火星探査機パーサヴィアランスに搭載されたイメージングシステム

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

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。

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。

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。

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。

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