探査機で探る火星探査機で探る火星

中村正人中村正人文部科学省宇宙科学研究所文部科学省宇宙科学研究所

日本の火星探査機日本の火星探査機 プラネットプラネット BB 計画計画

立案は１９９３年ごろ立案は１９９３年ごろ プラネットプラネット AA はは 19851985

年ハレー彗星へ年ハレー彗星へ プラネットプラネット CC はは 20082008

年金星へ年金星へ １９９８年７月４日１９９８年７月４日

打ち上げ打ち上げ 「のぞみ」と命名「のぞみ」と命名

火星の何を調べるのか？火星の何を調べるのか？ 太陽からの風と火星の大気がぶつか太陽からの風と火星の大気がぶつか

り合って、どの様にして大気が宇宙り合って、どの様にして大気が宇宙空間に逃げ出していくか？空間に逃げ出していくか？

⇒⇒ 　太陽風と火星大気の相互作用　太陽風と火星大気の相互作用

太陽からの風とは？太陽からの風とは？

X 線で見える太陽

目で見える太陽

バリアーとしての地球磁場バリアーとしての地球磁場

磁気圏

太陽風

太陽風はプロトン（正の電気を帯びた粒子）と電子（負の電気を帯びた粒子）＝プラズマの流れ

火星における酸素イオンビームの生成（ソビエト連邦フォボス探査機の

観測）

軌道上ののぞみ

衛星の組立

推進器の組み付け

内部機器とりつけ

太陽電池パドル取

付

試験（１）試験（１）

衝撃試験

スピン試験

試験（２）試験（２）

熱真空試験 磁気シールド試験

ネームプレートネームプレート

アルミ板２０枚に名前 ( ２７０、６９４人全員分 ) が焼き付けられた

完成完成

ＭＩＣＭＩＣ（（ Mars Imaging CameraMars Imaging Camera ））

可視光のカメラ可視光のカメラ ＭＩＣは、火星大気のＭＩＣは、火星大気の

グローバルな変化を調グローバルな変化を調べるべる

たとえば、ダスト・スたとえば、ダスト・ストームの成長、ダストトームの成長、ダストや薄い霞のような雲にや薄い霞のような雲による大気の透明度の変よる大気の透明度の変化、雲の特徴の変動、化、雲の特徴の変動、極冠の消長、極域に発極冠の消長、極域に発生する霧の発達と厚さ生する霧の発達と厚さなどなど

ＭＧＦＭＧＦ（（ Magnetic Field Magnetic Field MeasurementMeasurement ：磁場計測器）：磁場計測器）

火星周辺の磁場を計測火星周辺の磁場を計測 アメリカの火星探査機マアメリカの火星探査機マ

ーズ・グローバル・サーーズ・グローバル・サーベイヤーが火星には強いベイヤーが火星には強い局所的な磁場があるだけ局所的な磁場があるだけで、グローバルな固有ので、グローバルな固有の磁場はないように見える磁場はないように見えることを発見ことを発見

火星の昼側で太陽風プラ火星の昼側で太陽風プラズマと火星大気の圧力がズマと火星大気の圧力がバランスしている状況でバランスしている状況では、固有の磁場による圧は、固有の磁場による圧力が存在している？力が存在している？

粒子計測器粒子計測器ＥＳＡＥＳＡ（（ Electron Spectrum AnalyzerElectron Spectrum Analyzer ：電子：電子

エネルギー分析器）エネルギー分析器）１２ｅＶから１６ｋｅＶまでのエネルギー１２ｅＶから１６ｋｅＶまでのエネルギー領域で電子のエネルギー・フラックスを測領域で電子のエネルギー・フラックスを測定定

磁気圏と電離圏の構造の研究について貴重な情磁気圏と電離圏の構造の研究について貴重な情報を与え、また火星周辺の粒子加速や波動報を与え、また火星周辺の粒子加速や波動・粒子の相互作用のプロセスについても重・粒子の相互作用のプロセスについても重要な情報となる要な情報となる

ＩＳＡＩＳＡ（（ Ion Spectrum AnalyzerIon Spectrum Analyzer ：イオンエネ：イオンエネルギー分析器）ルギー分析器）電荷あたり１０ｅＶから１６ｋｅＶまでの電荷あたり１０ｅＶから１６ｋｅＶまでのエネルギー領域でのイオンのエネルギー・エネルギー領域でのイオンのエネルギー・フラックスを測定フラックスを測定

ＥＳＡの測定と同様に、磁気圏と電離圏の構造ＥＳＡの測定と同様に、磁気圏と電離圏の構造の研究について貴重な情報を与え、また火の研究について貴重な情報を与え、また火星周辺の粒子加速や波動・粒子の相互作用星周辺の粒子加速や波動・粒子の相互作用のプロセスについても重要な情報となるのプロセスについても重要な情報となる

XUVXUV 　＆　　＆　 UVSUVS ＸＵＶＸＵＶ（（ Extra Ultraviolet ScannerExtra Ultraviolet Scanner ：：

極端紫外光スキャナー）極端紫外光スキャナー）中性ヘリウムガスとヘリウムイオンで中性ヘリウムガスとヘリウムイオンで散乱された極端紫外線領域での太陽光散乱された極端紫外線領域での太陽光を観測する事によってことによって、を観測する事によってことによって、火星電離圏のヘリウムガスとヘリウム火星電離圏のヘリウムガスとヘリウムイオンの量と分布を調べるイオンの量と分布を調べる 中性ヘリウムガスの観測は、火星内部中性ヘリウムガスの観測は、火星内部

の活動、たとえば火山活動や水の循環の活動、たとえば火山活動や水の循環などについての情報を与えるなどについての情報を与える

ヘリウムイオンの測定は、ヘリウムガヘリウムイオンの測定は、ヘリウムガスのイオン化の過程やその電離圏からスのイオン化の過程やその電離圏からの脱出についての情報をもたらすの脱出についての情報をもたらす

ＵＶＳＵＶＳ（（ Ultraviolet Imaging Ultraviolet Imaging SpectrometerSpectrometer ：紫外線撮像分光計）：紫外線撮像分光計）波長１１５ｎｍから３１０ｎｍ（遠紫波長１１５ｎｍから３１０ｎｍ（遠紫外線から中間紫外線領域）の範囲の分外線から中間紫外線領域）の範囲の分光観測を行う光観測を行う 火星まわりの水素・酸素のコロナや、火星まわりの水素・酸素のコロナや、一酸化炭素などの昼間大気光を観測一酸化炭素などの昼間大気光を観測

火星大気の脱出のプロセスや進化を研火星大気の脱出のプロセスや進化を研究するために、Ｄ／Ｈ比（重水素／水究するために、Ｄ／Ｈ比（重水素／水素比）も測定素比）も測定

UV および EUV分光計による全天球地図

H

He

電波の観測電波の観測 ＰＷＳＰＷＳ（（ Plasma Waves and Plasma Waves and

SounderSounder ：プラズマ波動並びにサ：プラズマ波動並びにサウンダー観測装置）ウンダー観測装置）

トップサイド・サウンダーというトップサイド・サウンダーという方法によって、火星電離圏の構造方法によって、火星電離圏の構造を２０ｋＨｚから７ＭＨｚまでのを２０ｋＨｚから７ＭＨｚまでの周波数範囲で観測周波数範囲で観測

高周波のスペクトルを測定高周波のスペクトルを測定

ＬＦＡＬＦＡ（（ Low Frequency Plasma Low Frequency Plasma Wave AnalyzerWave Analyzer ： 低周波プラズマ： 低周波プラズマ波動計測器）波動計測器）

低周波帯のスペクトル（１０Ｈｚ低周波帯のスペクトル（１０Ｈｚから３２ｋＨから３２ｋＨ zz ）および波形）および波形（（ DCDC から１ｋから１ｋ HzHz ）を測定）を測定

電離圏プラズマと太陽風プラズマ電離圏プラズマと太陽風プラズマの直接の相互作用を支配するプラの直接の相互作用を支配するプラズマ波の特徴を調査ズマ波の特徴を調査

海外からの観測装置海外からの観測装置 ＴＰＡＴＰＡ（（ Thermal Plasma AnalyzerThermal Plasma Analyzer ：熱的プ：熱的プ

ラズマ分析器）ラズマ分析器）カナダカナダ 火星上層大気の熱的イオンの特性物理量、た火星上層大気の熱的イオンの特性物理量、た

とえば、ドリフト速度・温度・組成などを観とえば、ドリフト速度・温度・組成などを観測測

ＭＤＣＭＤＣ（（ Mars Dust CounterMars Dust Counter ：ダスト計測：ダスト計測器）器）ドイツドイツ この計測器は、宇宙空間のダスト粒子の速度この計測器は、宇宙空間のダスト粒子の速度

（測定レンジは（測定レンジは 1km/s - 70km/s 1km/s - 70km/s ）と質 量（測）と質 量（測定レンジは速度定レンジは速度 10km/s10km/s のダストで のダストで 5*10^-15 5*10^-15 -10^-10 g-10^-10 g ）を測定する。）を測定する。

最大の目的は、火星のダストリングの検出で最大の目的は、火星のダストリングの検出である。火 星の月で あるある。火 星の月で ある PhobosPhobos の軌道にはリの軌道にはリング状に、ング状に、 DeimosDeimos の軌道にはトーラス状にの軌道にはトーラス状にダストの粒子が分布している領域があると予ダストの粒子が分布している領域があると予測されているが、今回の測されているが、今回の MDCMDC で実際にダスで実際にダストを測 定し、その分布を明らか にする。またトを測 定し、その分布を明らか にする。またNOZOMINOZOMI が火星に到達する前の宇宙空間でも、が火星に到達する前の宇宙空間でも、小惑星や彗星から供給 されるダストや、太陽小惑星や彗星から供給 されるダストや、太陽系の外からやってくるダストの測定を継 続し系の外からやってくるダストの測定を継 続して行っている。て行っている。 1999 1999 年末までに年末までに 4040 個以上の個以上のダスト粒子を検出した。ダスト粒子を検出した。

ロケット組み立てロケット組み立て

2段目の輸送

ロケット打ち上げ角度設定

M-V-3M-V-3 打ち上げ打ち上げ

地球脱出スウィングバイにおけるバルブ故障！

火星への新しい軌道

世界の火星探査世界の火星探査

マリナーマリナー 4 4 最初に火星を訪れる最初に火星を訪れる

19641964 年年 1111 月月 2828 日打ち上げ日打ち上げ : : 19651965 年年 77 月月 1414 日フライバイ日フライバイ

搭載機器 搭載機器 宇宙ダスト計測器、太陽風プラズマ計測器、放射線、宇宙ダスト計測器、太陽風プラズマ計測器、放射線、宇宙線、磁場、カメラ 宇宙線、磁場、カメラ

19621962－－ 19731973 年の間に、年の間に、 NASANASA のジェット推進研究所のジェット推進研究所は、マリナーという名のは、マリナーという名の 1010 機の宇宙船を設計し建造機の宇宙船を設計し建造し、初めて金星、火星および水星へフライバイし、初めて金星、火星および水星へフライバイ

マリナーマリナー 33およびおよび 44 は火星の最初のフライバイを目指は火星の最初のフライバイを目指した同一の宇宙船した同一の宇宙船

月のクレータと同様のクレーターの発見月のクレータと同様のクレーターの発見 極冠の霜極冠の霜

マリナーマリナー 66 ＆＆ 7 7

打ち上げ打ち上げ19691969 年年 22 月月 2424 日日 (( マリナーマリナー 6) 6) 19691969 年年 33 月月 2727 日日 (( マリナーマリナー 7) 7) フライバイ フライバイ 19691969 年年 77 月月 3131 日日 (( マリナーマリナー 6) 6) 19691969 年年 88 月月 55 日日 (( マリナーマリナー 7) 7)

デジタルテープレコーダー、赤外線分光計およびデジタルテープレコーダー、赤外線分光計および放射計、紫外線分光計放射計、紫外線分光計

赤道および南極の上を通り過ぎて、火星の大気お赤道および南極の上を通り過ぎて、火星の大気および表面を分析 よび表面を分析

表面上の暗い特徴が運河でなかったことを示した表面上の暗い特徴が運河でなかったことを示した

マリナー９　初の火星オービタマリナー９　初の火星オービターー

打ち上げ 打ち上げ 19711971 年年 55 月月 3030 日日

到着 到着 19711971 年年 1111 月月 1313 日日

サイエンス機器サイエンス機器 : : 赤外線分光計および放射計、紫外線分光計赤外線分光計および放射計、紫外線分光計

到着時惑星全体を覆う大きな砂塵嵐が一か月継続到着時惑星全体を覆う大きな砂塵嵐が一か月継続 予想と異なる惑星表面の解明予想と異なる惑星表面の解明

巨大な火山、巨大な火山、 表面を横切る表面を横切る 4,8004,800 キロメータの壮大な峡谷キロメータの壮大な峡谷 古代の河床の痕跡古代の河床の痕跡 フォボスとデイモスという火星の月の最初のクローズアップフォボスとデイモスという火星の月の最初のクローズアップ

バイキング１＆２号　初めての火星バイキング１＆２号　初めての火星着陸着陸

打ち上げ打ち上げ : : 19751975 年年 88 月月 2020 日日 (( バイキングバイキング 1) 1) 19751975 年年 99 月月 99 日日 (( バイキングバイキング 2) 2) 到着到着 : : 19761976 年年 66 月月 1919 日日 (( バイキングバイキング 1) 1) 19761976 年年 88 月月 77 日日 (( バイキングバイキング 2) 2) 高解像度カメラ、水蒸気観測機、表面の熱測定 高解像度カメラ、水蒸気観測機、表面の熱測定

ランダー ランダー 着陸着陸 : : 19761976 年年 77 月月 2020 日日 (( バイキングバイキング 1) 1) 19761976 年年 99 月月 33 日日 (( バイキングバイキング 2) 2)

原子力電池によって長期間活動可能となった 原子力電池によって長期間活動可能となった 生物検出のためのガスクロマトグラフ生物検出のためのガスクロマトグラフ // 質量分析計、質量分析計、 XX 線蛍光分光線蛍光分光計、地震計、気象測定装置、ステレオカメラ、土壌の測定、火星の計、地震計、気象測定装置、ステレオカメラ、土壌の測定、火星の大気の組成 大気の組成

着陸地は着陸地は Chryse Planitia(Chryse Planitia( 金の平原金の平原 )) の西部斜面上（一号）ユートの西部斜面上（一号）ユートピアピア Planitia(Planitia( ２号） ２号）

火星表面のデータを集めるとともに生命の痕跡を探すミッション火星表面のデータを集めるとともに生命の痕跡を探すミッション 生命は見つからなかった生命は見つからなかった

マーズ・グローバル・サーベイマーズ・グローバル・サーベイヤーヤー

19961996 年年 1111 月月 77 日打ち上げ 日打ち上げ 19971997 年年 99 月月 1212 日到着日到着

高解像度カメラ、熱放射分光高解像度カメラ、熱放射分光計、レーザー高度計計、レーザー高度計 ; ; 磁力計磁力計 // 電子反射率計、ＵＳＯ 電子反射率計、ＵＳＯ

2020 年ぶりの火星ミッション 年ぶりの火星ミッション

19991999 年年 33 月から１火星年（月から１火星年（ 22地球年）火星全体の表面撮影地球年）火星全体の表面撮影

惑星の表面、あるいはその表惑星の表面、あるいはその表面の近くに、現在液体の水の面の近くに、現在液体の水の現在の源があるかもしれない現在の源があるかもしれないことを示唆する溝および土石ことを示唆する溝および土石流特徴を捉える 流特徴を捉える

マーズ・パスファインダーマーズ・パスファインダー 19961996 年年 1212 月月 44 日打ち上げ日打ち上げ ::

19971997 年年 77 月月 44 日到着日到着

パラシュートによって下りパラシュートによって下りた後エアバッグで着陸したた後エアバッグで着陸した 33 台のカメラ 台のカメラ 土の磁気特性を測定する磁力土の磁気特性を測定する磁力

計計 風向風速計風向風速計 大気の構造を測定する気象学大気の構造を測定する気象学

パッケージ パッケージ プロトン及びヘリウムイオンプロトン及びヘリウムイオン

によるによる XX 線分光計線分光計

20012001 マースオデッセイ マースオデッセイ

20012001 年年 44 月月 77 日発射日発射 : : 20012001 年年 1010 月月 2424 日到着 日到着 放射画像システム放射画像システム ((テミステミス )) 、、ガンマ線分光計ガンマ線分光計 (GRS) (GRS) 、放射、放射線測定装置線測定装置

惑星の表面の構成を決定し、水惑星の表面の構成を決定し、水および地面の下の氷を遠隔探査および地面の下の氷を遠隔探査

火星の地表面の下の炭酸塩の量火星の地表面の下の炭酸塩の量を調査→　海はあったかもしれを調査→　海はあったかもしれないが長くは続かなかったないが長くは続かなかった

2003 Mars Exploration Rover 2003 Mars Exploration Rover MissionMission

20032003 年年 77 月発射月発射 20042004 年年 11 月到着月到着 パノラマカメラ、小型の熱パノラマカメラ、小型の熱

放射分光計、メスバウアー放射分光計、メスバウアー分光計、アルファ粒子分光計、アルファ粒子 XX 線線分光計 分光計

パスファインダー探索車よパスファインダー探索車よりはるかに大きく一日にりはるかに大きく一日に 4040メータ移動可能メータ移動可能

液体の水の存在をはかる測液体の水の存在をはかる測定装置定装置

マースエクスプレスマースエクスプレス 20032003 年年 66 月打ち上げ月打ち上げ 20032003 年年 1212 月到着 月到着

高速中性粒子アナライザー、着陸船、高解像度ステレオ高速中性粒子アナライザー、着陸船、高解像度ステレオイメージャ、電波科学、レーダイメージャ、電波科学、レーダ // 高度計、赤外線分光計、高度計、赤外線分光計、フーリエ分光計、紫外線・赤外線大気の分光計 フーリエ分光計、紫外線・赤外線大気の分光計

ＥＳＡ（ヨーロッパ宇宙機関）の衛星＋ランダーＥＳＡ（ヨーロッパ宇宙機関）の衛星＋ランダー 搭載された搭載された 77台の科学機器が火星の大気、惑星の構造お台の科学機器が火星の大気、惑星の構造お

よび地質学を研究よび地質学を研究 着陸船は、チャールス・ダーウィンのビーグル号にちな着陸船は、チャールス・ダーウィンのビーグル号にちなんでビーグルんでビーグル 22 と命名。 と命名。 地表における生物学および化学的分析 地表における生物学および化学的分析

2005-2005- 火星偵察機 火星偵察機

20052005 年発射予定年発射予定 これまでよりさらにこれまでよりさらに詳細な画像を取る詳細な画像を取る

さらにデータリレーさらにデータリレー衛星として機能し、衛星として機能し、今後のミッションの今後のミッションのデータを地球に中継データを地球に中継