2021 年半ばには、小さなロボット スパイダーが月面で最初の暫定的な一歩を踏み出す可能性があります。正確には火星からのスパイダーではありませんが、故デヴィッド・ボウイがその実現に一役買ったでしょう。
英国企業 Spacebit の CEO 兼創設者である Pavlo Tanasyuk は、かつて David Bowie の The Rise And Fall Of Ziggy Stardust And The Spiders From Mars を聴いたことを覚えています。 いつの日か、車輪ではなく脚でローバーを作ることを考えています。
このアイデアは、Tanasyuk 氏が日本航空宇宙機構 (JAXA) の友人を訪ねるまでは眠っていた。その友人は、幸運をもたらす朝蜘蛛のことわざですぐに答えました。
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「その時、私は実際にこのローバーをやるべきだと思いました」と Tanasyuk は言います。
彼は英国の会社 Spacebit を設立し、朝雲スパイダー ロボットの開発を開始しました。打ち上げは現在、2021 年 7 月に予定されており、アメリカの民間企業 Astrobotic によって開発された Peregrine 着陸船に搭載されています。ペレグリンはバルカン ケンタウロス ロケットで飛行し、すべてが計画どおりに進めば、朝雲は英国初の月着陸船となります。
月面を覆う岩石の破片と塵の層であるレゴリスのために、月面を歩くのは難しいです。ウォーキング ローバーの場合、危険は 2 つあります。
まず、脚がこの層に沈み込み、動きが妨げられる可能性があります。第二に、ほこりや破片が脚の関節部分やモーターに入り込み、停止する可能性があります。
最初の問題を克服するために、Spacebit は脚をスキー ストックのように見えるように設計しています。 2 つ目については、ローバーが無期限に地表を歩きたくないため、チームが喜んで取るリスクです。実際のターゲットである月の溶岩洞に到達するのに十分な時間だけです。
古代の溶岩洞の探索
溶岩洞は、火山から流れ出る溶岩の川によって形成された自然のトンネルです。流れの上部は冷却空気にさらされ、徐々に硬くなり固い岩になり、溶岩流の上に屋根を形成します。
溶岩がすべて排出されると、空の溶岩チューブが残ります。月はかつて火山活動が活発だったので、そこには豊富な溶岩チューブがあると考えられています.
溶岩洞の中では、ほこりははるかに少なく、岩が多いため、足は実際には障害物をよじ登るのに適しています.
「私たちはすでに日本の富士山の溶岩洞でテストを行っています。ローバーで溶岩洞の中に入って、どのように動くかをテストしました。基本的に、車輪よりも脚の方が溶岩洞に適していることがわかります [脚はロボットが障害物をよじ登ることができるようにするため] 」と Tanasyuk 氏は言います。
ペレグリン着陸船の着陸地点付近にはいくつかの溶岩チューブがあり、そのうちの1つが朝雲の最初のターゲットとなります。溶岩洞への関心の理由は、いつの日か人間の基地がこれらの自然の岩層の中に構築されるかもしれないということです.
Spacebit は英国初の月面着陸船を送る可能性がありますが、現在開発中の英国の宇宙ミッションはこれだけではありません。確かに、それは月の氷山の一角にすぎません...
宇宙の英国
英国の月に関する専門知識は、1960 年代後半から 1970 年代前半に宇宙飛行士を月に連れて行った NASA のアポロ ミッションの時代から蓄積されてきました。
惑星科学者のグレンビル ターナーとコリン ピリンジャーは、英国の宇宙科学の先駆者でした。彼らは非常に高く評価されていたため、アメリカのアポロ宇宙飛行士が地球に持ち帰った月の岩石へのアクセスが許可されました。
これはそれ自体が賞賛でした。 「これらのサンプルに実際にアクセスするには、その分野で最高でなければなりませんでした」と、英国宇宙庁の宇宙探査の責任者である Sue Horne は言います。彼女は、ピリンジャーとターナーは「計装の魔法使い」だったと付け加えています。
二人は協力して、宇宙化学の分野で英国の卓越性を確立し、月だけでなく隕石のサンプルを分析しました。その一部は火星から来たと考えられています。彼らはまた、何年にもわたって多くの学生を訓練し、彼ら自身が科学のキャリアで成功を収め、その過程でより多くの人々を訓練しました.
「私たちは宇宙化学の分野で世界をリードしています」とホーンは言います。その結果、英国は現在、欧州宇宙機関 (ESA) が実施するさまざまな科学ミッションに主要な機器を定期的に提供しています。
これらには、彗星追跡ミッションのロゼッタ、最近打ち上げられたソーラー オービター、および間もなく登場するジュピター ICy 衛星探査機 (JUICE) が含まれます。機器と専門知識を提供することで、英国の科学者はミッションに完全にアクセスできます。 「ヨーロッパと協力することで、個々にできるよりもはるかに多くのことを行うことができます」と Horne 氏は言います。
コラボレーションは今後も継続される予定です。たとえば、オープン ユニバーシティは、ESA 用の小型の化学分析実験室を開発しています。 ProSPA と呼ばれるラボは、2025 年にロシアと ESA の共同月面資源着陸ミッション (ルナ 27) で飛行します。
MDA UK 社も同じミッションに取り組んでおり、自律着陸システムの重要なコンポーネントである地面までの距離を測定する LiDAR を構築しています。
英国の野心はそれだけにとどまりません。
深宇宙通信
科学を超えて、Horne と彼女の同僚は、宇宙探査における新たなニーズ、つまり深宇宙通信を特定しました。これは魅力的ではないかもしれませんが、ますます多くの人々が宇宙船を月に送るにつれて、ますます重要になるでしょう.
これまで、事実上すべての月面ミッションでは、信号を地球に送り返すのに十分強力な送信機を搭載する必要がありました。しかし現在、英国は月を周回する専用の通信衛星を建造しています。
月のパスファインダーと呼ばれ、信号を地球に中継します。つまり、着陸船、ローバー、その他のオービターは、かつて必要だった高価でかさばるキットを運ぶ必要がなくなりました。
ESA は、ギルフォードの Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) によって作成されている Pathfinder に資金を提供しました。 ESA は Pathfinder の最初の顧客でもあります。
パスファインダーは 2023 年に打ち上げられる予定です。稼働が開始されたら、ESA が検討している次のステップは、月の周りに GPS に相当するものを提供できる衛星群です。
「アイデアは、月の通信範囲を強化し、信頼性の高いナビゲーション サービスを可能にする多数の衛星を用意することです」と、SSTL の探査のビジネス ライン マネージャーで月面サービスの責任者である Nelly Offord 氏は述べています。
もちろん、月からメッセージを送り返すことができる衛星を提供することは問題ありませんが、それを受信するには地上局が必要です。これは、かつてコーンウォールにあったグーンヒリー衛星地球局の出番です。
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コーンウォールの南海岸にあるリザード半島に位置するグーンヒリーは、実験的な電気通信衛星テルスターからの信号を受信するために 1962 年に設立されました。その後数十年にわたって、サイトは世界最大の衛星地上局に成長し、その後徐々に時代遅れになりました。
2011 年に、Goonhilly Earth Station Limited という名前の民間企業が British Telecom からサイトをリースし、アンテナの改修を開始したときに再生が始まりました。
ほぼ 10 年が経過した現在、このサイトはコーンウォール ローカル エンタープライズ パートナーシップ ファンドと ESA から資金を集めて、かなり悲惨な状態にあったアンテナのアップグレードを支援しています。
「アンテナの 1 つには木が生えていました」と、Goonhilly の宇宙工学ディレクターであるマシュー・コスビーは言います。
現在、Goonhilly は、ESTRACK と呼ばれる ESA の深宇宙追跡システムに追加のカバレッジを提供する態勢を整えています。特に、コーニッシュのサイトは、インテグラル、ガイア、マーズ エクスプレスなど、ESA の古いミッションの一部からデータを受信します。また、SSTL のルナ パスファインダーの地上局にもなります。
宇宙技術の世界的リーダー
ESA を超えて、別の大きな顧客が間近に迫っている可能性もあります。米国が月面への帰還を強く推し進めていることは周知の事実です。アルテミス計画により、ホワイト ハウスは NASA に月面着陸の期限を 2024 年に設定しました。
これは、2028 年までに着陸するというより現実的な目標の大幅な加速を表しており、NASA でさえ、それを実現するための資金や労働力を持っていないことは明らかです。 NASA は、特に月着陸船の建設において、米国の産業界に支援を求めていますが、NASA は他のことを成し遂げるために国際的なパートナーシップに頼らなければなりません。
オフフォード氏は、信頼性の高い高品質の通信を提供することは、ESA と英国が支援できる分野の 1 つであると考えています。 「NASA は私たちのサービスの使用に非常に関心を持っており、ESA は現在、どのミッションをサポートできるかについて話し合っています」とオフフォードは言います。
この特定の曲線の先を行くために、Cosby は宇宙データ システム諮問委員会 (CCSDS) の英国代表です。ここでは、NASA の 2024 年月面着陸の通信プロトコルを含む、宇宙飛行通信の標準が議論され、合意されています。
彼が学んだことはすべてグーンヒリーと英国全体で実装されているため、電話がかかってきた場合、彼らはすぐに飛び込んでそれらの歴史的な画像を中継する準備ができています.1970年代にグーンヒリーが元の画像とデータを中継するために使用されたように.アポロの月面着陸。
現時点では、NASA と ESA が唯一の真の顧客ですが、民間企業も通信サービスの購入を検討するのはそう遠くないかもしれません.
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Tanasyuk の Spacebit を例にとると、スパイダー ロボットを使用した来年のミッションは、朝雲のますます複雑なミッションのローリング プログラムの最初の 1 つにすぎません。着陸する場所によって、最初のミッションが溶岩洞に到達する場合と到達しない場合があります。
代わりに、スパイダー ロボット技術を実証するためにアサグモが使用されます。 「セルフィーを撮影し、科学的研究を行い、データを学校や大学に無料で配布します」と Tanasyuk 氏は言います。
ただし、期間限定のミッションです。朝雲は太陽電池式で、太陽が月に沈むと再び現れるまでに 2 週間かかります。その時、手のひらに収まるほどの小さなアサグモは永遠に凍ってしまう。したがって、最初のミッションは約 1 週間しか続きません。
Spacebit は 2 番目のミッションとして、多くの朝雲が乗り込める空母を設計しています。母船ははるかに大きくなり、月夜の間スパイダー ロボットを支えることができます。夜明けに、彼らは外に這い戻り、探索を続けます。
すべてがうまくいけば、Spacebit の 3 回目のミッションでは、キャリアは自社製の着陸船で軌道から月面に運ばれます。そして、これこそが Spacebit の未来があるところです。
「私たちは、英国だけでなく、ヨーロッパ地域全体で月面着陸船を設計し、それに取り組んでいる唯一の会社です」と Tanasyuk 氏は言います。アイデアは、月面輸送市場の少なくとも一部を独占することです.
英国宇宙機関の調整により、英国中の企業や組織が人類を月に帰還させる上で重要な役割を果たそうとしていることは間違いありません。それはエキサイティングなことですが、Horne 氏は、それがさらに大きな何か、つまり火星への有人ミッションのドレス リハーサルでもあることを明らかにしています。
「長期的な目標は、人類を火星に連れて行くことです。しかし、そのためには、月をテストベッドとして使用する必要があります。テクノロジーと機能をテストする必要があります」と Horne 氏は言います。
1960 年代、英国は宇宙開発国になるという考えをもてあそびました。同社はブラック アロー ロケットを製造し、プロスペロ衛星を地球低軌道に打ち上げました。その後、国はこの努力に背を向けました。
現在、英国では宇宙への関心が復活しているようです。また、Spacebit、SSTL、Goonhilly Earth Station Limited などの企業では、挑戦を受け入れる準備ができている個人や組織が不足していないようです.
- この記事は、BBC Science Focus の第 352 号に最初に掲載されました – 購読方法はこちら
月から火星へ
月の新しい探査は、火星に行くというより大きな国際的な試みのための技術と技術のテストです.
予算は各国で調整されているため、この取り組みに絶対的なタイムスケールを設定することは困難ですが、人類が火星ミッションを開始する準備が整う前の段階を大まかに言うことは可能です.
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