NASAの火星探査機「InSight」が存亡の危機に。ソーラーパネルを覆う“粉塵”の深刻度

2022年5月19日 17時0分

NASAの火星探査機「InSight（インサイト）」が、5月4日（米国時間）に大発見をした。地球外としては観測史上最大の揺れとなるマグニチュード5の地震を記録したのである。

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ところが、この最大の功績がインサイトにとって最後の活動になる可能性がある。それからわずか2週間後に、探査機のソーラーパネルが粉塵で覆われていることが明らかになったからだ。

それらの粉塵は、インサイトが火星に到着してから徐々に蓄積してきたものである。ソーラーパネルの出力の低下は、恐らくミッションの終わりを意味することになる。

今年の夏には活動終了か

インサイトが火星に到着したとき、ソーラーパネルは1ソル（火星の1日）当たり5,000Whを発電していた。それが現在は10分の1近くまで落ちていると、NASAのジェット推進研究所（JPL）のインサイト担当副プロジェクトマネージャーのカティヤ・ザモラ・ガルシアは17日（米国時間）のオンライン記者会見で説明している。

科学者たちはインサイトの地震計とロボットアームカメラをさらに数週間フルタイムで稼働させ、その後は1ソルおきに半日稼働させる予定だ。それでも科学者たちは、インサイトの科学活動が今年の夏、恐らく7月に終了するものと見ている。

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「今後数カ月のうちに機器を停止せざるを得なくなるだろうと考えるレベルに達しつつあります。それから恐らくその数カ月後には探査機本体から、起動状態を維持して地球と通信するために十分な電力がなくなるでしょう」と、JPLのインサイト担当主任研究員のブルース・バナードは記者会見の前日に語っている。

インサイトは2018年以来、火星の赤道付近にあるエリシウム平原という平坦な衝突クレーターの中にとどまり、フランス国立宇宙研究センターの科学者チームが提供する地震計を使って惑星内部を探査してきた。

その高感度な地震計は地中のかすかな動きから地震波を検知し、地面の揺れの大きさを測定する。昨年は、科学者たちが火星のコアのサイズや密度、地殻の厚さを測定する際に役立った。またインサイトは、気象データも収集する。

これまでで最も注目すべき発見は、今月に入ってその大きな地震が検知されたことだったのかもしれない。この地震の強さは、これまでの記録である昨年8月に測定した地震の10倍近くにもなったからだ。

地球上ではプレートの移動や形成、衝突が、地震や火山の爆発を引き起こしている。火星にはそのような活発な構造系はない（もっとも数十億年前なら、溶融したコアと一緒に存在していた可能性はある）。

それにもかかわらず、まだ火星には一定の地殻構造活動があると科学者たちは考えている。火星の地殻は流動していないが、もろくて裂け目や弱い箇所がある。これは火星が徐々に冷えるにつれ、わずかに収縮しているからだ。地殻やその下で起きていることについて詳しく知ることが、インサイトのミッションの大きな目標だった。

粉塵という弱点

当初は2年間ほどの寿命を予定していたが、インサイトはその2倍近くも活動している。このオープンカーほどの大きさの火星探査機は、赤道直下に設置されている間は渦巻く砂嵐にも火星の快晴にも耐え、地殻構造活動が起きている不活発な期間も機能しながら、そのミッションのほとんどをストイックに完了してきた。

インサイトは、すでに熱プローブ（探針）の地中への挿入を除いて目標のすべてを達成していると、バナードは説明する。ドイツ航空宇宙センターが開発して組み立てたこの機器は、火星の内部温度を測り、地下の地質に関する情報を詳細に提供するように設計されている。

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インサイトは「モグラ」の別名でも知られるこのプローブを、ごつごつした火星の土壌の十分な深さまで挿入することができなかった。火星の土はNASAの探査車「パーサヴィアランス」が最初に岩石サンプルを採取しようとしたときにも妨げになっている。

インサイトに搭載された1対のソーラーパネルは、それぞれが十角形（10面）のパイのような形状をしている。探査機に効率的に太陽光による電力を供給するが、粉塵はずっとその弱点であり続けてきた。

ワシントン大学の惑星科学者で、火星探査用宇宙船「マーズ・サイエンス・ラボラトリー（MSL）」と火星探査機「マーズ・リコネッサンス・オービター」のチームメンバーでもあるレイモンド・アルヴィドソンによると、砂嵐は頻繁にやってくるが、映画『オデッセイ』で描かれているほど激しくはなく、夏のほうが発生頻度が高いのだという。粉塵は時間と共に、水平のソーラーアレイの上にひっきりなしに集まってきたものだ。

ソーラーアレイは最初こそほぼ黒色だったが、いまではほぼ完全にほこりっぽい赤褐色になっている。これによりインサイトの出力が制限され、最終的にはその寿命も制限されている。

1月には特に大型で濃い砂嵐のせいで、日光がパネルに届かなかった。電力供給が低下したことからインサイトのチームは探査機を「セーフモード」にし、存続に必要な必須機能を除くすべての機能を、約12日後に通常運転を再開するまで一時停止した。

インサイトは1カ所にとどめられていることから、動き回って粉塵を振り落とすことはほぼ不可能な状況にある。「ローバー（探査車）であればパネルを傾けられるかもしれませんが、着陸探査機の場合はその場から動けません」と、火星探査車「キュリオシティ」と「パーサヴィアランス」に協力するフロリダ大学の地質学者のエイミー・ウィリアムズは言う（どちらもプルトニウムで駆動するが、先代の「スピリット」と「オポチュニティ」は太陽エネルギーを動力源としていた）。

復活の可能性は「約5％」

火星の嵐はソーラーパネルの上に粉塵をまき散らすこともあるが、粉塵を払い落とせる風も一緒に吹く。スピリットとオポチュニティは、その恩恵を受けたとウィリアムズは言う。「これらの近くには塵旋風が十分に吹いていました。おかげで実際にソーラーパネルがきれいになり、ミッションを長期間にわたって継続することができたのです。インサイトはそれほど幸運ではありませんでした」

「粉塵は味方ではありません」と、惑星科学者のアルヴィドソンは認めている。「どうやらインサイトがある場所では、このような粉塵を吹き飛ばす塵旋風や強風があまり吹かず、粉塵は蓄積していく一方のようです」

インサイトのチームは2021年5月、探査機のロボットアームを使って数粒の砂をソーラーパネルの上に落とす新しい粉塵除去の手法を試して成功した。突風が砂を運び去るときに、少量の粉塵も一緒に払い落されるというものだ。

しかし今回の場合はインサイトを救うには、この技だけでは不十分だろう。昨年ほんの数十ワット時のエネルギーを回復しただけだったからだ。バナードによると、この夏に運よく暴風が吹いてインサイトを復活させるだけの十分な量の粉塵を払い落す可能性は、約5％しかないと科学者たちは考えているという。

知見は将来のミッションに役立つか

ほこりっぽい環境は、引き続き将来のミッションにとっての課題になるだろう。それでも今後のミッションは、今回のインサイトの問題から得た知見から恩恵を受ける可能性がある。

「多くの技術発展が起き、ソーラーパネルをできるだけきれいに保つ賢い方法が考えられると確信しています。宇宙船を送り出す季節を考慮することもできるでしょう。例えば、火星のサンプル回収ミッションを計画する際には、粉塵の少ない季節に探査機を送ることもできますから」と、NASAのワシントン本部にある惑星科学部門のディレクターのローリ・グレイズは、17日の記者会見で語っている。土星の衛星タイタンに送られる宇宙機「ドラゴンフライ」の地震計の設計にも、インサイトの機器から得た情報を利用することが可能だろう。

すべての宇宙ミッションは寿命が限られている。だが、何年にもわたってそれらのミッションに取り組む人たちや、その人たちの開発や発見を追いかけるファンたちは、当然のことながら探査機に愛着を感じるようになる。

仮に年内にインサイトが停止したとしても、ちょうどいい具合の風が吹けば再び起動して信号を地球に送り返す可能性がある。バナードたちは、万が一に備えてデータを受信できる状態にしておく考えだ。しかし、その間もインサイトの“終わり”の可能性を覚悟しながら悲しみに暮れている。

「とても悲しいです。この探査機は、わたしたちが要求したすべてのことだけでなく、それ以外のこともやってくれました。本当に家族の一員であるような感じがします」と、バナードは語る。「毎朝起きてから、インサイトが送信してくれたメッセージや、送ってもらったデータを確認するんです。目を覚ましても、火星で起きていることを教えてくれるメールが何もないというのが、どんな感じになるのかわかりません。わたしの人生に小さな穴が開くことになります」

（WIRED US/Edit by Daisuke Takimoto）

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