しかし、インドが近い将来に再び火星探査を行う計画は今のところない。日本は現在、フォボスとダイモスの探査の準備を進めており、打ち上げは2024年に予定されている。

2020年には、中国と米国が打ち上げる2つの火星探査ミッションに加え、火星探査の新参者であるUAEも7月に無人火星探査機「Hope」を打ち上げる予定だ。彼らの仕事は新型コロナウイルス感染症のパンデミックによって大きな混乱は生じていない。 UAEのエンジニアが米国の専門家の協力を得て建造したHOPEは、日本の種子島宇宙センターから打ち上げられ、2021年3月に火星の軌道に到着する予定。赤い惑星の画像やスペクトルを撮影し、火星の気候や季節の周期に関する研究にデータを提供する予定。

火星探査は決して容易な仕事ではありませんでした。これまで人類は火星を45回探査したが、成功したのはそのうち18回だけで、成功率はわずか40％だった。 2020年に火星が幸運をもたらす惑星は誰でしょうか?それは今はまだ未知数です。

ヒント: 将来の火星探査の主要候補6つ

レギオンワン：ESA

2003年、欧州宇宙機関（ESA）は「ドーンプロジェクト」を提案し、今後30年間の太陽系探査に関するヨーロッパの開発戦略とロードマップを確立しました。この計画は、ロボットと火星への有人着陸を利用して太陽系内の地球外生命体の兆候を探し、太陽系の起源を明らかにすることを提案した。詳細な実証を経て、ESAは2005年に「宇宙ビジョン2005-2025」を正式に発表しました。このビジョンでは、今後20年間の宇宙科学の発展の青写真が示され、火星探査はESAが今後10年から20年で実施する重要な宇宙科学探査活動であると指摘されました。 2015年、ESAは最新の宇宙探査戦略を発表し、火星は依然としてその主要な探査対象となっています。

レギオン2: アメリカ

2004年、米国は「新宇宙計画」を提唱し、新世代の宇宙船の製造を開始しました。主な目標は、2030年頃に人類を火星に送ることです。2011年にNASAは、米国の今後10年間の惑星探査の科学的目標、開発計画、科学探査ミッションを網羅した詳細な「惑星科学10年計画と展望2013～2022」を再度策定しました。火星探査計画を最優先課題に据え、21世紀の1930年代に火星への有人着陸を実現するという開発目標を明確に定めている。これを踏まえ、NASAは2015年に火星探査の開発政策と戦略計画に関する「NASA​​の火星への旅 - 先駆的な宇宙探査の次のステップ」を発表し、火星探査のペースを加速させるという米国の決意を全面的に示しました。

第三軍団: ロシア

旧ソ連の宇宙探査の遺産を主に受け継いだソ連とロシアは火星探査に成功せず、何度も失敗の痛みを味わってきたが、ロシアは火星探査の野望を諦めていない。ロシア連邦宇宙局は2012年3月、「2030年まで、そしてそれ以降のロシアの宇宙活動の発展戦略」の草案を策定し公表した。この戦略には、火星試験ステーションの設立など一連の目標が含まれている。 2012年4月には「2012～2025年太陽系探査マスタープラン」を策定した。どちらの計画も火星を主な探査対象として挙げている。火星の土壌のサンプルを検査して持ち帰るというダビド・I・グルント計画の失敗後、ロシアは2014年に火星の土壌サンプルを持ち帰るというエクスペディションM計画を「フォボス表面探査および土壌サンプル回収」計画に変更することを再提案し、2015年度予算に総額約51億ルーブルを計上した。エクスペディションM探査機は、アンガラ5ロケットを使用して2024年に打ち上げられる予定です。このミッションは2030年の火星サンプルリターンに向けて準備される。

レギオン4: 中国

2030年までに、中国の火星探査の主な任務は、軌道上のリモートセンシング検出、軟着陸巡回検出、サンプルの帰還であり、火星の科学的進歩を地球規模の調査から地域の詳細調査、そしてサンプルの実験室分析へと進めることを目指している。その中で、軌道上リモートセンシング探査の科学的目標は火星の地球規模の探査に焦点を当てており、火星の全体的かつ地球規模の科学的概念を確立することに取り組んでいます。軟着陸と巡回探査の科学的目標は、火星の局所的な地域の重要な探査に焦点を当て、主に火星の科学実験を実施することです。サンプルリターンの科学的目標は、着陸地点の現地調査・分析、火星サンプルの分析・研究に重点を置き、主に比較惑星研究を実施します。

中国は火星探査の開始が遅れましたが、月探査計画で重要な進歩が遂げられたことにより、現在、火星探査を実施する能力を備えています。適切な時期に火星探査を実施することで、宇宙科学、宇宙技術、宇宙応用の分野における後続研究から自主革新への転換を加速し、宇宙強国から宇宙強国への移行を実現することができます。

レギオン 5: 日本

日本の火星探査能力は無視できない。日本は2005年に、今後20年間の宇宙開発ロードマップ「宇宙航空研究開発機構長期開発計画 JAXA2025」を策定し、今後20年間の宇宙活動の開発目標、方向性、計画、考え方を提示しました。この計画では、次世代の太陽系探査の焦点は火星への探査機飛行を実現し、火星の気候の検出に重点を置くことだと指摘している。基本的な考え方は、まず月面に基地を建設し、月を火星に到達するための中継基地として利用するというものです。

1998年7月3日、日本初の火星探査機「HOPE」が宇宙に打ち上げられ、日本は世界で3番目に火星探査機を打ち上げた国となった。しかし、5年間にわたる困難な宇宙飛行の後、2003年12月9日に「ホープ」は失敗と宣言された。

しかし、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は最近、「火星衛星探査」（MMX）ミッションが承認され、正式に開発段階に入ったと発表した。その目標は、2024年に火星の衛星に周回機、着陸機、そしておそらく探査車を送ることだ。収集された砂、岩石、その他のサンプルは2029年に地球に送り返される予定だ。

レギオン6: インド

インドは宇宙探査の分野では後発国だが、近年そのペースは明らかに加速している。 2007年、インド宇宙研究機関（ISRO）は火星探査計画を正式に発表した。この計画は2012年8月に開始され、マンガルヤーン火星探査機は2013年11月15日に打ち上げられた。2014年9月に火星の軌道に無事入り、50万～8万キロの楕円軌道で科学探査ミッションを遂行した。インドはまた、アジアで初めて火星探査に成功した国となった。

マンガルヤーンの成功は、インドの火星探査への野心を大きく刺激した。 ISROは現在、その後の火星探査ミッションに向けた実証作業を開始した。先日の月面探査の失敗で大きな挫折を経験したが、今後の火星探査でも重要な戦力となるだろう。 （記者：李鵬、写真・文責：陳勇傑）

制作：サイエンス・セントラル・キッチン

制作：北京科学技術ニュース |サイエンスプラスクライアント

無断転載は禁止です