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火星の古代生命探査に重要な役割を果たすオプティクス

  火星で水と古代生物の痕跡を探す探査機パーサヴィアランス
  この探査機はナビゲーションとサンプル採取に合計23台のカメラを使用
  レーザーで最大7m離れた岩石を蒸発させ、分光器で成分を分析
  火星の物質が人類に有害かどうかを調査

過去数十年にわたるNASAの火星探査により、この赤い惑星の一部は数十億年前に水に覆われていた可能性が高いことが証明されています。探査機パーサヴィアランスは現在、冷たく乾いた火星の表面を走行し、太古の微生物の生命の痕跡を探しています。2021年2月に着陸し、火星の過去と現在、そして将来の人類の移住地としての可能性をより深く理解するために、岩石や土壌のサンプルを分析しています。パーサヴィアランスには23台のカメラが搭載されており、操縦とミッションの遂行を助けています (Figure 1)。1 火星がかつて生命を維持していたかどうか、将来的に居住可能かどうかを判断するためには、この多様な光学系が不可欠です。

合計23のイメージングシステムにより、火星探査機パーサヴィアランスは安全に走行し、火星の表面から地質サンプルを収集することができる。
Figure 1: 合計23のイメージングシステムにより、火星探査機パーサヴィアランスは安全に走行し、火星の表面から地質サンプルを収集することができる。1,2

なぜ、1台の探査機に23台のカメラが必要なのか?

パーサヴィアランスに搭載された多くのイメージングシステムは、その「目」などの感覚を司るものです。特に7台のカメラは、火星の大気圏突入、地表への降下、安全な着陸を支援するために使用されました1。このシステムと高度なアルゴリズムにより、探査機の着陸地点の精度が大幅に高まり、火星の新しい領域を探索することが可能になりました (Figure 2)。9台のエンジニアリングカメラが、パーサヴィアランスの自律走行と危険回避をサポートします。さらに7台のカメラで岩石や土壌のサンプルを採取し、その組成を分析することができます。最も興味深い科学カメラのいくつかを以下でご紹介します。

火星の航空写真。パーサヴィアランスの着陸地点はかなり狭く、比較すると過去の火星ミッションの着陸地点は精度が低かったことがわかる。
Figure 2: 火星の航空写真。パーサヴィアランスの着陸地点はかなり狭く、比較すると過去の火星ミッションの着陸地点は精度が低かったことがわかる。2

SuperCam: 高出力レーザーで火星の岩石を蒸発させる

SuperCamはパーサヴィアランスに搭載されているもっとも興味深い科学カメラです。高出力レーザーを用いて最大7m離れた岩石を蒸発させ、分光器によって残渣の化学組成を分析します(Figure 3)。1 SuperCamは過去に火星で微生物が生きていたことを示す可能性のある有機化合物の存在を探っています。レーザーはターゲットに当たった後、プラズマ(自由電子とイオンの非常に高温のガス)を発生させます。

SuperCamは最大7m離れた岩石を蒸発させ、付属の分光器でその残渣に有機化合物が含まれているかどうかを確認するため化学組成を測定する。
Figure 3: SuperCamは最大7m離れた岩石を蒸発させ、付属の分光器でその残渣に有機化合物が含まれているかどうかを確認するため化学組成を測定する。2

パーサヴィアランスに搭載されたその他のカメラ

この他にもパーサヴィアランスにはさまざまな機能を持つカメラが搭載されています。三次元ステレオイメージングにより、この探査機は周囲の環境を探知し、危険を回避します。1 X線CacheCamは、パーサヴィアランスが収集した岩石のサンプルを密封保存する前に上から見下ろす形で撮像するシステムです (Figure 4)。これにより、科学者たちはサンプル収集の全過程を記録し、それが正しく機能するよう見守ることができます。

CacheCamによって取得された俯瞰像を確認することによって、科学者たちは地質サンプルをモニターすることが可能になる。
Figure 4: CacheCamによって取得された俯瞰像を確認することによって、科学者たちは地質サンプルをモニターすることが可能になる。2

エドモンド・オプティクスの耐環境イメージングレンズ

techspec

Cw シリーズ 固定焦点レンズ

  • TECHSPEC® Cシリーズ 固定焦点レンズの防水 (Cw) バージョン
  • IPX7 と IPX9K の IEC保護等級に適合
  • 撥水性コーティングによりフロントレンズ素子を保護
  • 保護用レンズカバーの必要性を排除するようデザイン
techspec

Cr シリーズ 固定焦点レンズ

  • TECHSPEC® Cシリーズ 固定焦点レンズの耐久化kデザイン (50G対応)
  • 7.5 メガピクセル / 2.8μm 画素サイズまでのセンサーに対応
  • C シリーズレンズ (2/3型対応) の50G対応耐久化デザイン
  • 6mm から 50mm までの焦点距離
techspec

1.1” HPr シリーズ 固定焦点レンズ

  • 個々のレンズ素子を接着固定した耐久化レンズ (50G対応)
  • 20 メガピクセル (1.85µmのピクセルサイズ) までに対応
  • 1.1型対応 Cマウントレンズ
  • 16mm から 50mm までの焦点距離
techspec

耐久化ブルーシリーズ M12 マウントレンズ

  • 全てのレンズ素子を接着固定した耐久化レンズ (50G対応)
  • 5 メガピクセル (1.4µmのピクセルサイズ) までに対応
  • 最大 1/1.8型までに対応したSマウントレンズ
  • 2mm から 25mm までの焦点距離
techspec

HEO シリーズ M12マウントレンズ

  • 耐環境オプティクス (Harsh Environment Optics) 採用の防水レンズ
  • 1.2 メガピクセル (5μmのピクセルサイズ) までに対応
  • 最大 1/2型までに対応した Sマウントレンズ
  • 2.2mm から 8mm までの焦点距離

参考文献

  1. NASA (2021). The Cameras on the Mars 2020 Perseverance Rover. Mars 2020 Mission Perseverance Rover. https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/cameras/.
  2. NASA (2021). Image Gallery: Perseverance Rover. Mars 2020 Mission Perseverance Rover. https://mars.nasa.gov/mars2020/multimedia/images/.

FAQ

FAQ  パーサヴィアランスは火星上で古代の微生物が生息していた痕跡を何か見つけた?
いいえ。2021年の時点ではパーサヴィアランスはまだ火星上で古代の微生物が生息していた痕跡を発見していません。しかし、水や風によって形成された形跡のある岩石のサンプルを発見しています。これは、かつて火星には水が流れるなど、生命の存在を示す条件が揃っていたことを示しています。
FAQ  火星には現在いくつの探査機が存在する?

2021年の時点では火星には5台の探査機が存在します。パーサヴィアランスはもっとも最近打ち上げられたもので、ほかにもソジャーナ、スプリット、オポチュニティ、キュリオシティといった探査機があります。

FAQ  今回の探査機のミッションは、これまでの探査機とどう違う?

これまでの探査機とは異なり、パーサヴィアランスは有望な岩石や土壌のサンプルを収集し、火星上の「キャッシュ」に保存します。将来のミッションでは、これらのサンプルを地球に持ち帰ることができるかもしれません。

FAQ  探査機パーサヴィアランスは火星のどこに着陸した?

ジェゼロクレーターに着陸しました。このクレーターは、水によってのみ形成することが可能な地質特性が残る古代三角州です。

技術情報

アプリケーションノート

理論的説明や公式、図解などを網羅した技術情報やアプリケーション実例です。

イメージングレンズの高耐久化
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パッシブなアサーマル化 (熱的補償)への手引き
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動画

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耐久化イメージングレンズ 
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