次世代大型ロケット「BFR」の火星ミッション

Posted by moonrainbow on 24.2018 火星   0 comments   0 trackback
スペースX社は次世代大型ロケット「BFR」で2022年に火星着陸ミッション、2024年には有人探査も

次世代大型ロケット「BFR」
 
宇宙開発企業のスペースX社は国際宇宙会議にて、次世代大型ロケット「BFR」とその計画を明かしました。同ロケットは2022年に無人の火星着陸ミッションを、そして2024年には有人での火星探査ミッションを予定しています
 
スペースXが公開したBFRは再使用可能なブースターと宇宙船を組み合わせた構成で、将来的には同社のロケット「ファルコン9」や「ファルコン・ヘビー」を置き換えます。全長は106m、直径は9mと超大型ロケットに相当。31基の「ラプター」エンジンを搭載します

そして宇宙船部分は全長48m、直径9m、重量85トン、ペイロードは150トン。居住空間は825平方メートルで、エアバスの総2階建て旅客機「A380」よりも広いとのことです。有人輸送仕様では40のキャビン(小部屋)があり、それぞれに2〜3人が搭乗できます。つまり、ほぼ100人が搭乗可能です
 
そして2022年には2機のBFRを火星へと着陸させ、水の存在を確認します。また地表の採掘や電源/ライフラインの構築も予定しているのです。そして2024年には2機の無人BFRと2機の有人BFRを火星へと着陸させ、さらに火星開拓を進める予定です。火星探査など深宇宙探査の際には宇宙船同士での燃料の補給も予定されています
 
また、BFRはISSなどの宇宙ステーションへの補給ミッション、人工衛星などのペイロードの打ち上げ、そして月面探査にも利用される予定です
  
Image Credit: スペースX社

SpaceX to Mars: Awe-Inspiring Video Shows Vision for Red Planet Exploration



2017/09/29
Sorae1より

火星の大気散逸

Posted by moonrainbow on 20.2018 火星   0 comments   0 trackback
太陽からの紫外線が火星の大気散逸に及ぼす影響

磁気圏が形作られる様子を表したイラスト
金星、地球、火星の磁気圏のイラスト
太陽風により金星(上)、地球(中)、火星(下)で磁気圏が形作られる様子を表したイラスト(提供:ESA)

火星は重力が弱く磁場もないため、最も外側の大気は太陽風によって宇宙空間へ容易に流れ出していきます。この散逸過程において太陽の紫外線が驚くべき役割を果たしている可能性が示されました

地球は適度な大気が存在し生命存在に適した環境の惑星ですが、火星は長い歴史の早いうちに大量の大気を失い、温暖で湿潤な環境から現在の冷たく乾燥した惑星へと変化しました。また、金星には厚い大気が存在していますが、高温高圧でとても生命が存在できるような惑星ではないのです。このように太陽系内の岩石惑星の大気はそれぞれ異なる状態にありますが、その原因を解明することは惑星の環境を生命に適したものにする条件を知る鍵となります

地球には内部磁場が存在し、それによって地球の周囲に生み出される磁気圏が、荷電粒子の流れである太陽風から大気を守っています。一方、火星や金星には内部磁場がないため、太陽風を妨げる役割を果たすのは(地球にも存在する)電離層になります。電離層は太陽からの紫外線が惑星大気中の原子や分子から電子を剥がして作られる領域で、この層と太陽風とが作用して誘導磁気圏を生み出し、惑星の大気を太陽風から守ります

スウェーデン宇宙物理研究所のRobin Ramstadさんたちは、ヨーロッパ宇宙機関の火星探査機「マーズエクスプレス」による14年間の観測で得られたデータから、火星の大気が失われる現象において太陽の紫外線放射の影響がこれまで考えられていた以上に重要であることを明らかにしました

「これまでは、イオンの散逸は、太陽風のエネルギーが誘導磁気圏というバリアを通って電離層へ効果的に運ばれるために起こると考えてきました。しかし、直感に反するようですが、私たちが実際に目にしているのは、太陽からの紫外線放射によるイオンの生成増加によって大気が太陽風から守られているということです。イオンの散逸にエネルギーはほとんど必要なく、火星の重力が弱いために大気が失われているのです」(Ramstadさん)

太陽からの紫外線で生じるイオンの量は、太陽風によって失われる量を上回ります。しかし、イオンの発生によって大気が太陽風から守られても、火星の重力が地球の約3分の1しかないため、イオンは簡単に宇宙空間へと逃げ出していってしまいます。強い太陽風によって追加のエネルギーが注がれるかどうかはあまり関係ないようです。

「これまでに失われてきた火星の大気に対する、太陽風による直接的な影響は、とても小さいものであったようです。むしろ太陽風は、すでに逃げ出している粒子の加速に弾みをつけるという形で影響を及ぼしていただけだったでしょう。紫外線でイオン化した惑星大気の保護という点では、磁場の役割は重力ほど大きなものではないようです」(マーズエクスプレス・プロジェクトサイエンティスト Dmitri Titovさん)

2018年2月15日
AstroArtsより

火星の砂嵐と大気からガスが逃げ出すプロセス

Posted by moonrainbow on 07.2018 火星   0 comments   0 trackback
火星の砂嵐とガス散逸の関連性

表面の地形がはっきり見える火星との比較
はっきり見える火星と塵にほぼ全球が覆われた火星
(左)2001年6月に撮影された、表面の地形がはっきり見える火星、(右)2001年7月(左の約1か月後)に撮影された、ほぼ全球が塵に覆われている火星(提供:NASA/JPL-Caltech/MSSS)

火星で時おり発生する全球的な砂嵐が、火星の最上層大気からガスが逃げ出すプロセスに影響を及ぼしていることが、探査機による観測データから示唆されました

数十年にわたる火星の観測から、火星の北半球が春や夏の時季に多くの領域で砂嵐が発生する傾向があることが明らかになっています。ほとんどの場合はこうした地域的な嵐は鎮まり全球規模の砂嵐になることはないのですが、1977年、1982年、1994年、2001年、2007年には火星全体を覆うような大規模な嵐に成長しました

全球的な砂嵐の発生は火星の気候などを研究するうえでは嬉しいものですが、火星表面にある探査車や火星を周回している探査機にはありがたくないものです。太陽からの光が弱くなって太陽電池の発電量が下がったり、視界が悪くなったりしてしまうためです。2018年5月に打ち上げ予定のNASAの探査車「インサイト」も、11月の火星到着の際に砂嵐が発生していれば着陸に影響が出るでしょう

米・ハンプトン大学のNicholas Heavensさんたちの研究チームがNASAの火星探査機「マーズ・リコナサンス・オービター」による観測データをもとに、2007年に発生した全球規模の砂嵐を分析したところ、火星の最上層大気からガスが逃げ出すプロセスに砂嵐が影響を及ぼしていることが示唆されました。はるか昔から長い時間をかけて火星からガスが逃げ出したことにより、火星は湿った温暖な惑星から現在のような乾燥した凍てつく環境になったと考えられていますが、その過程に全球規模の砂嵐が関係していることを示した成果です

Heavensさんたちは、火星の高度50~100km付近の中層大気中の水蒸気量が地域的な砂嵐の最中にわずかに増加すること、2007年の全球的砂嵐の最中に水蒸気が急上昇したことを明らかにしました。最新の分析によると、全球的砂嵐の間に中層大気の水蒸気は100倍以上も増加していたことが示されています。「大規模な砂嵐で、水蒸気は塵と一緒に上昇するのです」(Heavensさん)

NASAの探査機「メイブン」が2014年に火星に到着するまでは、火星大気の最上層から宇宙空間へ水素が逃げていく過程はほぼ一定のペースで起こり、太陽風の影響によって多少ペースが変動すると考えられてきました。しかしメイブンとヨーロッパ宇宙機関の探査機「マーズ・エクスプレス」のデータからは、水素の減少パターンには太陽活動よりも火星の季節変化のほうが大きく関係すると考えられます。今回の結果は砂嵐による水蒸気の巻き上げが、その季節的なパターンの鍵になることを示すものです

今後、全球規模の砂嵐が発生し大きな影響を及ぼしている間にメイブンが観測を行えば、砂嵐と大気からのガスの散逸との関係についての理解が進むと期待されます

2018年1月30日
AstroArtsより

火星探査車「キュリオシティ」が撮らえたパノラマ画像

Posted by moonrainbow on 05.2018 火星   0 comments   0 trackback
NASAの火星探査車「キュリオシティ」の5年半の旅路を振り返る

Curiosity at Martian Scenic Overlook



ベラ・ルービン・リッジからのパノラマ画像。過去5年半にわたるキュリオシティの進路やゲール・クレーターの内部、縁などが見えます。(提供:NASA/JPL-Caltech/MSSS、以下同)

NASAの火星探査車「キュリオシティ」がシャープ山の尾根「ヴェラ・ルービン・リッジ」から撮影したパノラマ画像が公開されました。キュリオシティが着陸から現在までの5年半の間に訪れた主な地点を一望できます

NASAの火星探査車「キュリオシティ」は、2012年8月に火星のゲール・クレーター内部に着陸し、以降5年半にわたり稼動を続けています。現在はゲール・クレーターの中央に位置するシャープ山(高さ約5000m)の裾野を350mほど登った地点にいます

2017年10月25日、キュリオシティはシャープ山北側の裾野にある尾根「ベラ・ルービン・リッジ(Vera Rubin Ridge)」から、これまでの約18kmに及ぶ旅路を一望するパノラマ画像を撮影しました。画像に写っている地平線の山々は、キュリオシティから約2km離れたゲール・クレーターの北縁です。その向こうには、同クレーターから約85kmの距離にある山も写っています。撮影が実施されたのは火星の北半球が冬至を迎える直前で、空が澄んでいる季節だったおかげで遠方まで詳細にとらえられています

「キュリオシティはシャープ山の裾野を5年間登り続けてきましたが、来た道を振り返って、このミッションの探査地域すべてを見渡すことができたのはこれが初めてです」(キュリオシティ・プロジェクト・サイエンティスト Ashwin Vasavadaさん)

画像に写っている「イエローナイフ湾(Yellowknife Bay)」は、微生物に必要な化学成分をすべて含む淡水湖が過去に存在した証拠が2013年に見つかった場所です。さらに北(画面奥)には「ピース谷(Peace Vallis)」の河床と扇状地が写っています。これは約30億年前にクレーターに水と堆積物を運んだ川の名残です。また、キュリオシティの進路上の「キンバリー(Kimberley)」や「マレー・ビューツ(Murray Buttes)」といった場所もとらえられています

キュリオシティの着陸地点付近
キュリオシティの着陸地点付近。白線がこれまでの進路を示しています。「ブラッドベリ着陸点(Bradbury Landing)」をはじめ、過去に調査を行った「イエローナイフ湾(Yellowknife Bay)」、「ダーウィン(Darwin)」、「クーパーズタウン(Cooperstown)」などの地点が写っています。

パノラマ画像が撮影された場所は着陸地点より約327m高いところでしたが、3か月の現在、キュリオシティはさらに26m高い場所へと移動しています。ここ数日間は、次の探査目的地「クレイ・ユニット(Clay Unit)」を臨む南方向のパノラマ画像を撮影したところです。クレイ・ユニットでは上空からの過去の探査で粘土鉱物が検出されており、かつて水が豊富な環境だったと考えられています

こういったパノラマ画像や分析データなど、キュリオシティが得た大量のデータを地球に送信する上で、火星周回軌道にいる探査機「メイブン」にデータを中継させる大容量通信が最近活用されています

これまで、キュリオシティからのデータ送信は、火星をほぼ円軌道で周回する火星探査機「マーズ・リコナサンス・オービター」や「マーズ・オデッセイ」経由で行われてきました。一方、メイブンは非常に細長い楕円軌道を周回しているため、メイブンが近火点(軌道上で火星に最も近づく点)付近に来たタイミングでうまくキュリオシティの上空を通過する場合には、メイブンを中継に使う方がより多くのデータを送ることができます。1月22日にはメイブンの中継を介して、これまで最大だった840メガビットを超える1006メガビットのデータ送信に成功しました。探査機経由での火星からの通信で一度に1000メガビットを超えるデータが送信されたのはこれが初めてです

現在キュリオシティ・チームは、クレイ・ユニットでの探査に先立って、岩石の分析にドリルを再使用する準備を進めています。キュリオシティのドリルは、ロボットアームの先端から出ている2本の支持棒を岩石に当ててアームを支え、支持棒の間に格納されているドリルの刃をモーターで繰り出しながら穴を開ける仕組みです。しかし、2016年12月に刃の繰り出し機構が動かなくなり、それ以降ドリルは使われていなかったのです。チームではトラブルを解決するための試行を繰り返し、2017年8月にドリルの刃を何とか最大長まで繰り出すことに成功しました。今後は刃を繰り出したままの状態で、支持棒の支えなしで岩石に直接刃を当て、ロボットアームの力で刃を岩石に押し付けながら穴を開けるという方法をとることにしています

2018年2月2日

火星全体を覆うほどの広大で分厚い氷床

Posted by moonrainbow on 22.2018 火星   0 comments   0 trackback
火星全体を覆うほどの広大で分厚い氷床が発見されました(NASA)

分厚い氷床

火星にはかつて液体の水が流れていた痕跡があったと言われています。地表の下には氷があるらしいこともわかっていたのですが、実際にあったのです。しかも広範囲にあるようです

 赤い土砂の下には厚さ90メートルの氷床が広がっていました。それは火星に青黒い色彩を与えているそうです

8ヶ所の急斜面の下には分厚い氷が隠されていることが判明

 Science』に掲載されたアメリカ地質調査所宇宙地質学科センターのコリン・ダンダス博士らによる論文によると、火星の8ヶ所で発見された「急斜面(scarp)」という地質学的特徴の解析から、地表の下に分厚い氷が隠されていることが判明しました

 火星に氷があること自体は特に新しいニュースではないです。2001年、NASAの火星探査機マーズ・オデッセイは火星に到着し、氷の存在を示す化学的サインがないかどうか調査を開始しました

 ガンマ線分光計によって水素が発見され、ここから地表の3分の1に膨大な量の氷が存在することが明らかになりました

 しかしこの時の調査では、氷の深さや組成までは分からなかったのです

分厚い氷床1
image credit:.jpl.nasa

クレーターの中に純粋な氷の存在が明らかに

 ダンダス博士のチームは、より新しいマーズ・リコネッサンス・オービーターが実施した高解像度の地表マッピングを用いて、小さなクレーターの中に露出した氷、氷河、氷床があることを突き止めました

 高解像度データのおかげで、氷に起因する地形の理解が大幅に進んだのです

 研究には参加していない英オープン大学のマット・バルム博士によると、重要なのはマッピングされた画像に青みがかかっていることだという事です

分厚い氷床2
image credit:@NASAJPL

 この事実は、底層が赤い土とは異なる組成をしていることを示しています。氷床で水と土壌が混ざり合っている可能性は低いのです

 論文の結論が正しければ、ほとんど純粋な氷があることになります

 急斜面は火星の中緯度に沿っているため、極から流れてきた氷河である可能性はないと思われます。論文では、火星に雪が大量に降り積もったことで氷床が形成されたのではないかと推測されています

 地表の霜である可能性も考慮しましたが、氷のサインは夏でも消えないと、ダンダス博士は語っています

分厚い氷床3
image credit:@NASAJPL

地下の氷の構造が不安定になり膨張したことで露出

 急斜面は「昇華」というプロセスによって形成されました。露出した氷は気体に直接変化し、その上にあった岩石や塵は突如として基盤を喪失します

 このように地下の氷の構造が不安定になり、膨張したことで露出したのです。急斜面は驚くほど急峻で、地球氷河の氷堆石に似ているだろうと推測されます


火星での水源は確保できたかも?

 火星の中緯度は寒く、赤道付近よりも過酷な環境です。しかしロボット探査機ならば近寄ることが可能です

 もし火星に人類が定住するのなら、水源は確保できたことになるのかもしれません。あるいは先行して火星に行く宇宙飛行士たちが喉の渇きを癒すため、ハンマー片手に急斜面に赴くようなこともあるかもしれません

分厚い氷床4

2018年01月14日
カラパイアより
 

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