日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）が主導する火星衛星探査計画（MMX）の宇宙機が、種子島宇宙センターからH3ロケットによって打ち上げられる予定です。本ミッションが成功すれば、火星またはその衛星から物質を持ち帰る初の事例となります。
種子島宇宙センターからのH3ロケット打ち上げと過酷な旅路
太陽系の内惑星系に存在する衛星は、地球の月を含めてわずか3つしかありません。そのうちの2つが火星の衛星であるフォボスとディモスです。フォボスは約20キロメートル、ディモスは約10キロメートルと非常に小さく、ジャガイモのような不規則な形をしています。
MMXミッションの打ち上げスケジュールは、H3ロケットの問題により当初予定されていた2024年から遅れが生じていました。地球と火星の位置関係から効率的な打ち上げが可能な期間は約26ヶ月に一度に限られており、現在の打ち上げウィンドウは10月19日から11月7日までとなっています。宇宙機はJAXAのH3ロケットで飛び立った後、2027年8月に火星系へ到着し、両衛星の観測を開始する計画です。
到着後、まずはディモスの観測を行い、その後フォボスへと焦点を移します。フォボスへの着陸とサンプリングには独自の困難が伴います。天然史博物館のサラ・ラッセル教授は、「これまでフォボスへ赴き、サンプルを地球に持ち帰ることに成功したミッションはありません」と述べています。
高圧窒素ガスを用いたサンプリングとフォボス上のローバー活動
MMX宇宙機はフォボスの表面に着陸する前に、まずローバーを投下して着陸候補地の偵察を行います。このローバーの活動を通じて、地表の砂や粒子の状態がどの程度緩いものであるかを把握することは、将来の着陸計画においても重要となります。
宇宙機本体がフォボス表面に降り立った後、ロボットアームと2種類のサンプラーを展開して月面土壌を採取します。その手法の一つとして、高圧の窒素ガスを地表に吹き付ける仕組みが採用されており、この機構はNASAのディスカバリー計画の下でブルー・オリジン社の企業であるハニービー・ロボティクスが開発しました。
採取される月面の砂はわずか約10グラムと非常に少量ですが、科学的価値は計り知れません。レスター大学のクリサ・アフデリドゥ博士は、「それでも、個別の微粒子であってもさまざまな研究を行うことができます……科学的な研究を行うために、表面から何キログラムものサンプルを持ち帰る必要はありません。したがって、1グラムールに価値があるのです」と強調しています。
火星の衛星の起源と火星由来物質の発見にかける期待
科学者たちがこれほどまでに直接的なサンプル回収を渇望する理由は、フォボスとディモスの誕生を巡る長年の謎を解き明かすためです。主な仮説は2つ存在します。1つは、初期の火星に巨大な天体が衝突して飛び散った破片から衛星が形成されたという説であり、もう1つは、火星の重力に捉えられた外太陽系出身の迷子小惑星であるという説です。
サンプルはどちらの説が正しいかを決着させる鍵になると期待されています。
さらに、フォボスが火星の極めて近くに位置していることから、火星表面への天体衝突によって飛び散った微粒子がフォボスに直接降り積もっている可能性があります。そのため、持ち帰られるサンプルには火星自体の物質や歴史に関する直接的な情報が含まれているかもしれないという大きな期待が寄せられています。
2031年の地球帰還へ向けたスケジュールと国際協力
フォボスからのサンプル採取は、早くとも2028年12月以降に計画されています。採取された物質を収めたカプセルは地球へ向けて送られ、2031年に帰還する長期的なスケジュールが組まれています。アメリカ航空宇宙局（NASA）も本ミッションに深く関与しており、MEGANE機器の提供、ガスサンプラーの技術実証、ディープ・スペース・ネットワーク（DSN）による通信支援、そして米国研究者への資金提供を行っています。計画されている地球帰還後、NASAは持ち帰られたサンプルのうち約15%を管理・保管することになっています。