「ゴールドラッシュ」に向けて各国はどんな仕掛けを用意しているのでしょうか？

金星は人類の初期の深宇宙探査のお気に入りでした。 1960年代から1980年代にかけて、ソ連とアメリカは複数の探査機をこの惑星に送り込んだ。 2021年6月、米国と欧州は金星を訪問する「特使」を派遣すると発表した。ロシアは以前、「金星への再帰」計画も発表していた。人類は地球のこの「双子の兄弟」に新たな関心を示しています。

マゼラン金星探査機が金星の表面の写真を撮影

人類は過去にどうやって金星を探検したのでしょうか?

金星が徐々に人類の視界から消えていった理由の一つは、1980年代後半から1990年代前半にかけてソ連が経済難に陥り、最終的に崩壊したため、金星探査に忙しくなりすぎたためだ。現在までに、ベネラ・ガレイ1/2号探査機は、ソ連/ロシアによって打ち上げに成功した最後の惑星探査機となった。さらに、1990年代以降、NASAは火星に無人惑星探査の焦点を当ててきました。赤い惑星に水の存在の痕跡が発見されたため、各国から複数の探査機、着陸機、探査車が「次々と」出向き、真実を突き止めようとしたのです。金星の表面温度は非常に高いため、最も成功した着陸船でさえも金星上では数時間しか生存できません。したがって、人類が金星について得たデータは火星について得たデータよりもはるかに少ない。

金星は大きさ、質量、構成が地球に似ており、太陽系の内側に位置する隣の惑星だが、極めて厳しい温室効果と、現在包まれている濃く有毒な大気のため、地球の「邪悪な双子」とみなされることが多い。研究の結果、科学者たちは金星が常に「地獄」だったわけではないと考えている。数十億年前、この惑星は地球のように、温暖な気候、適度な気温、縦横に走る川、広大な海を持つ居住可能な惑星でした。しかし、数億年ほど前の温室効果やその他の要因により、金星の運命は変わりました。

マリナー10号の金星の画像

近年、地球外生命体の探索への関心が高まるにつれ、金星は宇宙生物学者の興味の対象となっている。科学者たちは昨年9月、地上の赤外線とマイクロ波の観測データの分析に基づき、金星の大気中にホスフィンが存在する可能性を発見したと発表した。地球上では、リンは嫌気性条件下で生命によって生成されます。金星の大気中に見られるホスフィンは上層大気の生命によって生成された可能性があるが、一部の科学者はこの発見に疑問を呈している。

太陽系外惑星の進化を研究する科学者たちは、金星と地球の違いを理解することが、惑星や居住可能な条件がどのように進化するかを理解するために重要であると考えているため、金星に非常に興味を持っています。人類が再び金星に注目し始めたのには、もう一つの実際的な理由がある。金星がどのようにして居住可能な惑星から灼熱の地獄に変わったのかを正確に理解することは、人類が地球をより良く守るのに大いに役立つだろう。現在、人類による大規模な森林伐採や化石燃料の燃焼などにより、地球環境はますます悪化しています。人間が大気中に排出する二酸化炭素などの熱を吸収する温室効果ガスの量は年々増加しており、それに伴い大気の温室効果も増大しています。それが引き起こした一連の問題は広く注目を集めた。温室効果は金星の研究にまで遡ることができます。金星では強い温室効果により大気が極度に温暖化していました。

新世紀の初め以来、金星探査ミッションを実施したのはヨーロッパと日本だけです。さらに、人類が金星を通過する他の探査機を使って観測できる範囲は限られており、多くの研究者が包括的かつ徹底的な金星探査ミッションを提唱している。

各国は金星探査に向けてどのような準備を進めてきましたか？

1. NASA: ダ・ヴィンチ+と真実

6月2日、NASAのネルソン長官は、NASAのディスカバリー計画の最新のミッション選定ラウンドで、2つの金星探査ミッションが選定されたと発表した。 「ダ・ヴィンチ＋」と「ベリタス」と名付けられた探査機は2020年代後半に金星に送られる予定だ。両姉妹ミッションは、金星がどのようにして表面の鉛を溶かすことができる地獄の惑星になったのかを解明することを目的としている。 NASAが金星への無人探査ミッションを発表するのは30年以上ぶりで、1989年のマゼラン・レーダー・マッピング・オービターの打ち上げ以来、NASAが金星専用の探査ミッションを開始するのは今回が初めてである。1992年に開始されたディスカバリー計画は、定期的で費用上限が設定された科学的にターゲットを絞った太陽系探査ミッションを支援することを目的としている。

「Da Vinci+」の正式名称は「Venus Inert Gas, Chemistry and Imaging Atmosphere In-depth Investigation+」です。探査機は金星上空を2回飛行し、大気の循環や熱放射などの関連データを測定する。その後、球状の降下装置が金星の大気圏に送り込まれ、さまざまな高度における大気の組成を正確に測定します。これにより、科学者は金星の大気の形成と進化を理解し、金星にかつて海があったかどうかを判定し、暴走温室効果がどのように発生したかを理解できるようになります。降下探査機に搭載されたカメラは、「モザイクブロック」として知られる地質学的特徴の高解像度画像を撮影する。それらの地質学的特徴は地球上の大陸に似ているかもしれません。

ダ・ヴィンチ+探査機は金星の大気圏に探査機を運び、その組成を調べる予定だ。

「TRUTH」は「金星の放射線、電波科学、合成開口レーダー干渉法、地形学および分光法」の略です。この探査機は、合成開口レーダーシステムを使用して、表面の岩石の種類を含む金星の軌道上の地図を作成し、金星の表面組成の初めての地図を作成します。これは、金星の水の歴史を理解する上で非常に重要です。ある意味、NASAのマゼラン探査機のアップグレード版とも言え、計測精度も大幅に向上するだろう。また、赤外線放射も探査する予定で、科学者がそこに活火山があるかどうかを判断するのに役立つことが期待される。

NASAの「真実」金星探査機

ダ・ヴィンチ+ミッションはNASAゴダード宇宙飛行センターが主導し、トゥルースミッションはジェット推進研究所が主導する。両ミッションの探査機本体はロッキード・マーティン社によって製造される。各ミッションの費用は5億ドルと見積もられており、2028年から2030年の間に打ち上げられる予定です。金星への最適な打ち上げ時期は、およそ19か月ごとに訪れます。打ち上げ契約は、各ミッションの開発の後半で締結されます。

NASAのネルソン長官は、ダ・ヴィンチ+とトゥルースが2020年代後半に金星へ旅立つことを発表した。

両ミッションとも、主な科学的な積載物に加えて、技術実証機器も搭載される予定だ。 「トゥルース」は、2019年に地球周回衛星で打ち上げられた深宇宙原子時計の改良モデルを搭載する。探査機の電波科学観測や自律操縦に役立つ。 「ダヴィンチ＋」には、新しい紫外線イメージング分光計が搭載される予定。

「金星について我々が知っていることの少なさに驚かされるが、この2つのミッションの結果を合わせると、空の雲、地表の火山、さらには内核まで、金星について知ることができるだろう。まるで金星を再発見したようだ」とNASAディスカバリー計画の科学者ワグナー氏は語った。

2. ESA: ビーナス・エクスプレスの後継機の展望

偶然にも、NASAが2つの金星探査ミッションの選定を発表したわずか1週間後、ESAも次期中レベル科学ミッションとして金星軌道探査ミッションを選定した。 NASAは6月10日、EnVisionが次期Mクラス（中級クラス）科学ミッションとなると発表した。探査機には、分光計、音響計、レーダー機器一式が搭載され、次のような疑問に答えることが目標です。金星は大きさも構成も地球に似ていますが、なぜこれほど劇的な気候変動を経験したのでしょうか？金星はどのような過程を経て現在の状態に進化したのでしょうか?地球の将来の運命は金星と同じになるのでしょうか？

ESAの「検査」金星探査機

ビジョンは早ければ2031年にアリアン6ロケットで打ち上げられる予定だ。金星到着後、探査機は金星の大気を空気ブレーキに利用し、最終的に最終科学軌道に入り、4年間の科学探査ミッションを遂行する。 ESAは「アウトルック」ミッションの推定費用を明らかにしていないが、同機関の「コズミック・ビジョン」科学ミッションの枠組みでは、Mクラスミッションの費用は5億ユーロ（6億1000万米ドル）程度に抑えられる予定だ。

金星はESAにとって馴染み深いものである。 ESAは2005年に金星探査機「ビーナス・エクスプレス」を打ち上げました。この探査機は主に、金星表面の空気力学と化学組成の研究、金星表面の大気特性の把握、金星表面の大気に対する太陽風の影響、および惑星の発達と進化の研究に使用されています。 「アウトルック」は、ESAの「ビーナス・エクスプレス」軌道探査ミッションに続くものとなる。大気研究に重点を置くビーナス・エクスプレスとは異なり、アウトルックは金星の地質活動の性質と現状、および大気活動との関係を明らかにし、金星と地球の進化の道筋がなぜこれほど異なるのかをより深く理解することを目指します。

軌道上にあるESAの金星エクスプレスの模式図

ESA と NASA はこれらのミッションの選択やタイミングを調整していませんが、両者間の実際の補完性を歓迎しています。アメリカとヨーロッパは互いの任務に参加している。 「鄭州」に搭載されるVenSARと呼ばれる合成開口レーダーは米国ジェット推進研究所が提供し、イタリア宇宙庁とフランス国立宇宙研究センターは米国の「Veritas」探査機向けに同様のレーダーを提供し、ドイツ航空宇宙センターは「Veritas」向けに赤外線マッパーを提供する予定である。

3.ロシアとインド：「ヴィーナスD」と「ヴィーナスシップ」

他の国々も金星探査ミッションを計画している。かつて旧ソ連時代に金星探査をリードしたロシアは近年、「ビーナスD」と呼ばれるミッション計画を推進している。この提案には、NASAも関与する可能性のある周回衛星と着陸機が含まれており、2026年より早く打ち上げられる予定はない。ロシア国営宇宙公社のドミトリー・ロゴジン総裁は、ロシアが金星に戻ることを望んでいると常々述べている。同氏は、金星は常に「ロシアの惑星」であり、金星の研究は科学者が地球の気候変動にどう対処するかを理解するのに役立つだろうと述べた。

ロシアの金星Dミッション

インドは、重さ約2,500キログラムで合成開口レーダーやその他の機器を含む一連の科学的ペイロードを搭載する「ヴィーナスクラフト」と呼ばれる金星探査機を開発している。主な目的は、金星の表面と地下の地図を作成し、金星の大気の化学組成と太陽風との相互作用を研究することです。 「金星探査機」はインドのGSLV-2ロケットで打ち上げられる予定だ。探査機がより多くの機器や燃料を搭載できるようにするため、ミッションチームはより強力なGSLV-3ロケットを使用するかどうかも検討している。 「ビーナス・シップ」はインド初の金星探査ミッションとなり、4年以上にわたって調査を実施する予定。

インドの金星探査機

4.民間プロジェクト：「エレクトロン」が「フォトン」を金星に送る

金星に興味を持っているのは資金力のある政府だけではない。小型ロケットや小型衛星を製造するロケット・ラボも、小規模な金星探査ミッションの遂行を主導する。ロケット・ラボのベックCEOは、同社が金星の大気圏に突入し、リンなどの生命の指標を探す小型衛星ミッションに取り組んでいると繰り返し述べている。このミッションは同社独自のエレクトロンロケットで打ち上げられ、フォトン衛星プラットフォームのモデルが使用される予定だ。フォトニックプラットフォームは打ち上げ中に軌道上で検証されました。 「金星は太陽系の中で最も過小評価されている惑星だ」とベイカー氏は語った。 「地球は金星の暴走温室効果から学ぶことができるかもしれない。科学的に、私たちは金星から多くを学ぶことができる。」

光子衛星プラットフォーム

他の民間プロジェクトも形になり始めています。億万長者のユーリ・ミルナー氏が資金提供しているブレークスルー・イニシアティブ財団は、2020年に金星の潜在的な生命の研究に資金を提供すると発表した。

金星は、惑星の気候がどのように変化するか、居住可能な条件がどのように進化するか、そして表面の海が消滅したら何が起こるかについての洞察を与えてくれる「ロゼッタストーン」であると言う人もいます。さまざまな「金鉱掘り」たちがさらなる発見をもたらし、できるだけ早く金星の謎を解明してくれるのを待ちましょう。