地震調査、測地学、熱輸送を用いた火星内部探査 (インサイト )[ 1 ] ミッションは、火星 の深部を調査するために設計されたロボット 着陸機 でした。[ 1 ] [ 11 ] [ 12 ] ロッキード・マーチン・スペース 社が製造し、NASAのジェット推進研究所 (JPL)が管理し、 [ 13 ] 3つの科学機器のうち2つは欧州機関によって製造されました。[ 14 ] インサイトは 、火星の「火星地震 」を確認し、火星内部がまだ活動していることを確認しました。
このミッションは、 2018年5月5日11時5分1秒(UTC)に アトラスV -401ロケット で打ち上げられ[ 15 ] 、2018年11月26日19時52分59秒(UTC)に火星のエリシウム平原 に着陸[ 16 ]に成功した [17]。[18] [ 15 ] [ 19 ] イン サイト は 火星 で 1440 ソル (1480 日間、 4年19日間)活動した。
インサイト の 目的は、火星の表面にSEIS(内部構造のための地震実験 )と呼ばれる地震計を設置して地震活動を計測し、火星内部の正確な3Dモデルを提供すること、そして HP3 と 呼ばれる熱プローブを使用して内部の熱伝達 を計測し火星の初期の地質学的進化を研究することであった。[ 20 ] これは、太陽系の地球型惑星 (水星 、金星 、地球 、火星 )と地球の月が どのように形成され進化したかについての新たな理解を提供することが意図されていた。
着陸機は当初2016年3月に打ち上げられる予定だった[ 12 ] [ 21 ]。 機器のトラブルにより、打ち上げは2016年の打ち上げ予定 期間を過ぎてしまった。NASA当局はインサイトの 打ち上げを2018年5月に再スケジュールした[ 22 ]。 その間に機器の修理が行われた。これにより、総費用は6億7500万ドルから8億3000万ドルに増加した[ 23 ] [ 24 ] 。
インサイトは 2018年11月26日に火星への着陸に成功した。太陽電池パネルに付着した過度のほこりのために充電ができなかったため、NASAは2022年7月に地震を検知するためにインサイトを 低電力モードにし、2022年12月に終了する運用期間中、着陸機の監視を続けた。[ 25 ] [ 26 ] 2022年12月20日、NASAはインサイト着陸機が2022年12月15日に地球との通信を失い、2022年12月21日にミッションの終了が宣言されたと発表した。[ 5 ] [ 6 ] [ 27 ]
歴史
ディスカバリープログラムの選択 インサイトは 、バックシェルと表面着陸機が結合され、2015 年に完成しました。インサイトは 当初GEMS (地球物理監視ステーション )として知られていましたが、2012年初頭にNASAの要請により名称が変更されました。[ 28 ] 2010年の28の提案のうち、[ 29 ] ディスカバリー計画の 最終候補3機のうちの1機となり、2011年5月に詳細な概念研究を行うために300万ドルを受け取りました。[ 30 ] 2012年8月、インサイトは 開発と打ち上げの対象に選ばれました。[ 12 ] NASAジェット推進研究所 (JPL)が管理し、数カ国の科学者が参加したこのミッションの費用は、打ち上げ機の資金を除いて4億2500万ドルに制限されました。[ 31 ]
2008年に火星着陸に成功した火星フェニックス 着陸船用 に設計された着陸システムを再利用することで、ミッションのコストとリスクが削減されました。[ 32 ]
スケジュールの問題 ロッキード・マーティンは2014年5月19日に着陸船の建造を開始し[ 33 ] 、 2015年5月27日に一般試験を開始した[ 34 ]。
CNES が提供した地震計「SEIS( Seismic Experiment for Interior Structure )」の真空漏れが持続したため、NASAは2016年3月に予定されていた打ち上げを2018年5月に延期した。インサイトの打ち上げが遅れたため、宇宙船の残りの部分は保管のために コロラド州 のロッキード・マーティンの工場に戻され、宇宙船を打ち上げる予定だったアトラスVロケットはワールドビュー4 ミッションに再割り当てされた。[ 35 ]
2016年3月9日、NASA当局は、インサイトが 2018年の打ち上げ時期まで延期され、推定費用は1億5000万ドルになると発表しました。[ 22 ] [ 36 ] 宇宙船は、2018年11月26日20:00 UTCの火星着陸に向けて、2018年5月5日に打ち上げられるように再スケジュールされました。飛行計画は変更されず、カリフォルニア州ヴァンデンバーグ宇宙軍基地 からアトラスVロケットを使用して打ち上げられました。[ 22 ] [ 36 ] NASAジェット推進研究所はSEIS機器用の新しい真空エンクロージャの再設計と構築を任され、CNESは機器の統合とテストを実施しました。[ 37 ] [ 38 ]
2017年11月22日、インサイトは TVACテストとしても知られる熱真空テストを完了しました。このテストでは、宇宙船は減圧され、さまざまな熱負荷がかかった模擬宇宙環境に置かされました。[ 39 ] 2018年1月23日、長い保管期間の後、太陽電池パネルが再び展開されテストされ、一般から寄せられた160万の名前が入った2つ目のシリコンチップが着陸機に追加されました。[ 40 ]
火星の塵の影響と作戦の終了 太陽電池パネルとバッテリーで駆動するインサイト着陸機は、「クリーニングイベント 」と呼ばれる定期的な突風を利用してパネルの塵の蓄積を減らしている。インサイトの着陸地点であるエリシウム平原では、科学観測に必要な電力供給を維持するために必要な回数よりも少ないクリーニングイベントしか発生しなかった。2021年2月、火星の冬が始まったとき、インサイトの太陽電池はパネルが厚い塵に覆われていたため、容量の27%しか発電していなかった。当時、NASAは着陸機を冬眠モードに移行させるプロセスを開始し、火星の冬の間着陸機の電子機器を暖かく保つのに十分な電力を節約するために、データ収集機器を定期的にシャットダウンした。NASAは気象条件が改善し、インサイトが2021年7月に冬眠から目覚めるのに十分なエネルギーを蓄えられることを期待していた。[ 41 ] 2021年5月、アームを使って砂を配置し、太陽電池パネルに吹き付けてきれいにすることで、発電能力がいくらか回復した。[ 42 ]
NASAは2022年5月、パネルに付着した塵が多すぎてミッションを続行できないと判断した。インサイトは太陽光から得られる電力が到着時の10分の1しか得られていなかった。[ 26 ] NASAは2022年7月、地震の発生を監視するため、着陸機を低電力モードに切り替えた。NASAは2022年末までインサイトの 監視を継続したが、探査機は2回連続で通信に失敗した。[ 27 ]
科学的背景 アポロ11号の地震計、1969年
地震の振動 火星内部インフォグラフィック火星探査機インサイト(2022年5月17日)
両方のバイキング 宇宙船は着陸船に地震計を搭載しており、1976年には着陸船のさまざまな操作と風からの振動が検出された。[ 43 ] しかし、バイキング1号 着陸船の地震計は適切に展開されず、ロック解除されなかったため、ロックされた地震計は動作できなかった。
バイキング2号の 地震計はロックが解除され、作動してデータを地球に送信しました。[ 44 ] [ 45 ] 1つの問題は、他のデータを考慮することでした。ソル80に、バイキング2号の 地震計がイベントを検出しました。[ 45 ] 同時に風のデータは記録されていなかったため、データが地震イベントを示しているのか、突風を示しているのかを判断できませんでした。他の欠落データは、他の振動源を除外するために役立ちました。[ 45 ] 他の2つの問題は、着陸機の位置と、火星の一定レベルの風がバイキング2号の 地震計の感度を失わせたことです。[ 45 ] これらの問題やその他の問題を克服するために、インサイトには他の多くのセンサーがあり、火星の表面に直接設置され、風防も付いていました。
困難にもかかわらず、バイキング2号の地震計の測定値は、 バイキング2 号着陸地点における火星の地殻 の厚さを14~18km(8.7~11.2マイル)と推定するために使用されました。 [ 46 ] バイキング2号の 地震計は、気象学的結果を補完する火星の風による振動を検出しました。[ 46 ] [ 47 ] 前述の火星地震 の可能性の候補はありましたが、決定的なものではありませんでした。風のデータはそれ自体有用であることが証明され、データの限界にもかかわらず、広範囲にわたる大規模な火星地震は検出されませんでした。[ 48 ]
地震計は1969年の アポロ11号 を皮切りに、アポロ12号 、14号 、15号 、16号 の各ミッションでも月面に残され、月震 の発見など、月の地震学 に多くの知見をもたらしました。[ 49 ] [ 50 ] 1977年まで運用されていたアポロ地震観測網は、リヒタースケール で最大5.5の月震を少なくとも28回検出しました。[ 51 ]
インサイトミッションの目的の一つは、地球、月、火星の地震データを比較することだった。[ 52 ]
そうです、地震調査こそが、このミッションの真髄です。地震学は、私たちが知っているほぼすべてのこと、地球内部に関するあらゆる基本情報を得るために用いてきた手法です。アポロ時代にも、月内部の特性を理解し、測定するために地震学を用いていました。そこで私たちは、同じ手法を応用し、火星の地震や隕石の衝突によって発生する波を利用して、火星内部の深部、核に至るまで探査したいと考えています。
— 重力アシスト:火星とインサイト、 ブルース・バナード氏と(2018年5月3日)[ 52 ]
2022年5月4日、インサイト着陸船の地震計 によってマグニチュード5と推定される大きな火星地震が検出されました。 [ 53 ]
2023年10月25日、科学者たちはインサイトの情報をもとに、火星の地殻の下に放射能を帯びた マグマの海 が存在すると報告した。[ 54 ]
惑星の歳差運動 電波ドップラー測定はバイキング探査機 と、その20年後にマーズ・パスファインダー探査機 によって行われ、それぞれにおいて火星の自転軸が 推定された。これらのデータを組み合わせることで、20年間の自転軸の変化から歳差運動速度 を推定し、そこから火星の慣性モーメント を推定することができたため、コアの大きさが制限された。[ 55 ] インサイト による 地殻の厚さ、マントルの粘性、コアの半径と密度、そして地震活動の測定は、以前のデータと比較して3倍から10倍の精度向上をもたらすことが計画されていた。[ 56 ]
目的 インサイト 計画では、火星の深部を調査し、惑星と太陽系科学の基本的な問題、すなわち40億年以上前に太陽系内部の岩石惑星(地球を含む)を形成したプロセスを理解するために、火星に1機の静止着陸機を設置しました。 [ 1 ]
地球、火星、月の内部の比較(アーティストによる概念図) インサイト の 主な目的は、火星を形成した最も初期の進化の過程を調べることだった。火星の核 、マントル 、地殻 の大きさ、厚さ、密度、全体構造、さらに火星内部から熱が逃げる速度を調べることで、インサイトは 太陽系内部にあるすべての岩石惑星の進化の過程 を垣間見ることを目指していた。 [ 57 ] [ 1 ] 岩石の多い内部惑星は集積 から始まる共通の祖先を持っている。天体が大きくなるにつれて内部が熱くなり、核、マントル、地殻を持つ地球型惑星へと進化する。 [ 1 ] この共通の祖先にもかかわらず、それぞれの地球型惑星は後に、あまり解明されていない分化 の過程を経て形作られる。インサイト ミッションの目的は、この分化によって形成された惑星の構成要素、すなわち地球型惑星の核、マントル、地殻を測定することで、このプロセス、ひいては地球の進化についての理解を深めることであった。[ 1 ]
火星のインサイト着陸船(アーティストによる概念図) このミッションは、地震活動 があるかどうかを調べ、内部からの熱流量を測定し、火星の核 の大きさを推定し、核が液体か固体かを判断するように設計された。[ 58 ] このデータは、火星にとって初めてのものとなる。[ 56 ] また、頻繁な流星の空中爆発( インサイト で年間10~200件の検出可能)が、火星内部を探査するための追加の地震音響信号を提供すると予想された。[ 59 ] このミッションの2番目の目的は、地球物理学 、地殻活動、 火星への隕石衝突 の影響に関する詳細な研究を実施し、地球上のそのようなプロセスについての知識を提供することであった。地殻の厚さ、マントルの粘性、核の半径と密度、地震活動の測定により、現在のデータと比較して精度が3倍から10倍向上するはずである。[ 56 ] 無人着陸機が火星の地殻のこの深さを掘削したのはこれが初めてであった。
惑星形成の根源的なプロセスという観点から見ると、火星は地球型惑星の形成につながった初期の集積と内部 加熱のプロセスを経験できるほど大きく、かつそれらのプロセスの痕跡を留めているほど小さいため、最も詳細かつ正確な歴史的記録を保持していると考えられています。科学調査は2年間続く予定です。[ 1 ]
2021年3月、NASAは火星探査機イン サイトによる500回以上の火星地震 の測定に基づき、火星の核の大きさは1,810~1,860km(1,120~1,160マイル)で、地球 の核の約半分の大きさであり、以前考えられていたよりも大幅に小さく、より軽い 元素 でできた核であることを示唆していると報告した。[ 60 ]
2024年地下水発見 2024年8月、火星の岩石質外殻深部に液体の水の貯留層が発見されました。この発見は、NASAの火星探査機マーズ・インサイトが4年間にわたって火星深部で記録した振動(火星地震)のデータの新たな分析から得られました。分析の結果、火星の地殻の深さ約10~20kmに水の貯留層が存在することが明らかになりました。[ 61 ] [ 62 ]
推定によると、火星の地殻中央にある岩石の微細な亀裂や隙間には、火星表面の海を満たすのに十分な量の水が存在する可能性がある。研究によると、地下水は火星全体を1マイル(1.6キロメートル)の深さまで覆う可能性が高いという。[ 62 ]
デザイン インサイト着陸 船のアーティストによる想像図このミッションでは、2008年のフェニックス 火星着陸船をベースに設計をさらに発展させた。[ 63 ] インサイトは 太陽電池パネル で稼働していたため、2年(火星の 1年)の寿命で最大の電力を供給できるよう赤道近くに着陸した。[ 1 ] このミッションには、インサイトと同時に打ち上げられ、イン サイトと編隊 を組んで火星まで飛行するマーズキューブワン (MarCO)と呼ばれる2機の中継用超小型衛星が含まれていた。[ 64 ]
インサイト宇宙船の3つの主要な部分は、巡航段階 、突入・降下・着陸システム 、そして着陸機 であった。[ 1 ]
全体的な仕様 質量 巡航中の総重量:694 kg (1,530 lb) [ 2 ] 着陸機:358 kg (789 ポンド) [ 2 ] エアロシェル:189 kg(417ポンド)[ 2 ] エアロシェルの直径(バックシェルとヒートシールド):2.64メートル(8.67フィート)[ 2 ] 巡航段階:79 kg(174ポンド)[ 2 ] 推進剤および加圧剤: 67 kg (148 lb) [ 2 ] 中継探査機は別々に飛行したが、重量は1機あたり13.5kg(30ポンド)(2機あった)であった[ 2 ]。
着陸機の仕様 着陸機の質量: 358 kg (789 lb) [ 2 ] うち科学搭載物約50 kg。 火星の重さ(地球の0.376): [ 65 ] 1,320 N (300 lbf) ソーラーパネルを展開すると幅約6.0メートル(19.7フィート)。[ 2 ] サイエンスデッキの幅は約1.56メートル(5.1フィート)、高さは0.83~1.08メートル(2.7~3.5フィート)です(着陸後の脚の圧縮具合によって異なります)。[ 2 ] ロボットアームの長さは1.8メートル(5.9フィート)[ 2 ] 火星着陸時の着陸機の傾き:4° [ 66 ]
力 火星における様々な探査機によって生成された単一太陽エネルギーの比較(2018年11月30日) 電力は、展開時の直径がそれぞれ2.15メートル(7.1フィート)の円形ソーラーパネル 2枚によって発電されます。これらのパネルは、 InGaP / InGaAs / Ge 製のSolAero ZTJ三接合太陽電池セルで構成されており、 Orbital ATK UltraFlexアレイ上に配置されています。火星表面に着陸後、アレイは扇子 のように開いて展開されます。[ 67 ] [ 68 ]
ペイロード ラベルの付いた機器を備えたインサイト着陸船 HP3 モグラが火星に穴を掘るアニメーションインサイト の 着陸機搭載物の 総質量は50kg(110ポンド)で、補助ペイロードセンサースイート、カメラ、機器展開システム、レーザー反射鏡 などの科学機器と支援システムが含まれていた。[ 2 ]
インサイトは SEIS、HP3、RISEを用いた3つの主要な実験を実施した。 [ 71 ] SEIS は非常に感度の高い地震計で、振動を計測する。HP3は地表 下の熱特性を計測するための掘削プローブを使用する。[ 71 ] RISEは着陸機と地球上の無線通信機器を用いて火星の全体的な動きを計測し、火星の核の大きさや密度を明らかにする。
長さ2.4メートルの機器展開アームのテスト。SEISを展開している様子
。 2機のリレー型6Uキューブサットは、インサイト計画全体の一部であり、着陸機と同時に打ち上げられましたが、ケンタウルス上段(インサイトの打ち上げ時の第2段)に取り付けられていました。打ち上げ後、ケンタウルス上段から切り離され、着陸機とともにインサイトのメイン巡航段とは独立して火星まで惰性で移動しました。[ 92 ]
ツインランダー JPLは、 ForeSight と名付けられた実物大のエンジニアリングモデルも製作しました。これは、機器の展開の練習、HP3機器の新しい展開方法の試験、そして地震計のノイズを低減する方法の試験に使用さ れました。[ 93 ]
ミッション終了に伴い、テストベッドは廃棄され、その部品はJPLの火星サンプルリターン・キャンペーンに投入される火星サンプル回収着陸機(SRL) など、他のチームに提供され、それぞれのニーズに合わせて再利用されます。不要な部品はすべて保管されます。現時点では、ForeSightの修復や博物館への寄贈は計画されていません。[ 94 ]
火星への旅
打ち上げ 2018年2月28日、インサイトは C-17輸送機で デンバー のロッキード・マーティン・スペースビルからカリフォルニア州 のヴァンデンバーグ空軍基地 に輸送され、打ち上げ機に搭載された。[ 95 ] 着陸機は2018年5月5日に打ち上げられ、2018年11月26日19時54分頃(UTC)に火星に到着した。
インサイト とマルコを搭載した アトラスV ロケットがヴァンデンバーグ宇宙発射施設3-E から打ち上げられた。この宇宙船は、2018年5月5日午前11時05分(UTC)に、アトラスV401ロケット(AV-078)でヴァンデンバーグ空軍基地宇宙発射施設3-East から打ち上げられた。[ 15 ] これは、カリフォルニアから打ち上げられた最初のアメリカの惑星間ミッション であった。[ 96 ]
打ち上げはNASAの打ち上げサービスプログラム によって管理された。インサイト は当初、2016年3月4日に米国カリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地から アトラスV401 ロケット(直径4メートルのフェアリング、固体ロケット ブースター0基、エンジン1基のセントール )で打ち上げられる予定だったが[ 96 ] 、SEIS装置の真空漏れのため2015年12月に中止された[97]。[ 98 ] [ 99 ] 再 スケジュール さ れた打ち上げ期間は2018年5月5日から6月8日までであった。
打ち上げロケットの主なコンポーネントは次のとおりです。
コモンコアブースター この打ち上げでは追加の固体ロケットブースターは使用されなかった。 リレーキューブサットを搭載したケンタウロス ペイロードフェアリング内のInSight 火星への旅は、11月26日の着陸までに4億8400万キロメートル(3億100万マイル)を6.5ヶ月かけて行われた。[ 15 ] [ 19 ] 着陸成功後、2年間(火星の 1年強)の主要ミッションの一環として、3ヶ月に及ぶ展開フェーズが開始された。[ 100 ] [ 101 ]
クルーズ 2018年5月5日から2018年11月26日までのインサイト の 軌道を示すアニメーション: 洞察力 ・ 地球 ・ 火星 2018年5月5日に地球から打ち上げられた後、6.5ヶ月かけて惑星間空間を4億8400万km(3億100万マイル)を飛行し、同年11月26日に着陸した。[ 15 ] [ 19 ]
インサイトの巡航段階は時速1万キロメートル(時速6,200マイル)の速度で地球を出発した。[ 1 ] MarCo探査機は第2段のセントールブースターから切り離され、インサイトの巡航段階とは独立して火星へ向かったが、すべて同時に打ち上げられた。
火星への巡航中、インサイトの巡航段階では数回のコース調整が行われ、最初の調整(TCM-1)は2018年5月22日に実施された。[ 1 ] 着陸機を搭載した巡航段階には、太陽電池パネル、アンテナ、スタートラッカー、太陽センサー 、慣性測定装置 などの技術が搭載されている。[ 1 ] スラスタは実際にはインサイト 着陸機自体に搭載されているが、関連するロケットを宇宙空間に放出できるようにシェルに切り欠きが設けられている。[ 2 ]
最終的な進路修正は着陸前日の2018年11月25日に行われました。[ 102 ] 火星の大気圏に接触する数時間前、巡航段階は2018年11月26日に投棄されました。[ 102 ]
進入、降下、着陸2018年11月26日19時53分頃(UTC)、ミッションコントローラーは火星キューブワン(MarCO)衛星を介して 、 探査機がエリシウム平原 に着陸したことを知らせる信号を受信しました。[ 16 ] [ 15 ] [ 17 ] [ 19 ] 着陸後、ミッションは3か月かけて地球物理学的科学機器を展開し、運用を開始しました。[ 100 ] [ 101 ] その後、2年間の予定で火星を観測するミッションを開始しました。[ 1 ]
火星の大気圏に突入した時の宇宙船の質量は1,340ポンド(608kg)であった。[ 103 ] インサイトの着陸には3つの主要な段階があった。[ 103 ]
突入: 巡航段階から分離した後、エアロシェル は大気圏に突入し、火星の大気中の空気と塵の影響を受けます。 パラシュート降下: 一定の速度と高度に達するとパラシュート が展開され、着陸機の速度がさらに低下します。 ロケットの降下: 地面に近づくとパラシュートが放出され、着陸機はロケット エンジンを使用して着陸前に着陸機の速度を落とします。 着陸シーケンス: [ 102 ]
2018 年 11 月 25 日、EDL 前の最終的なコース修正。 2018年11月26日、巡航段階は大気圏突入前に切り離された。 数分後、着陸機を載せたエアロシェルは時速 12,300 マイル (19,800 キロメートル/時) で火星の上層大気に接触します。 この時点では火星の80マイル(130 km)上空にあり、数分以内に着陸しますが、多くの段階を経ます。[ 103 ] エアロシェルは降下中に 1,500 °C (2,730 °F) まで加熱されます。 高度 385 m/s (1,260 ft/s)、地上約 11,100 m (36,400 ft) でパラシュートが展開されます。 数秒後、熱シールドが着陸船から切り離されます。 着陸脚が伸びた。 着陸レーダーを起動しました。 バックシェルは、高度 1,100 メートル (3,600 フィート) で約 60 メートル/秒 (200 フィート/秒) の速度で投棄されました。 着陸ロケットが始動しました。 地面から約 50 メートル (160 フィート) で定速モードになります。 約 5 mph (8.0 km/h) で地面に接近します。 着陸 - 着陸機の 3 本の脚にはそれぞれ地面との接触を検出するセンサーが付いています。 着陸時には降下ロケットは停止されます。 水上作戦を開始する。 着陸機の質量は約358kg(789ポンド)[ 2 ] ですが、火星の重力は地球の0.376 [ 65 ] の、地球上の135kg(298ポンド)の物体と同等の重さしかありません。
着陸前に分離するインサイトの巡航段階と着陸機のイラスト
NASAのインサイト着陸機が火星の表面に着陸しようとしている様子を再現した画像
2018年11月26日(着陸日//ソル0)に火星探査機搭載用カメラ(ICC、左)と搭載用カメラ(IDC、右)から撮影された火星表面の
ファーストライト
スラスターによって作られたピット(色補正なしでコントラストを強調)
2018年11月26日、インサイトはエリシウム平原に着陸することに成功した。[ 16 ]
着陸から数時間後、NASAの2001年火星探査 機オデッセイは、インサイト の 太陽電池パネル が正常に展開し、毎日のバッテリー充電に十分な電力を生成していることを示す信号を中継しました。オデッセイはまた、 インサイト の 着陸地点を示す2枚の画像も中継しました。 [ 104 ] 3D画像を作成するために、さらにステレオ ペアの画像が取得され、インサイトは 地表で熱探査機と地震計を設置するのに最適な場所を見つけることができました。その後数週間にわたり、インサイトは 着陸地点の健全性指標を確認し、気象と気温の両方の状況を監視しました。[ 100 ]
着陸地点 MRO から見たインサイト着陸機(2019年9月23日)
インサイト着陸船 – パノラマ(2018年12月9日)
火星探査機インサイトが計画している着陸 楕円軌道を調査するために、 HiRiseが火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービター に搭載した画像フットプリント。東から西にかけてのスケールは約160 km(100マイル)。
インサイトの 最終着陸地点(赤い点)(2018年12月13日)
NASAのインサイト着陸機が火星の表面に機器を展開した後のアーティストの想像図
NASAのインサイト宇宙船は、火星に着陸した翌日の2018年11月27日にロボットアームを外した。
火星探査機インサイト − 着陸地点の鮮明画像(レンズカバー開放)(
ICC ;2018年11月30日)
インサイトのパラシュート、着陸機、シールド(2018年12月11日)
インサイトのパラシュート、着陸機、シールド(2018年11月26日)
インサイト の 科学的目標は火星の特定の地表特性とは関係がないため、着陸候補地は実用性に基づいて選定されました。候補地は、太陽電池パネルに年間を通して十分な日光を供給できる火星の赤道付近であること、着陸時の大気圏離脱 (EDL) 中に十分な大気ブレーキを作用させることができる標高が低いこと、着陸時のトラブル発生の可能性を低減できる平坦で比較的岩石が少ないこと、そして熱流プローブが地表に深く浸透できるほど柔らかい地形であることが求められました。
これらの要件をすべて満たす最適な地域はエリシウム平原 であり、当初の着陸候補地22か所はすべてこの地域に設定された。[ 105 ] 赤道上で標高が低い他の2つの地域、イシディス平原 とマリネリス峡谷 は岩が多く、さらにマリネリス峡谷は勾配が急すぎるため安全に着陸できない。[ 7 ]
2013年9月、当初の22の着陸候補地は4つに絞り込まれ、火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターが 4つの候補地それぞれについて詳細な情報収集を行い、最終決定が下されました。[ 7 ] [ 106 ] 各着陸地点は、約130×27km(81×17マイル)の着陸楕円 で構成されています。 [ 107 ]
2017年3月、ジェット推進研究所 の科学者たちは着陸地点が選定されたと発表した。着陸地点はエリシウム平原西部、北緯4.5度、東経135.9度 に位置する。[ 108 ] 着陸地点は、キュリオシティ 探査車が 活動しているゲール・クレーター から約600km北に位置する。[ 109 ] 北緯4度30分 東経 135度54分 / / 4.5; 135.9 (インサイト 着陸地点 )
2018年11月26日、探査機は着陸地点に無事着陸し、[ 16 ] 、2018年12月初旬にはインサイト 着陸機とEDLのコンポーネントが火星表面の宇宙から撮影された。[ 110 ] 画像から着陸機の正確な位置が判明した:北緯4.5024度、東経135.6234度 [ 9 ] 。北緯4度30分09秒 東経 135度37分24秒 / / 4.5024; 135.6234
水上作戦 2018年11月26日、NASAはインサイト 着陸機が火星に無事着陸したと報告した。気象観測スイート(TWINS )と磁力計は稼働しており、地球物理学的科学機器の展開と運用開始まで約3ヶ月を要した。[ 100 ] [ 101 ] 着陸後、数時間かけて塵が静まるまで待機し、その間に太陽電池アレイモーターのウォーミングアップが行われ、その後太陽電池パネルが展開された。[ 111 ] [ 70 ] [ 100 ] その後、着陸機はシステムの状態を報告し、いくつかの画像を取得した後、火星での最初の夜に向けてスリープモード に移行した。火星での最初のソルでは、火星の1日( 「ソル」 と呼ばれる)あたり4.6キロワット時の太陽光発電量という新記録を樹立した。[ 70 ] この量は、運用をサポートし、センサーを展開するのに十分な量である。[ 112 ]
計測コンテキストカメラによる地震計展開アニメーション
地震計上に展開された風と熱のシールド(Sol 110)
着陸機(緑)とシールド(白い点) – 宇宙から見た図(2019年2月4日)
2018年12月7日、インサイトは SEISを使って火星の風の音を録音しました。SEISは人間の可聴範囲内の振動(ただしかなり低い音(サブウーファーのような音))を録音することができ、その音は地球に送信されました。[ 114 ] これは、過去2回の試みの後、火星の風の音が聞かれた初めてのことでした[ 114 ] 。 [ 115 ]
2018年12月19日、SEIS機器はロボットアームによって着陸船の隣に火星表面に展開され、[ 113 ] 2019年2月4日に稼働を開始しました。[ 116 ] 地震計が完全に稼働した後、熱プローブ機器は2019年2月12日に配置されました。[ 117 ] [ 118 ]
2019年4月、NASAは火星探査 機インサイトが最初の火星地震 を検出したと報告した。[ 119 ] [ 120 ]
2019年9月、研究者らはインサイトが 原因不明の磁気パルス と磁気振動 を発見したと報告した。[ 121 ]
2020年2月24日、インサイトによる過去1年間の研究の要約が発表され、火星では活発な地震、砂塵旋風、磁気パルスが発生していることが示唆されました。[ 122 ] [ 123 ]
InSight の ロボットアームが太陽電池パネルのほこりを除去します。(動画; 0:08; 2021 年 5 月 22 日)
2020年2月、NASAの火星探査機インサイトから収集された新たなデータによると、着陸地点の火星の磁場はこれまで考えられていたよりも約10倍強く、急速に変動していることが判明した。[ 124 ] [ 125 ]
2021年初頭、インサイトチームは、インサイトの地震計を用いて火星2020 ミッションの到着を検知しようとすると発表した。火星2020の突入、降下、着陸 シーケンスからの信号を着陸前にモデル化した結果、潜在的な信号の発生源として最も可能性が高いのは、探査機の巡航質量バランス装置が約4000 m/sの速度で火星の表面に衝突した際に発生する衝撃であることが示唆された。 [ 126 ] [ 127 ] パーサヴィアランス・ローバー の着陸成功直後、NASAはインサイトによって着陸が検知されなかったと発表した。これは、火星の地震効率が3%未満であることを示すのに役立った。[ 128 ]
2021年4月12日、インサイトの太陽電池パネルが 火星の塵 で満たされたため、緊急休止状態に入ったと報じられた。[ 129 ]
4月14日、着陸機は冬眠から目覚め、画像の送信を開始した。[ 130 ]
2021年5月3日、インサイトはロボットアームを使って太陽電池パネルの横に砂を撒きました。インサイトチームは、砂が吹き飛ばされて太陽電池パネルに触れ、塵の粒子が付着してから太陽電池パネルから離れるのを待ちました。砂の撒き散らしにより、1ソルあたり30ワット時の発電量増加が見られました。[ 131 ]
2021年7月、火星の内部構造を研究した3本の論文が発表されました。地震計のデータは、火星の中心部が溶融状態にあることを裏付けています。火星の地殻は予想よりも薄く、2層または3層の層構造になっている可能性があります。[ 132 ]
2022年1月、インサイトは、その地域で発生した局所的な砂嵐 により太陽光が減少したため、セーフモード に移行しました。セーフモード中は、必須機能を除くすべての機能が停止しました。2022年1月19日にセーフモードが解除され、通常の運用を再開しましたが、その間、すべての科学機器は停止したままでした。[ 133 ]
2022年5月現在、インサイトは1,313回の火星地震を記録している。[ 53 ]
地震計(SEIS)、無線実験装置(RISE)、気象計(TWINS)は、着陸機の火星表面ミッションが2年間延長され、2022年12月末まで稼働を続けている。[ 134 ] ミッションが中止された理由は、塵の蓄積により太陽電池パネルの発電量が不十分になったためである。[ 27 ]
2024年8月、火星の岩石質外殻深部に液体の水の貯留層が発見されました。この発見は、赤い惑星の深部で4年間にわたって記録された振動(火星地震)を記録した地震計データの新たな分析から得られました。[ 135 ] [ 136 ]
熱流と物理的特性パッケージ 2019年2月28日、火星表面の熱流・物理的特性パッケージ 探査機(モル )が掘削を開始しました。探査機と掘削機は最大5メートル(16フィート)の深さまで掘削する予定でしたが、実際にはわずか0.35メートル(1.1フィート)、つまり格納構造物の4分の3ほどしか掘削できませんでした。幾度もの試行を経て、この掘削作業は2021年1月に失敗として断念されました。
「ピン留め」はほくろを埋めるのに役立ちます。(2019年10月17日)
モグラが作った穴から部分的に抜け出しました。(2019年10月26日)
インサイト着陸船がスコップを使ってHP3モルの後ろのキャップを押して いる
2019年10月、JPLの研究者たちは、火星の土壌は掘削に必要な摩擦力を提供しないため、モグラは深く掘るのではなく、跳ね回って周囲に広い穴を掘るという結論に至った。彼らは「ピンニング」 と呼ばれる手法を試みた。これは、スコップの側面をモグラのいる場所に押し付け、穴の壁の側面を固定して摩擦を高める手法である。[ 137 ] ピンニングは当初成功したが[ 138 ] 、数週間後にモグラは穴から引き戻された。これは、モグラの下に土壌が堆積していることを示唆している。[ 139 ] [ 140 ]
2020年2月、研究チームはスコップをほくろの裏蓋に直接押し付けるリスクを再評価し、その手順は許容できると判断した。
2020年6月、研究チームはモグラがついに地下に潜り込み、設計通りに掘れたかどうかを評価中であると報告した。[ 142 ] 2020年7月9日、2020年6月20日に撮影された画像にモグラが再び跳ねている様子が写っていることが明らかになった。これは、モグラが摩擦力を十分に発揮できず、深く掘ることができなかったことを示している。提案された解決策の一つは、穴の一部を土で埋めて摩擦力を高めるというものだった。[ 143 ]
火星探査機インサイト - 「モグラ」 - 最後の努力(2021年1月9日)
2020年8月までに、作戦チームはスコップを使ってモグラの背中を押し、穴をさらに深く掘るのを補助することで、ある程度の進展を見せました。スコップは、部分的に水没していたモグラの穴を埋めるために使用され、初めて完全に埋めることに成功しました。作戦チームは、モグラがスコップの助けを借りて、自力でさらに深く地表を掘れるようになることを期待していました。[ 144 ]
2021年1月14日、科学チームが着陸地点の土壌特性が探査機の設計目的に適合しないと判断したことを受け、ミッションの熱探査機部分の終了が宣言されました。チームは約2年間にわたり、モグラを土壌に潜らせるために様々な対策を試みましたが、結局成功しませんでした。土壌と探査機の間の摩擦は、モグラが土壌を突き破るには不十分だったのです。2021年1月9日には、探査機をさらに深く掘り下げる試みが再度行われました。これらも失敗に終わったため、探査機を現状のまま残し、それ以上深く掘る試みは終了しました。
モグラはあらゆる補助手段を用いて、完全に地中に潜り込みました。モグラの先端は火星の地表から2~3センチメートル下にあります。意図した科学的測定を行うには、モグラは少なくとも3メートル深く掘る必要がありました。そのため、モグラは意図した科学的成果を得ることができませんでした。
しかし、モグラの活動は、インサイトの土壌、火星での発掘や掘削、そしてミッション前には計画されていなかった方法でロボットアームを使用したモグラ救助活動を通じて、着陸機のロボットアームの操作について有用で興味深い結果を生み出しました。[ 134 ]
MarCO宇宙船 Mars Cube One (MarCO) の飛行ハードウェア (折りたたんだ状態)
インサイト の 着陸時にデータを中継するマルコ・キューブサット(アーティストによる概念図)
マーズ・キューブ・ワン(MarCO)宇宙船は、 インサイト・ ミッションに便乗した2機の6Uキューブサット で、深宇宙でのキューブサットのナビゲーションと耐久性をテストし、探査機の突入、降下および着陸 (EDL)段階中にリアルタイム通信(光速で8分間の遅延)の中継を支援しました。 [ 101 ] [ 145 ] [ 146 ] 2機の6Uキューブサットは、MarCO AとBと呼ばれ、同一のものです。[ 147 ] これらはインサイト と同時に打ち上げられましたが、宇宙に到達後すぐに分離され、[ 148 ] 着陸機の両側に並んで冗長性を確保するために2機で飛行しました。[ 64 ] これらは軌道には入りませんでしたが、ミッションのEDL段階で火星を通過し、インサイト の テレメトリをリアルタイムで中継しました。[ 149 ] [ 150 ] MarCO宇宙船の成功は、キューブサット・プラットフォームが深宇宙ミッションに利用できることを証明し、同様の性質を持つ将来のミッションの技術実証として役立つことに貢献した。2019年2月5日、NASAはキューブサットが音信不通となり、今後再び連絡が取れる可能性は低いと報告した。[ 151 ]
チームと参加 NASAチームはインサイト 着陸機が火星に着陸した際に歓声を上げた。(2018年11月26日)[ 16 ] インサイトの 科学・工学チームには、様々な分野、国、組織の科学者やエンジニアが参加しています。インサイト に配属された科学チームには、米国、フランス、ドイツ、オーストリア、ベルギー、カナダ、日本、スイス、スペイン、ポーランド、英国の研究機関の科学者が含まれています。[ 155 ]
火星探査ローバーの プロジェクト科学者であるW・ブルース・バナード氏は、インサイト・ ミッションの主任研究員 であり、SEIS装置の主任研究員でもある。[ 156 ] スザンヌ・スムレカー 氏は、惑星の熱進化を研究対象とし、他の惑星の熱特性と熱流を測定するための装置の広範な試験と開発を行っており、[ 157 ] インサイト の HP3装置 の主任研究員である。RISEの主任研究員は、JPLのウィリアム・フォークナー氏である。[ 2 ] SEIS装置の主任研究員はIPGPのフィリップ・ログノネ氏、HP3装置の主任研究員はDLR惑星研究所のティルマン・スポーン氏である。インサイト・ ミッションチームには、プロジェクトマネージャーのトム・ホフマン氏と副プロジェクトマネージャーのヘンリー・ストーン氏も含まれている。[ 155 ]
主な協力機関および団体は以下のとおりです。[ 85 ]
JPLのInSightチーム
名前チップ NASAは広報活動の一環として、一般の人々が自分の名前をインサイト に乗って火星に送ることができるプログラムを組織しました。打ち上げが遅れたため、2回の登録が行われ、合計240万人の名前が登録されました。[ 158 ] [ 159 ] 2015年には826,923人の名前が登録され[ 160 ] 、2017年にはさらに160万人の名前が追加されました。[161] 電子ビームを使用して、人間の髪の毛の幅(1μm)のわずか1/1000 の 文字を 8mm ( 0.3インチ )のシリコン ウェハーにエッチング し ました 。 [ 160 ] 最初 のチップは2015年11月に着陸機に取り付けられ、2番目のチップは2018年1月23日に取り付けられまし た 。 [ 160 ] [ 161 ]
160万人の名前が刻まれた2つ目の名前チップは、 2018年1月にインサイト に設置された。
ギャラリー
参照
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外部リンク インサイト NASA – インサイトミッションインサイト NASA – インサイトのRAW画像インサイト NASA – (ビデオ/03:31; 2018年11月18日; 詳細)インサイト NASA – (ビデオ/01:38; 2018年11月26日; 着陸)インサイト NASA – (ビデオ/01:39; 2018年12月1日; 風の音)インサイト NASA – (ビデオ/02:48; 2019年7月19日; MarsQuakes)火星の天気 :インサイト