世界で初めて、月の裏側で「土を掘る」のはどれほど難しいのか？

2024年5月3日、嫦娥6号探査機は長征5号ロケットに乗り込み、前例のない月への旅を始めました。嫦娥6号は嫦娥5号と多くの類似点があるが、今回は「ステージ」が月の前面から背面に移動されたという違いがある。

長征5号ロケットが風雨の中打ち上げられる（撮影：蘇東）

嫦娥6号は30日以上の飛行を経て、事前に選定された着陸地点に着実に着陸し、月面裏側のサンプル採取作業が始まろうとしている。月の土を採取する作業は、単純に「土を掘る」だけであるが、嫦娥6号は着陸すると動けなくなる。探査機の周囲と下で十分な月の土壌サンプルを採取できるかどうかは誰にも分からない。まだ不明な点が多いものの、月の裏側の探査は人類が月の構造、地質学的特徴、宇宙の起源を理解する上で大きな意義を持っています。

嫦娥6号は、月面最大の衝突盆地の一つである南極エイトケン盆地に着陸した。まず第一に、ここには誰も来たことがありません。第二に、それは比較的昔に形成されたものであり、科学的分析において異なる理解につながることになります。しかし、この巨大な衝突クレーターは険しい地形をしています。検出器が誤って大きな岩の上に落ちた場合、その後のサンプリング作業に影響を及ぼします。検出器を正確に着陸させるにはどうすればよいですか?

嫦娥6号は月の裏側に到達するために、嫦娥5号が切り開いた道をたどることはできない。設計者はそのためのルート、つまり「逆行月軌道」計画を再設計した。簡単に言えば、月軌道における探査機の飛行方向は、月の自転方向と逆になります。設計者の創意工夫は軌道設計にあります。燃料消費量を増やすことなく軌道を調整するという目標を達成するために、嫦娥6号は3回連続して「ブレーキ」をかける。これは嫦娥5号より1回多い飛行であり、月面捕獲から降下までの20日以上の飛行時間を最大限に活用し、軌道パラメータを継続的に調整し、着陸地点を高精度に狙い、着陸に最適なタイミングを待つことができる。

第二に、人類の月探査の結果から判断すると、南極エイトケン盆地の物質構成は他の地域のものとは多少異なります。盆地の底には鉄、チタン、トリウムなどの元素が高濃度で含まれています。鉱物の観点から見ると、単斜輝石と斜方晶系輝石を多く含んでいます。これらの特性は、アポロのサンプル、ソビエトの月のサンプル、月の隕石のサンプルとは異なります。現在、人類は月の裏側から持ち帰った現地サンプルをまだ持っていない。月の裏側の土壌の特性が不明な場合、どのようにサンプル採取作業を行うのでしょうか?

南極エイトケン盆地の構成

嫦娥6号探査機には、掘削と表面サンプリングの2つのサンプリングモードがあります。表面サンプリングは、サンプリング装置を搭載したロボットアームを使用して月面から土壌を採取するプロセスであり、掘削サンプリングは、ドリルロッドを使用して月面を所定の深さまで掘削し、より深い層から土壌を採取するプロセスです。掘削と表面採集には大きな違いがあります。表面採取で採取した月の土はカメラで見ることができますが、掘削は月面下の月の土を採取するもので、目を閉じて作業するのと同じです。簡単な例えで言えば、機械を使って何かを回転させるときに、鉄、鋼、銅などの異なる材料に遭遇すると、使用されるプロセス寸法が異なります。同じ原理が月の土壌にも当てはまります。石、小粒子、微粉末など、さまざまな月の土壌を掘削する場合、必要なプロセスも異なります。そのため、嫦娥6号が掘削してサンプルを採取するのは極めて困難であることがわかります。

また、月の表側は地球から直接見えるため、嫦娥5号は月面での48時間すべてを作業に使うことができる。月の裏側には「道を切り開く」中継衛星があるものの、中継衛星は月を周回する際に「視覚的な死角」があり、嫦娥6号に残された「掘削」時間は36～40時間に短縮され、地上要員と探査機の作業効率に高い要求が課せられる。そのため、嫦娥6号は高速インテリジェントサンプリング技術を採用し、地球から月へ送信する必要のある命令の数を数百も削減し、地上と地球の相互作用時間を短縮し、通信リンクの占有率を減らし、サンプリングの効率を大幅に向上させました。

月の表面には「中」という漢字が書かれている

嫦娥6号は月の遥か裏側で探査とサンプル採取の任務を遂行した。それはまるで、針と糸を使って月の土に大きな「中」の文字を「刺繍」する丁寧な刺繍師のようであり、荒涼とした神秘的な月の地に中国独特の痕跡を残した。

（著者：鄧雲南、林家新、画像提供：国家宇宙局、レビュー専門家：賈楊、中国宇宙科学院総部研究員）