米国航空宇宙局(NASA)は2019年2月14日、火星探査車「オポチュニティ」の運用を終了すると発表した。

オポチュニティは、火星で発生した巨大な砂嵐の影響で、2018年6月10日から通信ができなくなった。以来、復旧に向けた努力が続いていたが、見込みがなくなったことから、運用終了が決定された。

探査期間は約15年間にわたり、姉妹機の「スピリット」とともに、火星の科学と宇宙工学など、さまざまな分野で大きな成果を残した。

  • マーズ・エクスプロレーション・ローバー

    マーズ・エクスプロレーション・ローバーの想像図 (C) NASA/JPL

マーズ・エクスプロレーション・ローバー

オポチュニティ(Opportunity)は、姉妹機「スピリット(Spirit)」とともに、NASAの「マーズ・エクスプロレーション・ローバー(MER)」計画で開発された火星探査車である。開発、製造、そして運用は、カリフォルニア工科大学のジェット推進研究所(JPL)が担当した。

NASAは、1996年に打ち上げた「マーズ・パスファインダー」計画で、火星に着陸したうえに、小さな探査車「ソジャーナ」を走行させ、探査することに成功。人類初の火星探査車が誕生した。それに続く新たな火星探査車として、1995年に立ち上がったのが、MER計画だった。

MERは、そもそも火星探査車が実現できるのかという実験機の要素が強かったソジャーナとは異なり、より本格的な探査を目的としていた。そのため、「過去、あるいは現在の火星に水があるかどうかを調べる」、「火星の気候、地質を調べる」、「将来の有人探査に向けた知見を集める」といった科学的目標が定められていた。

ローバーの質量は185kgで、太陽電池を広げた際の大きさは、一般的な家庭にあるキッチン・テーブルほどになる。上部には大きなマストがあり、その先端にはパノラマ・カメラを搭載する。

また、前部にはロボット・アームがあり、火星の岩石や土壌を詳細に見るための顕微鏡カメラや、鉱物の組成や量を調べるメスバウアー分光計、土壌の元素を調べるアルファ粒子X線スペクトロメーター、そして分析のため、岩石の表面などを削って新鮮な状態にするための研磨装置が装備されている。これらは十徳ナイフのように切り替えて使うことができるようになっている。

ローバーは打ち上げ時、「突入・降下・着陸システム(Entry, Descent, & Landing System)」の内部に搭載される。火星大気への突入や降下、そして着陸はこのシステムが担う。さらに、地球から火星までの航行を担う巡航段(Cruise Stage)も搭載している。

ちなみにローバーの設計は、開発が中止された「マーズ2001ランダー」から流用され、また着陸システムや巡航段は、マーズ・パスファインダーから発展させたものであるなど、基本的にはNASAの"遺産"が多く活用されている。

MERは、MER-AとMER-Bの2機が製造され、その後公募により、MER-Aにはスピリット、MER-Bにはオポチュニティという名前が与えられた。

そして2003年6月10日にスピリットが、また7月7日にはオポチュニティが打ち上げられ、火星に向かう軌道に投入。スピリットは2004年1月4日に、火星の赤道付近、「グセフ・クレーター」内の南緯14.5度、東経175.4度の地点への着陸に成功。オポチュニティも同25日に、「メリディアニ平原」内の南緯1.95度、東経354.4度の地点への着陸に成功した。

  • オポチュニティ

    着陸機から発進した直後のオポチュニティから撮影された画像 (C) NASA/JPL

ローバー、火星を駆け回る

MERの設計寿命は90日ほど、走行可能距離は1kmほどと見積もられていた。しかし、スピリットもオポチュニティも予想以上に活動を続け、半年を超えても、さらに1年を超えても探査が続いた。

スピリットは5年目の2009年4月に、砂地に車輪が取られ、身動きが取れなくなった。ここまでの走行距離は8kmにも達した。その後も静止しての定点観測が続いたが、スピリットのいる場所が火星の冬に入ると、太陽電池の発電量が低下。ヒーターで車体内の温度を保てなくなり、探査機は-100℃の極寒にさらされることになった。

そして2010年3月には通信ができなくなり、復旧が試みられたものの実らず、5月25日をもってミッション終了が宣言された。

一方、オポチュニティは、2005年に前輪のステアリングが故障したり、ヒーターが故障したりといった不運に見舞われたものの、元気に活動を続けた。2015年には、フラッシュメモリーが故障し、2017年にはもう一方の前輪のステアリングを失いもしたが、運用を工夫することで乗り切り、2018年には14年目に突入した。

  • オポチュニティ

    オポチュニティが2014年に撮影した自撮り画像。太陽電池の上に砂が降り積もっているのがわかる (C) NASA/JPL

しかし、2018年5月31日ごろ、火星で大規模な砂嵐が発生し、火星の大部分を覆うほどにまで成長した。これほどの規模の砂嵐が観測されたのは2007年以来、11年ぶりのことで、さらに観測史上最大級の大きさにまで成長した。

このとき、オポチュニティは、メリディアニ平原の「忍耐の谷(Perseverance Valley)」と呼ばれる領域を探査していたが、運悪くそこは砂嵐のど真ん中に位置していた。火星は大気密度が低いため、大嵐でもオポチュニティが吹き飛ばされることはない(つまり映画「オデッセイ」の冒頭のシーンのようなことは実は起こらない)。しかし、大気中に舞い上がった砂のせいで、太陽光が遮られてしまい、発電ができなくなる。

そこで、大半の機器の電源を落とし、地球との通信も中断。ときおりコンピューターとセンサーを立ち上げて、発電量の確認を行う運用に入り、嵐が過ぎ去るのを待った。

オポチュニティからの通信は、2018年6月10日を最後に途絶えた。砂嵐を無事にやり過ごすことができれば、探査を再開できる見込みもあった。しかし、バッテリーが完全に放電したり、砂が機器の内部に入ったりして故障するか、あるいは砂埃が太陽電池の上に降り積もって発電できなくなれば、運用を終了せざるを得ない。

その後、季節が流れ、砂嵐は収まった。運用チームは、太陽電池に降り積もっているはずの砂が風で吹き飛ばされ、ふたたび発電が行われ、そして再起動することを期待し、オポチュニティへの呼びかけを続けた。再起動を促すコマンドは、じつに1000回以上も送信された。しかし、通信は一向に返ってこなかった。

そして2019年2月13日、NASAは復旧を諦め、ミッションの終了を宣言した。

着陸から通信が途絶えるまでの稼働時間は約14年半、走行距離は45kmと、フルマラソンの距離を超えた。いつか人類が訪れ、その亡骸を拾い上げ、記念碑を建てるであろうその日まで、オポチュニティは忍耐の谷に眠り続けることになる。

  • エンデバー・クレーター

    オポチュニティが2014年に撮影した、エンデバー・クレーターの縁からの画像。火星の大地と、そこに刻まれた車輪の跡が印象的(なお、車輪の跡を強調するために色は加工してある) (C) NASA/JPL