日本の探査機が火星の衛星フォボスから砂と岩石を持ち帰るための約5年間の旅を開始した。探査機は2029年にフォボスに着陸し、サンプルを採取した後、2031年に地球に帰還する予定である。成功すれば、人類が火星圏から採取したサンプルを地球に持ち帰る初の事例となる。日本は小惑星探査で蓄積したサンプル回収技術を活かし、フォボスの誕生過程を解明し、今後の火星探査に向けた技術確保にも取り組む。
21日、読売新聞によると、日本宇宙航空研究開発機構(JAXA)は前日午前4時41分に鹿児島県の種子島宇宙センターから火星衛星探査機 'MMX'を搭載した日本の主力大型ロケット 'H3'の10号機を発射した。MMXは発射後約1時間11分でロケットから分離され、火星圏に向かう軌道に投入された。
日本が目指すのは火星本体ではなく、直径約20～30㎞の小さな衛星フォボスである。アメリカと中国が先行している火星本体探査とは異なり、世界初の成果を狙う選択である。読売新聞は、アメリカがコストの急増により火星サンプル回収計画を中止し、中国は2028年頃に探査機を発射し、2031年頃にサンプルを回収することを目指していると報じた。一方、フォボスは旧ソ連が何度も探査機を送り込んだが、すべて失敗しており、まだ本格的な探査が行われていない。
技術的な実現可能性も考慮された。朝日新聞によると、火星表面からサンプルを持ち帰るには、探査機が大気を突破して着陸し、強い重力に逆らって再び離陸する必要があり、必要な装備や燃料が増える。フォボスは重力が弱いため、着陸と離陸にかかる燃料負担を軽減できる。日本は小惑星探査機 'はやぶさ'と 'はやぶさ2'でサンプルを地球に持ち帰った経験も活かすことができる。
MMXの核心的な目標は、フォボスの砂と岩石を10g以上採取し、衛星の起源を解明することである。読売新聞によると、有力な仮説は二つある。一つは、宇宙を漂っていた小惑星が火星の重力に捕らえられて衛星になったという '小惑星捕獲説'、もう一つは、巨大な天体が火星に衝突し、その破片が集まって衛星になったという '巨大衝突説'である。
サンプルに水を含む鉱物や有機物が豊富であれば、小惑星捕獲説に信憑性が増す。逆に、火星の地殻成分と衝突した天体の物質が混ざっていれば、巨大衝突説が有力になる。MMXの科学研究を総括する倉本清教授（北海道大学）は読売新聞に「二つの仮説で予想される化学組成や鉱物の組み合わせは全く異なる」と述べ、「サンプルを調査すれば起源を確実に特定できる」と語った。フォボスのような衛星は太陽系形成初期に多く生まれたと考えられており、その起源を解明すれば当時の太陽系の姿を把握する手がかりも得られる。
フォボスの表面に堆積していると推測される火星由来の物質も関心の的である。火星ではアメリカの探査車が岩石を採取して分析しているが、地球に持ち帰ったことはまだない。朝日新聞は、フォボスで採取したサンプルに火星から飛来した粒子が含まれていれば、これを地球に持ち帰る初の事例となる可能性があると報じた。
MMXは来年8月に火星の周回軌道に入った後、観測を行い、2029年初頭にフォボスに二度着陸する計画である。ロボットアームなどを用いてサンプルを採取し、火星のもう一つの衛星ダイモスを近くで観測する任務も遂行する。2030年11月に火星圏を離れ、2031年7月に地球に戻り、サンプルを含むカプセルをオーストラリアの砂漠に投下する。片道の飛行距離は5億㎞を超える。
発射成功後も難関は残っている。日本は1998年に発射した火星探査機 'ノゾミ'が火星軌道への進入に失敗した経験がある。読売新聞によると、今回のMMX探査の最大の難所はフォボスへの着陸である。フォボスの重力は地球の約2000分の1に過ぎない。燃料を節約するには有利だが、着陸の衝撃で探査機が跳ね上がったり、転倒する危険がある。MMXには衝撃を吸収する脚が4本装備されている。撮影した地形映像で現在の位置を把握し、軌道を自動で修正する技術も適用された。これは2024年に日本の月探査機 'SLIM'が着陸過程で実証した技術である。
今回の旅は今後の有人火星探査の準備という意味も持つ。読売新聞によると、JAXAは火星圏を往復し、地球と通信する技術を確保する一方、火星の衛星が今後の有人探査や物資輸送の中継拠点として利用できるかどうかを検証する計画である。山川宏JAXA理事長は発射当日の記者会見で「未来の探査活動の基盤となる技術を確保したい」と述べた。
朝日新聞によると、MMXは当初2024年度に発射される予定だったが、H3試験機1号機の発射失敗などにより2年遅れた。地球と火星の位置関係上、火星圏に向かう機会は約2年に一度しかない。MMXを宇宙に送り出したH3は、今回の発射で成功率が80%に上昇した。日本経済新聞（ニッケイ）によると、文部科学省とJAXAは今回の成功を受けて、発射業務を2027年まで三菱重工業に移管することを目指して協議に入った。製造から発射まで一企業が担当することでコストを低減し、海外の衛星発射需要を確保するという構想である。
* この記事はAIによって翻訳されました。
