マーズ・エクスプロレーション・ローバー

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火星上のローバーの想像図

マーズ・エクスプロレーション・ローバー (Mars Exploration Rover, MER Mission) は、2003年にアメリカ航空宇宙局 (NASA) が打ち上げた、火星の表面と地質を探る2機の無人火星探査車(マーズ・ローバー)である。これは、NASAが実施した 1975年年と1976年バイキング着陸船1997年マーズ・パスファインダーに続く火星探査プログラムの一部であり、ミッションの科学的目標は過去の火星に水の活動があった手がかりを持つ広範囲の岩石および土壌を探査し、その証拠を見つけ出すことである。ローバーはそれぞれスピリット (MER-A) とオポチュニティ (MER-B) と名付けられている。

このミッションは、NASAジェット推進研究所 (JPL) のプロジェクトマネージャ、ピーター・サイジンガーと、コーネル大学の天文学教授である主任研究者スティーブ・スクワイヤーズによって進められた。90日間の初期ミッションでは、ローバーの製作、発射、着陸およびオペレーティングにかかった総費用は8億2000万ドルにのぼる。

オポチュニティが撮影した火星のヴィクトリア・クレーター、ヴェルデ岬、NASAによる

ミッションの経過状況[編集]

オポチュニティの軌道飛行シミュレーション
スピリットが、ロボットアームに装備しているツールを利用して堀を調査している際に撮影された画像。この画像は探査機が火星調査を始めてから48日目の 2004年2月21日に、スピリットに搭載されている前部危険回避カメラで撮影されたものである。

時刻はUTC(協定世界時

  • 2003年
    • 6月10日17時59分:デルタ IIロケットに搭載されたスピリットが打ち上げられる。
    • 7月7日15時18分:オポチュニティが打ち上げられる。
  • 2004年
    • 1月3日4時35分:スピリットが火星のグセフ・クレーターに着陸する。
    • 1月24日1時5分:オポチュニティが、火星の反対側にあるメリディアニ平原に着陸した。なおスピリットの着陸に続く1週間、NASAのウェブサイトでは今までのミッションを遥かに上回る17億もの訪問回数と、34.6テラバイトに及ぶデータ転送量(画像や動画などのダウンロード容量と考えられる)を記録した。
    • 1月21日:ディープスペースネットワーク (DSN) とスピリットとの通信が途絶えた。探査機はデータのない信号を転送したが、当日後マーズ・グローバル・サーベイヤーとの通信セッションの機会を逃してしまう。
    • 1月22日:JPLが探査機から異常信号を示すビープ音を受信することに成功する。
    • 1月23日:フライトチームがデータを返送させることに成功する。通信断絶の原因として、はじめはオーストラリアで発生していた豪雨と考えられていたが、調査の結果、ローバーに搭載されているフラッシュメモリのサブシステムに問題があることが分かった。これはフラッシュメモリの再フォーマットを行ない、メモリオーバーロードを修正するパッチでソフトウェアをアップグレードすることにより解決した。この修復作業の10日間、スピリットはソフトウェアのアップデートとテストが行なわれるまで、一切の活動を休止することになった。オポチュニティも、これと同じ修正パッチによってソフトウェアのアップグレードが行なわれた[1]
    • 2月5日:スピリットが活動を再開する。
    • 3月23日:火星表面上で過去に水が存在したことを決定づける証拠探索についての記者会見が行なわれた(これは「主要な発見」と報道された)。科学チームの代表団は、オポチュニティが着陸したメリディアニ平原のクレーター内部にある岩石の露出部分で発見した、流水の痕跡を示す階層パターンの画像およびデータを公表した。また、ここで発見された塩素と臭素の不規則な分布状態は、現在では蒸発した塩水の海岸線の跡ではないかと考えられている。
    • 4月8日:NASAが探査機の任務期間を3ヶ月間から8ヶ月間に延長することを発表した。事業でかかる数ヶ月あたりの280万ドルと同様に、予算の拡大は1500万ドルの追加を交えて9月までに提供された。
    • 4月30日:オポチュニティがエンデュランス・クレーター英語版に到着した。到達までには5日かかり、走行距離は200mであった。
    • 9月22日:NASAが探査機の任務期間を6ヶ月延長することを発表。この頃、オポチュニティはエンデュランス・クレーターを離れ、捨てられた耐熱シールドを通過し、ビクトリア・クレーター英語版に向かっていた。一方、スピリットはコロンビア・ヒルズの頂上への登山を試みていた。
  • 2005年
    • 4月6日:2つの探査車が正常通り機能している最中、NASAは2006年9月へ向けて18カ月の追加ミッションを発表した。その頃オポチュニティはエッチド・テレインに到達し、スピリットは岩の多い斜面を進みながらハズバンド・ヒルへの登頂を試みていた。
    • 8月21日:スピリットは4.81キロメートルの走行に581Solかかった後、ハズバンド・ヒルに到達した。探査機操作担当のクリス・リーガーによれば、ミッション開始時はスピリットとオポチュニティが保障期間の90日間を超えて作動することは予想されなかったし、コロンビアヒルズへの到達は「まさしく夢」であったそうだ。またローバーの調査主任、スティーブ・スクワイヤーズは「火星は寒冷で乾燥しているゆえ、アルミ製のローバーはさびることがない。ほとんど変化のない火星表面で、何百万年も存在し続けるだろう。人類が作った何よりも長く」と述べている。
  • 2007年
    • 7月4日:オポチュニティでのビクトリア・クレーターの探査が決定された。
    • 9月11日:オポチュニティ、ビクトリア・クレーターに降下開始。
    • 10月2日:オポチュニティ、ビクトリア・クレーター内で調査開始。
  • 2008年
    • 9月2日:オポチュニティ、ビクトリア・クレーターから脱出成功。
  • 2009年
    • 5月13日:スピリットはトロイと呼ばれる緩い砂地を通過しようとした際に車輪が砂にとられ、身動きがとれなくなる。
  • 2010年
    • 1月26日:NASAはスピリットの砂地からの脱出を断念。以後静止観測を行うとした。
  • 2013年
    • 5月15日:火星表面を走り始めて9年4ヶ月。5月15日に80m進み、NASAの無人探査車オポチュニティの累計走行距離は35.760kmに達した。地球の外を走った車両としては、1972年12月にアポロ17号の宇宙飛行士達が運転した月面車の35.744kmを上回る、史上2番目に長い道のりだ。

宇宙船の構造[編集]

MER-Bを搭載したデルタIIロケットの打ち上げ

マーズ・エクスプロレーション・ローバーはデルタIIロケットの先端部分に搭載できるように設計されており、宇宙船は複数の部品によって構成される。

  • ローバー(本体) - 185 kg (408 lb)
  • ランダー - 348 kg (767 lb)
  • 後部シェル / パラシュート - 209 kg (742 lb)
  • 熱シールド - 78 kg (172 lb)
  • クルーズステージ - 193 kg (425 lb)
  • 燃料(推進剤) - 50 kg (110 lb)

総重量 - 1,063 kg (2,343 lb)

クルーズステージ[編集]

クルーズステージの構造(MER-A、MER-B共通)
オポチュニティのクルーズステージ

クルーズステージは宇宙船が地球と火星の間を飛行する際に使用される。このクルーズステージはマーズ・パスファインダーとほぼ同様であり、直径約2.65m (8.7feet)、高さ1.6mある。第一構造は太陽電池パネルで覆われた直径約2.65m (8.7feet) のアルミニウム製で、5つに分割された太陽電池パネルは、地球付近で600W、火星で300Wまでの電力を提供する。ヒーター、および多層断熱材は宇宙船に搭載されている機器を常温に保つことができる。

またローバー内部には、フライトコンピュータとテレコミュニケーション・ハードウェアの断熱に使用されるフロン系統が搭載されている。クルーズ航空電子工学システムは、太陽センサ、スタースキャナ、ヒーターなどの機器を、フライトコンピュータに接続できるようにする。

軌道修正[編集]

(バックアップシステムを搭載した)スタースキャナと太陽センサは、宇宙船からの位置と太陽や他の星の位置を分析することによって、宇宙船の方位を知ることができる。例えば約4億8千万km(3億200万マイル)もの旅をする宇宙船は、時々コースから外れることがあり、ナビゲータは検診に伴う最大6回の軌道修正を行なうことになっている。

宇宙船を計画された正しい軌道に乗せるためには、機体に搭載された2台のスラスタ集合体(1台につき4つのスラスタを搭載)から推進剤を噴射して、機体を制御する必要がある。推進剤は、軽量でおよそ31kgのヒドラジンがアルミニウムタンクに格納されており、クルーズガイダンスや制御システムと共に宇宙船のコース修正などで使われる。なお宇宙船は、軸点火による機体の速度変更、水平点火による機体の水平移動、パルスモード点火による機体の旋回と、3つの異なるタイプのスラスタ制御により軌道修正を可能にする。

通信アンテナ[編集]

宇宙船には、従来の宇宙船にあったSバンド・アンテナよりも、周波数が高く、省電力で小型なXバンド・アンテナが搭載されている。これによって、ナビゲータはクルーズステージにある2つのXバンド・アンテナ(低利得アンテナと中利得アンテナ)にコマンドを送信することができる。低利得アンテナと中利得アンテナは、それぞれ機体内部にあるリングの内側と外側に設置されている。飛行中、宇宙船は2rpmの回転速度で安定化を行ない、常時方位修正されるスピン軸ポインティングはアンテナを地球へ、ソーラーパネルを太陽に常に向けられるようにする。そして宇宙船は地球に隣接している間、低利得アンテナを使用する。

ただし低利得アンテナは無指向性であるため、地球へのデータ転送能力は距離が離れるにつれて急速に低下してしまう。その為、地球を離れて火星に接近する際は、宇宙船は強力なビームによって地球へのデータ転送を行なうことのできる中利得アンテナを使用する。

ローバーの設計[編集]

マーズ・エクスプロレーション・ローバー vs. ソジャーナ・ローバー

ローバーは6輪式で全高 1.5 m (4.9 ft)、全幅 2.3 m (7.5 ft)、全長 1.6 m (5.2 ft)、太陽電池を電源としている。重量は 180 kg (400 lb)、車輪と懸架装置は 35 kg (80 lb) である[2]

駆動システム[編集]

ローバーはロッカー・ボギー式の懸架装置に6個の車輪を備える事によって優れた走破性を備えている。この設計はローバー本体の揺動を半減させ、車輪の直径 (250 mm / 10 inches) よりも大きな穴や溝を越える事が可能である。車輪にはクリートがあり、軟らかい砂地を登ったり岩石を越えたりするのに十分なグリップ力をもたらす。

個々の車輪にモーターがある。前の2個と後ろの2個は個々の旋回モーターを持つ。これによりその場で旋回が可能である。ローバーはどの方向でも45°の傾斜角までは転倒しない。しかしながらローバーはソフトウェアで設定された"障害回避限界"により、傾斜角が30°を超えないように回避する。ローバーは他の車輪を固定したまま、前輪の一つだけを回転させる事によって地面を掘る事が出来る。車輪の最高速度は平坦地で 50 mm/s (2 in/s) である。調査のため10秒から20秒毎に停止するので、平均速度は 10 mm/s (36 m/h) である。

脚注[編集]

  1. ^ Mars Exploration Rover Mission: Press Releases (February 01, 2004)
  2. ^ MER Technical Data”. 2007年7月15日閲覧。

関連項目[編集]

外部リンク[編集]