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水星探査の必要性とは?「みお」を含むベピコロンボへの期待

先日打ち上げに成功したJAXAの水星探査機「みお」。
約7年という年月をかけて太陽系第1惑星・水星に向かうワケですが。

そもそも、水星は太陽系の惑星の中で最も小さい星。
しかも大気もほとんど無く、生命存在など絶望的で特別な資源が眠っているワケでもない。

それでも人類は多額の資金を継ぎ込み、この何もない?惑星に探査機を送っている。

いったいその理由とは?何なのでしょうか。

これまでの水星探査

水星探査を行うために、2018年10月に地球を旅だった日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)の水星磁気圏探査機「みお」。


「画像参照:JAXA宇宙科学研究所

今回打ち上げられた「みお」(ベピ・コロンボ計画)で、人類が水星に向けて探査機が行われたのは3回目です。

この探査回数は、地球から遠く離れた天王星や海王星を除いて最も少ない探査回数。

最も多い火星の35回(失敗は除く)比べ、圧倒的少ない数です。

これまで行われた水星探査は、1973年に打ち上げられたNASAの「マリーナ10号」。

マリーナ10号は水星(金星も含む)大気、地表、物理的性質の観測。

2004年打ち上げのNASA「メッセンジャー」。

水星を構成する物質、磁場、地形、大気の成分等が調査が行われました。

つまり、人類の宇宙探査が行われるようになってから半世紀以上。
水星探査は非常に少ないワケで、それには探査機を積極的に送れない理由があるようです。

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水星探査が少ない理由とは?

水星は、惑星と呼ぶにはあまりにも小さく地球の5分2ほどしかありません。

また、この惑星の表面を見てもそれほど特徴があるとは思えず、天文知識の無い人が見ると”月”と見間違うかも知れません。


「画像参照:Wikipedia」

こういった点からも、あまり魅力が無い星と言っても過言でないほど、一般的には思われるのでは?

と、水星があまり探査されない理由として挙げられるのですが・・・

実はそうではなく、水星探査は他の惑星探査に比べ非常に難易度の高い探査になってしまうのが大きな理由になります。

非常に難しい内惑星探査ミッション

地球と水星の距離は、最も接近したときで9,150万キロ。

10回以上行われている木星探査の約6億3,000万キロ(最短)に比べると相当近い距離と言えます。

地球から近い?のに、水星に探査機を送るのは難しいのか?

その大きな理由は太陽です。

水星や金星といった地球より太陽に近い内惑星に探査機を飛ばす場合、
太陽に近いほど位置エネルギーが低いため、巨大な重力を持つ太陽に引っ張られて探査機は加速してしまいます。

つまり、太陽の重力を考慮しないで探査機を内惑星に向けて飛ばすと、坂道を転がり落ちるように太陽に引かれていってしまうのです。

しかも、太陽を僅か88日で周回する水星。
この周回スピードにも合わせないと、水星軌道にたどり着くことはできません。

このような条件があることで、探査機を水星まで行かせるには膨大なエネルギーを必要とすることになり、
結果、水星への旅は近くて遠い険しい道のりになるのです。

そんな”険しい水星への旅”を可能にするためにとった手段は、地球や金星といった惑星の重力を利用する航法・スイングバイを行う事。

「動画参照:YouTube (プライバシー ポリシー)

このスイングバイを行えば、少ない燃料でも水星軌道投入が可能になるのですが、
大きく遠回りをするため、最大でも2億キロしかない地球と水星の距離は、スイングバイを行うことで70億キロにもなってしまい、到着するまで7年もの年月もかかってしまいます。

ただ、このスイングバイによる航法は、水星や金星といった内惑星だけでなく、木星や土星などに行く探査にも利用されていますが、探査機「みお」が行うスイングバイが合計9回にも及び、これは史上最多。

さらにスイングバイには、非常に高度な技術が必要となるため、結果、探査機「みお」の水星までの道のりは困難を極めるモノとなっています。

小さな惑星・水星を探査する必要性

前述もしましたが、水星は太陽系の中で最も小さな惑星です。

また、太陽に近いため表面温度は摂氏450度近くにも達し、大気や水の存在の期待もほとんど無く(実際は希薄な大気と、日の当たらない影の部分に水(氷)の存在が確認されています。)、さらには探査の難易度も高い。

このような悪条件から、これまで水星探査にはあまり目が向けられていませんでいた。

それ故に、水星に関する十分な探査データがなく未だ謎多い惑星のひとつでもあります。


「画像参照:人類最初の水星探査機・マリナー10号(Pics about Spaceより)」

さらに、太陽系の岩石惑星(水星・金星・地球・火星)の中で、固有の磁場を持つは地球と水星だけ。

通常、質量の小さい天体には磁場は存在しないと考えられていますが、水星はそれに該当していないため、その謎を探るのも今後の大きな課題となっています。

他、太陽系の惑星で最期に誕生したと考えられている水星には、太陽系形成の謎も眠っていると期待されていて、小さい惑星ながらも重要な謎を秘めていることに探査を行う必要性が出てきているのです。

今回の水星探査は二段構えで実施

JAXAの水星探査機として打ち上げられた「みお」。

これは日本が開発した探査機だけに、日本では「みお」が大きくクローズアップされていますが、この打ち上げには「みお」以外にもう一つの探査機が積まれていてベピ・コロンボ計画と呼ばれているモノです。

「ベピ・コロンボ計画」~これは、欧州宇宙機関 (ESA) の共同プロジェクトによる水星探査計画。

水星に向けて打ち上げられた探査機は、水星軌道に到達後2機の探査機に分離されます。

その2機のウチ1機が水星磁気圏探査機「MMO」~通称「みお」なワケで、その名のとおり水星の磁場を観測するために送り込まれた探査機です。

「みお」は水星最大の謎とされる磁場の解明に挑み。
その他、希薄な大気の分析、太陽から届くプラズマ、ダストの調査を主な任務としています。

一方、もう1機が欧州宇宙機関 (ESA)が開発した水星表面探査機(MPO)。

MMOは水星表面と内部を主に調査するのが任務。

水星の表面にある地形がどのようになっているのか?

どんな鉱物があり、化学組成はどのようになっているのかを探査します。


「画像参照:JAXA/ESA」

また、水星には、星全体の半分以上を占める巨大な核が存在し、
太陽系の惑星の中で地球に次ぐ密度を持っています。

おそらくは、その密度が水星に磁場を発生させている要因になっていると考えられていますが、それを調べるためのミッションもMMOには課せられています。

小さいながらも、その探査は太陽系のみならず、太陽系外の惑星形成を知る上で重要な意味を持つと期待されている水星の謎解明。

ベピ・コロンボ計画で打ち上げられた2機の探査機。
2025年に水星に到着し、約1年間に渡り探査・観測を行います。

この探査で、水星の謎をどこまで解明出来るか?
期待は高まるばかりです。

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