火星の上空をヘリコプターで飛ぶとどうなるのか、考えたことはありませんか?NASAのおかげで、その答えがまもなく分かるかもしれません。

An artist's concept of NASA's Ingenuity Mars helicopter flying through the Martian skies.
The $85 million, 4-pound rotorcraft, called Ingenuity, could pioneer a new approach to exploring other planets.Image: NASA/JPL-Caltech
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NASAの火星探査車パーサヴィアランスは、まもなく腹部からヘリコプターを投下する準備がほぼ整っています。

8,500万ドルの重さ4ポンドの回転翼機「インジェニュイティ」は、他の惑星を探査する新たな手法の先駆けとなる可能性があります。技術実証として、このドローンは4月8日にも始まる予定で、火星で最大5回の試験飛行を行う予定です。

探査車とその搭載ヘリコプターは、滑走路の役割を果たす火星の開けた平原へ向けて、すでに移動を始めています。日曜日、パーサヴィアランスはヘリコプターを保護していたギター形のシールドを外し、インジェニュイティを初めて火星の大気にさらしました。

探査車に搭載されたカメラは、パーサヴィアランスの腹部に折りたたまれたドローンを捉えました。インジェニュイティはまもなく自ら展開します。NASAはこの過程を「リバース・オリガミ」と呼んでおり、別の惑星での初の管制飛行に挑みます。

「地球上では、ドローンやヘリコプターを、陸上の乗り物よりも適したさまざまな用途で使っています」と、インジェニュイティのNASA主任パイロットであるホーヴァルド・グリップ氏は火曜日の記者説明会で述べました。

他の惑星では、同様の空中探査機が、探査車にはできないさまざまなことを行えるだろうと考えられています。

「それは偵察目的、つまり地域を調べるための撮影や、将来の探査車の科学的な観測対象の選定、あるいは火星に来る将来の宇宙飛行士の支援などになるかもしれません」とグリップ氏は述べました。「あるいは、陸上の乗り物では行けない場所へ、独自の科学機器を運ぶこともできるでしょう。」

インジェニュイティの任務は、この新しい種類の宇宙飛行が機能することを実証することです。そのため、今後数週間のうちに、ドローンは自ら展開し、探査車の腹部から投下され、極寒の火星の夜を乗り越え、これまでどの回転翼機も試みたことのない極めて薄い大気の中で飛行しなければなりません。

インジェニュイティは、短時間の投下と凍てつく火星の夜を乗り越えなければなりません

NASAは火曜日、インジェニュイティのチームが飛行場を選定したと発表しました。それは、パーサヴィアランスの着陸地点近くにある、33フィート×33フィートの平坦な区域です。そこからインジェニュイティは安全に離着陸でき、空中で探査できる約300フィートの長さの飛行区域があります。

インジェニュイティが試験飛行を行う区域。NASAの火星偵察機によって撮影されたものです。Image: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

パーサヴィアランスが飛行場に到着すると、6日間かけてヘリコプターを所定の位置へ移動させ、インジェニュイティが自ら展開できるようにします。その後、インジェニュイティを最後の5インチ(約13センチメートル)地面へ投下します。

「少なくとも私にとって、最もストレスの大きい日になるのは、ヘリコプターを最終的に切り離してインジェニュイティを地面に投下する最後の日でしょう」と、パーサヴィアランスへのヘリコプターの統合を担当するチームを率いるファラー・アリバイ氏は説明会で述べました。

パーサヴィアランスはすぐに後退しなければならず、ヘリコプターの太陽電池パネルを露出させて充電できるようにする必要があるためです。火星の地表温度は夜間にマイナス130華氏度まで下がるため、これは極めて重要です。インジェニュイティは、太陽光発電で充電せずにこの厳しい条件下で生き延びられるのは一晩だけです。

最初の充電を終えると、インジェニュイティは約1週間かけてセンサーとモーターの試験を行います。すべてが正常に機能していれば、ついに飛行の準備が整います。

火星でのヘリコプター飛行の1か月

火星の宇宙機との通信には地球からの距離のため数分かかるため、地上の管制官はインジェニュイティの飛行をリアルタイムで指示することはできません。そのため、技術者はヘリコプターが火星の30日間(地球のおよそ1か月)の範囲内で、最大5回の飛行を自律的に実施するよう設計・プログラムしました。

火星の大気は非常に薄く、密度は地球の1%にすぎません。十分な空気を捉えるため、ヘリコプターの4枚のカーボンファイバー製ブレードは、毎分約2,400回転で互いに逆方向に回転する必要があります。これは地球上の旅客ヘリコプターの約8倍の速さです。

ヘリコプターは、火星の30日間の範囲内で、最大5回の飛行を自律的に実施します。Image: NASA/JPL-Caltech

「最大の課題は、火星の大気の中を飛ぶことになるという点だと思います。火星の大気には独自の力学、独自の風、突風などがあります」と、ヘリコプターのNASA主任エンジニアであるボブ・バラーラム氏は説明会で述べました。「これらは、チャンバー内の風洞で試験したものです。すべてがうまくいくという確信はあります。しかし、実際に火星の実環境で、飛行と空気力学がどれほどうまく機能するかを確かめることに勝るものはありません。」

インジェニュイティの最初の飛行は、ヘリコプターが地上数フィートを無事に離陸し、約30秒間ホバリングした後、再び着地できるかどうかを試すだけです。その後、各試験は前回より難しくなり、最終的な飛行では、ヘリコプターが火星の地表上980フィート(300メートル)を超えて飛行する可能性があります。

短い飛行を一度行うだけでも、大きな成果となります。

「まさにライト兄弟の瞬間となりますが、今回は別の惑星でのことです」と、探査車の着陸前の説明会で、ヘリコプターチームのプロジェクトマネージャーであるミミ・アング氏は述べました。「今後のすべての段階が、初めての試みとなります。」

インジェニュイティの飛行が終わると、パーサヴィアランスは主要な任務を開始します:かつての河川デルタを横断し、古代の地球外微生物の痕跡を探すこと。

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