あいつぐ火星探査機


［火星探査の歴史］ ［宇宙開発読み物］
マーズクライメートオービター
マーズポーラーランダー
 マーズクライメートオービター
火星周回軌道にはいる火星気象衛星のイメージ
打ち上げられた火星気象衛星

打ち上げのもよう（アニメーションGIF 752 KB）： デルタ２ロケットの１段目にとりつけられたカメラが、切り放される補助ブースターや遠ざかる地球をとらえています。MPEG動画版(2.61 MB)はスロー再生しないと見づらいです。

火星の大気や気象現象を観測するため、ＮＡＳＡは、 火星気象衛星「マーズ・クライミット・オービター」を１９９８年１２月１２日０３時４５分５１秒、フロリダ州ケープカナベラルからデルタ２ロケット で打ち上げました。

マーズ・クライミット・オービター（構造図： １、２）
（大型冷蔵庫くらいで高さ2.1m, 幅1.6m, 奥行き2m, 重さは629kg（291kgは燃料））

マーズ・クライミット・オービターの立体画
（赤・青のセロハンをはったメガネで見て下さい。作画： Corby J. Waste, JPL）


マーズ・クライミット・オービターの火星までのコース(打ち上げの日付は当初予定のもの）

マーズ・クライミット・オービターの現在位置


火星をまわる軌道に入るのは１９９９年９月２３日１７時５０分（探査機からの信号が地球に届くのは約１１分後の１８時０１分）の予定です。この時刻から１６分２３秒間エンジンをふかしてブレーキをかけ、火星をまわる長細い楕円軌道に入ったのち、まもなく大気ブレーキを利用した軌道修正を始めます。

火星に最も近いところ約１００ｋｍくらいの高さになる軌道に入るため、火星上層大気によるブレーキが利用できます。２カ月ほどの間に約２００周火星を周回し、しだいに軌道は縮まっていき、１９９９年１１月２２日頃は、最も遠いところが約４５０ｋｍの高さになります。その後エンジンをふかして、１２月１日頃、火星の両極地上空を通過する高度約４２０ｋｍのほぼ円軌道になります。

☆　マーズ・クライミット・オービターの火星到着に関するＮＡＳＡ広報資料（253 KB 英文： Adobe Acrobat file; 読むためのソフト）


マーズ・クライミット・オービターは、火星の大気や気象現象の観測のほか、１２月４日に火星の南極地方に着陸するマーズ・ポーラー・ランダーからの通信を地球に中継したり、地球からの指令を着陸機に中継する役目もはたします。軌道修正したあとの初めの３カ月（２０００年２月末まで）は、むしろ中継が主な仕事になります。



そのあと、２０００年３月〜２００２年１月までが気象観測を重点的に行う期間になります。火星の四季は約２年サイクル（６８７日で太陽を１周）なので、この期間中に四季の変化も観測できるはずです。その後は、今後の火星着陸機のための通信中継機としてまた活躍する予定です。


★　マーズ・クライミット・オービター火星到着時のトラブル　★

マーズ・クライミット・オービターから送られてきたデータはすべて正常のようでした。、予定どおり、主エンジンも点火しました。
ところが、火星の向こう側をまわって姿を現すはずの時刻になっても通信が回復しません。どうしたことでしょう？

火星接近にいたる６〜８時間のデータを点検したところ、火星への接近高度が予定よりもかなり低くなっていたことが判明しました。（原因は調査中）あまり火星のそばに接近すると、大気との衝突で探査機がこわれてしまうのです。

安全な高度は８５ｋｍ以上とされ、予定では約１４０ｋｍの高度を通過するはずでした。ところが、実際には５７ｋｍの高度に達していたようです。おそらく、マーズ・クライミット・オービターは大気による摩擦や衝撃でバラバラになり、広い範囲に破片が散らばったものと見られています。


１９９９年１２月３日には、火星南極地域にマーズ・ポーラー・ランダーが着陸する予定です。マーズ・ポーラー・ランダーからの通信をマーズ・クライミット・オービターが中継することになっていましたが、マーズ・クライミット・オービターが失われたため、１９９７年７月から火星を周回しているマーズ・グローバル・サーベイヤーを中継に使うことが検討されています。マーズ・ポーラー・ランダーは、おそいペースの通信であれば、直接地球と交信することができます。 （詳しくは、１、２、３）

ＮＡＳＡ側の技術者らは、マーズ・クライミット・オービターのデータを、この探査機を製作したロッキード・マーチン・アストロノーティックス社の技術者チームから受け取っていたのですが、ロッキード・マーチン側ではデータを表示にヤード・ポンド法を使い、ＮＡＳＡ側ではそれらデータを、メートル法による値と解釈していたことがわかりました。
このような初歩的なミスが原因で、マーズ・クライミット・オービターの飛行コースがそれてしまったと見られています。（詳しくは、１、２、３を。ヤード・ポンド法による計量単位表）

マーズポーラーランダー

１９９９年１月４日０５時２１分１０秒にはマーズ・ポーラー・ランダーが打ち上げられました。

打ち上げ前のマーズ・ポーラー・ランダー（下に人がいるのがわかります）
打ち上げられたマーズ・ポーラー・ランダー

打ち上げのもよう（アニメーションGIF 1.38 MB）： デルタ２ロケットの１段目にとりつけられたカメラが、切り放される補助ブースターや遠ざかる地球をとらえています) MPEG動画版(4.69 MB)はスロー再生しないと見づらいです。

火星南極着陸機　マーズ・ポーラー・ランダーの火星での想像図
組立中の写真
試験中の写真
構造図：１; ２（上から見た図） ３（大きな図 1.16 MB）

マーズ・ポーラー・ランダーの立体画
（赤・青のセロハンをはったメガネで見て下さい。作画： Corby J. Waste, JPL）


マーズ・ポーラー・ランダーの現在位置


幅３．６ｍ、高さ１．０６ｍ、重さ５７６ｋｇのマーズ・ポーラー・ランダーは、しだいに地球の軌道から遠ざかり、１９９９年１２月４日０５時００分頃、火星の南極地域の南緯７２度〜７８度、西経１７０度〜２３０度付近に、パラシュートや逆推進ロケットを使って着陸する予定です。大気圏突入時には、１２Ｇの加速度や１６５０度Ｃもの高温にさらされます。着陸地点、火星現地の時刻としては朝４時２０分頃にあたります。（探査機の火星接近MPEGアニメーション(2.07MB); 暫定的な着陸地点; 着陸段階の図解; 着陸までの秒読み）

最終的な着陸地点の選定は、マーズ・グローバル・サーベイヤーによる観測データを使って、行われます。こちらをごらんください。

マーズ・グローバル・サーベイヤーが１９９９年６月１０日に観測したデータから、以下のような着陸予定地点付近の画像が作成され公開されました。（１９９９年７月６日発表）これは地形の凹凸を示すもので、数字の単位はメートルです。

火星の南緯５５度〜９０度

マーズ・ポーラー・ランダー着陸予定地点付近

着陸予定地点付近の立体画像（地形の高さを２０倍に強調

以上３枚： http://mars.jpl.nasa.gov/mgs/sci/mola/98lander.htmlより。
Credit: MOLA Science Team



今回の探査の目的は、火星の気候と水分についての調査です。火星の極地方は火星でもとくに寒いところですから、気体になりやすい水のような物質が見つかる可能性が高いのです。また、過去の気候変化を調べるてがかりが、極地の堆積物に見つかるかもしれません。
そんな期待から、今回極地方への着陸が計画されたのです。打ち上げのタイミングから、北極ではなく、南極側が選ばれました。着陸地点は、南極点から１０００ｋｍも離れていません。二酸化炭素が凍った極冠の端ちかくの場所にあたります。

火星着陸１０分前、火星大気圏に突入する直前（高度９５９ｋｍ）に、（太陽電池板の裏につけられていた）２個の小型探査機も分離します。マーズ・ポーラー・ランダー本体から約２００ｋｍのところに着地すると見られています。地面に激突するときの加速度は、８万Ｇもあります！

火星にめり込む２個の小型探査機

バスケットボールくらいの大きさの、２つの小型探査機の機体の半分は、地中貫入機として、火星面に数１０ｃｍ〜１ｍほどもぐり込むと予想されています。約５０時間機能する設計になっていますが、もっとながく働くかもしれません。

☆　この２つの小型探査機の名前を募集していました。（締め切りは１９９９年４月３０日）


２つの小型探査機「アムンゼンとスコット」のページ



マーズ・ポーラー・ランダー本体でもロボットアームをつかって火星の地面から土壌サンプルを採取し、水分あるいはその痕跡さがしが行われるほか、火星の気象観測なども行われます。火星の表面ではどのような音が聞こえるのか、というおもしろい実験も予定されています。（実験で使われるものと同じマイクロフォン(Robin Weiner of the Associated Pressによる写真）幅約５ｃｍ、厚さ約１ｃｍ、重さ５０ｇ足らず）火星に小型マイクを運ぶ計画について詳しくはこちら。


☆　マーズ・ポーラー・ランダー着陸時のアニメーションがあるCNN Newsのページ


着陸から１時間ほどで、着陸地点の画像が送られてくるでしょう。
マーズ・ポーラー・ランダーの設計時期は、エアバッグを使って着陸に成功したマーズ・パスファインダーの前でしたので、１９７６年に火星に着陸したバイキング１号・２号の着陸機と同様、逆推進ロケットを使って着陸時の減速を行います。

火星到着時に、火星の南半球は春の終わり頃になっています。この頃、着陸地点では太陽が１日中地平線上に出ています。気温は、夏の最高温度でマイナス５℃、夏の最低でマイナス６０℃と予想されています。
季節が進むにつれ、太陽の高度が低くなっていき、太陽電池による電力も弱まります。
秋が近づくと、機器を温めるための電力消費が増えていきます。エネルギーをなるべく消費しない省エネモードの時間が増えていきます。

ついには、探査や通信に必要なエネルギーが得られない状態になり、探査計画が終了します。着陸から８７日間くらいもつと見られています。 この頃、着陸地点では、（地球でいえば南半球は立秋のころ）、最高温度でマイナス３０℃、最低でマイナス９０℃と予想されています。
冬を越せるようには設計されていないのですが、運が良ければ、２００１年、火星の南半球にふたたび春がやってきたとき、マーズ・ポーラー・ランダーが息をふきかえすかもしれません。



☆　今回の火星探査機に関するＮＡＳＡ広報資料（1.29 MB 英文： Adobe Acrobat file; 読むためのソフト）
☆　今回の火星探査に関するＮＡＳＡ広報資料（0.15 MB 英文： Adobe Acrobat file; 読むためのソフト）


(Photo Credit: JPL/NASA/Caltech)


☆　 マーズ・ポーラー・ランダー指令室からの生映像


１９９９年１２月４日０５時００分３９秒（地球での信号到着時刻では０５時１４分４５秒）に、南緯７６．１度、西経１９５．３度に本体が着陸し、ほぼ同じ頃、小型探査機「アムンゼンとスコット」が南緯７５．０度、東経１６３．５度に衝突したと見られています。２つの小型探査機はランダー本体から約６０ｋｍ北にあるもようで、「アムンゼンとスコット」は、たがいに数ｋｍ離れた場所にあるようです。

着陸直後の信号が地球側で受信できなかったため、２０００年１月１７日（アメリカ現地時間）まで、通信回復の試みが続けられましたが、回復はなりませんでした。 １９９９年１２月１６日から、マーズ・グローバル・サーベイヤーを使った、着陸予定地点の捜索も開始されています。マーズ・ポーラー・ランダーになにが起こったのか、その手がかりが得られるかもしれませんが、撮像できたにせよ、あまりにもかすかで小さな像でしかないはずです。画像のノイズのなかから見つけるのは困難です。この捜索は２０００年２月上旬まで続けられる予定です。最新の情報はこちらで。

公式には断念されたマーズ・ポーラー・ランダーとの通信ですが、失敗の原因について手がかりだけでも得られないかと、信号受信の試みが行われています。

マーズ・ポーラー・ランダーからの信号を受信しようと、１９９９年１２月と２０００年１月に、カリフォルニア州、スタンフォード大学の口径４５ｍのパラボラアンテナが火星に向けられました。

微弱な信号の場合、すぐには判別できません。何週間ものデータ解析を行い、１２月１８日と１月４日に受信したデータに、かすかな「人工的な信号」が見つかりました。この信号が本当にマーズ・ポーラー・ランダーからのものかどうか断定はできず、地球のどこかからの電波かもしれませんでした。

でも、このことでマーズ・ポーラー・ランダーがまだ生きている可能性が出てきました。

世界各地の電波天文台が、マーズ・ポーラー・ランダーからの信号受信に力を貸しましょうと、申し出ています。そのなかには、イギリス、ジョドレルバンク（マンチェスター大学）の口径７６ｍアンテナや、オランダ、ウェスターボルク天文台の口径２５ｍ１４基のアンテナ群、イタリアのボローニャ近郊のアンテナ群などが含まれています。


マーズ・ポーラー・ランダーは、着陸の際、本体から３本の着陸用の足を展開したはずですが、センサーが「着地した」という誤った信号を出してしまい、エンジンがそこで止まり、４０ｍくらいの高さから地面に墜落した可能性が高い、という調査結果が発表されました。詳しくはCNN ニュースやFLORIDA TODAY、NASAレポートをごらんください。



（資料源：　マーズサーベイヤー９８ホームページ、マーズ・ポーラー・ランダーのホームページ、ＮＳＳＤＣマーズ・ポーラー・ランダーのページ）

★　火星の南極画像
★　マーズ・ポーラー・ランダーの1/24スケール精密紙模型の製作
★　マーズ・ポーラー・ランダーと２つの小型探査機に関する解説資料（英文： Adobe Acrobat file; 読むためのソフト）
★　マーズ・ポーラー・ランダーに関する資料ページ


☆　これまでの火星探査について
☆　最近・将来のＮＡＳＡの火星探査計画について(1)
☆　最近・将来のＮＡＳＡの火星探査計画について(2)
☆　このページのMars in the Solar Systemで、火星と他の惑星の大きさ比較ができます。


★ あなたの名前を記録したＣＤ-ＲＯＭを火星へ！

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