火星が深宇宙探査の第一候補である理由

人類による火星探査は1960年代に始まりました。ソビエト連邦は 1960 年に最初の火星探査機を打ち上げました。初期のフライバイや周回探査から今日の着陸および巡回探査まで、60 年以上の開発を経て、火星は人類によって最も探査され研究された地球型惑星になりました。

火星は、現在の太陽系探査と惑星科学の焦点でもあります。火星探査は、太陽系の初期の歴史を研究し、生命の起源を探る上で大きな意義を持っています。それは地球を理解し、守り、生活空間を広げる上で大きな価値があり、人類社会の持続可能な発展に貢献します。

火星の表面

火星には多くの秘密がある

火星は地球の隣の惑星であり、生命が存在するか、生命が繁栄するのに適している可能性があるため、太陽系で最も重要な探査対象となっています。

火星は太陽から平均228万キロメートル離れており、これは太陽と地球の距離の約1.5倍に相当します。体積は地球の 1/4、重さは 1/10、表面重力は地球の 40% です。夜空に浮かぶ火星は、地平線上のキャンプファイヤーのように、明るさが大きく変化する暗赤色の惑星です。

火星は太陽系の生命居住可能領域に位置しており、その環境は地球と非常に似ています。平均表面温度は -55°C で、日中は 28°C に達し、夜間は -132°C まで下がります。火星は24.66時間で1回転しますが、これは地球の1日とは30分以上違います。公転周期は687日で、地球の1.9年に相当します。火星には四季があり、それぞれの季節は約6か月続きます。火星にも大気はありますが、非常に薄く、95%が二酸化炭素で構成されています。

最も重要なのは、火星に液体の水が存在することです。火星の表面は現在完全に乾燥しているが、多くの場所で水による浸食の痕跡が残っており、交差する川床は火星にかつて大小さまざまな湖や海があったことを示している。 2002年、アメリカは火星南極の画像とデータから大量の氷を発見したと発表した。 2018年、科学者たちは火星の南極の氷冠の下に幅20キロメートルの液体の水を発見した。

人類による火星探査のプロセスは月の場合と似ています。技術の進歩に伴い、周回探査、着陸探査、巡回探査、サンプルリターン、有人着陸の段階が徐々に深化しています。現在、人類は周回探査、着陸探査、巡回探査を達成しています。我が国の「天問1号」は、1回のミッションで3段階の探査を完了しました。これは注目すべき成果です。

天問1号着陸機

現在、火星探査はサンプル採取と帰還の段階に達しています。我が国の「天問3号」探査機は火星のサンプルを採取するために2028年に打ち上げられる予定です。米国の火星探査車「パーサヴィアランス」はサンプル採取ミッションを開始したが、これらの貴重なサンプルは2033年まで地球に送り返されない予定だ。

火星探査は科学的に大きな意義を持つ

太陽系の起源と進化、地球外生命と居住可能な環境の探索、惑星の起源と進化は、現代の太陽系探査の3つの主要な科学的テーマであり、火星には貴重な手がかりが隠されています。

太陽系の起源を探るために、人類は太陽系の形成に関する初期の物質や情報を絶えず探し求めており、それらはすべて火星に保存されている可能性があります。火星のさまざまな場所でのサンプル採取と分析は、火星の形成過程、化学組成、内部の分化の研究に大きな価値があります。

火星の起源と進化は、地球以外の惑星のサンプルを提供します。火星ははるか昔には生命に適した環境であったことを示す証拠が数多くあるが、数十億年にわたる進化を経て、現在のような不毛の地となってしまった。さらに、火星の磁場は非常に弱く、太陽風からの高エネルギー粒子が火星表面に侵入するのを防ぐことはできません。火星の上空の大気にもオゾンホールが存在します。

これらの現象と問題は、磁場の進化、惑星への影響、オゾンホールが地球に与える影響に関する研究にとって大きな参考価値を持っています。これらは、地球環境の変化の動向を正しく理解し、それを守るためにも大きな意義を持っています。

火星探査の最も重要な方向は生命の痕跡を見つけることです。現在の研究結果によれば、生命誕生の基本条件は液体の水、エネルギー、そして生命を構成する基本元素です。火星にはすでに極地の氷や地下水、大気中のメタンといった水資源があることが発見されています。火星は長い間、太陽系の居住可能領域に位置してきました。その温度と大気は生命の成長に適した条件を提供します。それは宇宙で地球外生命体を見つけることができる最も近い場所です。

生命の証拠が発見されれば、人類が宇宙の生命をどう理解するかに重要な影響を与えることになるだろう。宇宙には無数の星や惑星が存在します。生命は普遍的なものでしょうか？環境が適切で基本的な条件が満たされれば生命が誕生し、宇宙は私たちが想像する以上に活気に満ちているはずです。そして、この秘密は火星ですぐに明らかになるかもしれません。

技術開発を推進できる

火星探査は、複数の分野にまたがり、高度に統合された技術を備えた体系的なプロジェクトです。主要技術のブレークスルーは、宇宙天文学、宇宙物理学、宇宙材料科学などの基礎分野における革新的な発展を推進します。探査結果は、惑星科学、宇宙論、火星生命科学などの分野の進歩を促進するでしょう。これらの分野の進歩は、より基本的な分野の学際的、浸透的、共通の発展を促進することになります。

火星探査は、今日の世界で最も最先端の科学技術革新活動でもあります。月面着陸と比較すると、火星は地球から遠く離れており、環境も不慣れで、実施の難しさや技術的な課題は大幅に増加しています。それは国際宇宙技術の戦略的な司令塔となり、惑星探査の主目的となった。

これまで人類は47回の火星探査ミッションを実施しており、成功率は約53％です。航空宇宙技術力の継続的な向上により、2000年以降は成功率が約80％にまで上昇しました。それでも、火星探査を達成したのは、米国、ソ連、欧州連合、インド、アラブ首長国連邦など世界でも数カ国に過ぎず、火星着陸に成功したのは米国と中国だけです。火星探査は、その国の宇宙開発能力の試金石とも言える。

「天問1号」の実施前、我が国には火星での実際の飛行経験がなく、直接的な環境データもなく、事前に火星中継衛星を打ち上げたこともありませんでした。しかし、火星の周回、着陸、巡回という3つの主要目標を1回のミッションで達成した。 「天問1号」システムは極めて複雑で、ミッションの出発点が高く、大きな技術的飛躍を伴います。

このミッションの成功は、国中のあらゆる方面から科学研究力を結集し、重要な問題に取り組むために知恵を結集し、革新において飛躍的な進歩を遂げた結果です。これは、我が国の大推力ロケット、深宇宙追跡・制御、軌道設計、高精度飛行制御、深宇宙自律航行、地球外天体への着陸技術が徐々に発展し、成熟してきた結果でもあります。それは、我が国が深宇宙探査において世界をリードする国の一つになったことを意味します。

宇宙移民の第一選択肢

今日、私たちは、前例のないほど進歩した科学技術、膨大な物質的豊かさ、急速な人口増加、そして高度に文明化された社会という新しい時代に生きています。同時に、私たちは気候異常、環境汚染、人口爆発、エネルギー危機など、新たな大きな危機にも直面しています。これらの問題を解決するには 2 つの方法があります。 1つは、ガバナンスを強化し、環境を保護し、人口を制限し、限られた資源の中で持続可能な開発を達成することです。もう一つは、地球を抜け出し、新たな地平を切り開き、人類全体の生活空間を拡大することです。

人類の宇宙探査の究極の目標は、2番目の道を進み、居住空間を開拓することです。火星の探査と研究がさらに深まるにつれ、火星は人類の宇宙移住の第一選択肢となるでしょう。

火星の表面にある米国の火星ヘリコプター

火星の現在の環境は依然として非常に過酷であり、人類の基本的な生存ニーズを満たすことができません。大気が薄く、酸素含有量が少なく、昼夜の温度差が大きい。しかし、火星にはさらに多くの利点があります。地球は人類に最も近い惑星の一つであり、生命を維持するために必要な資源がすべて揃っています。

科学者たちは、火星の温室効果をさらに高め、地表温度を上昇させ、地表水の流れを形成し、光合成菌類やコケ類を栽培し、徐々に植林プログラムを実施して火星の大気の組成を変える計画を提案している。 1世紀から2世紀にわたるたゆまぬ努力と世界への変化を経て、火星は楽園へと変貌し、人類の第二の故郷となることができるでしょう。

これらすべてが実現するかどうかは、人類による火星の詳細な探査にかかっています。火星の鉱物や岩石を調査し、火星の資源の分布や環境特性を分析し、将来の火星への大規模な着陸や資源利用の基礎を築く必要があります。今日、私たちはこの美しい未来に向けて第一歩を踏み出しました。 100 年以上前、広々とした飛行機に座って海を渡って別の大陸に行くことができるなんて、人々はほとんど想像できなかったのと同じように、おそらく 100 年後には、地球上の誰もが火星まで飛行できるようになるでしょう。 （著者：楊 思瑞）