NASAのSkyFallミッションは、火星の地表を探査するために、独自に設計された3機の小型ヘリコプターを送り出す計画です。これらの機体は、一見すると「小さなケープ」をまとっているかのような外観をしていますが、これは単なるデザインではありません。この布状の素材は柔軟なアンテナであり、火星の地表下にある水氷を探索するための画期的な地中レーダー技術です。
火星の地表下を探る「小さなケープ」の役割
JPL（ジェット推進研究所）のSkyFall地中レーダー担当リード機器科学者であるAdrian Tang氏は、8月6日の声明で次のように述べています。「唯一の浅い地下氷をリモートで検出する方法は、地面近くを飛行することです。低くゆっくりと飛行することで、SkyFallヘリコプターは乾燥した土壌が氷に変わる境界線の微細な層を分解し、その存在を検出し、範囲をマッピングできるレーダー画像を捉えることができます。」
これまでの火星探査では、周回軌道上の宇宙船がレーダーを用いてマッピングを行ってきましたが、地表から数フィート以内の浅い層にある氷の堆積物を詳細に捉えることは困難でした。SkyFallのミッションは、将来の宇宙飛行士が安全のために地面の下の状況を把握することや、飲料水、酸素、燃料を生成するための氷を確保することに貢献します。
着陸の衝撃に耐える柔軟なアンテナ設計
SkyFallのヘリコプターは、かつて火星で72回の飛行を成功させ、火星の希薄な大気中での制御された飛行を証明した「インジェニュイティ」の設計をベースにしています。インジェニュイティの機体重量は約4ポンド（1.8キログラム）でしたが、SkyFallの機体はより高度な能力を備えています。各ヘリコプターには4つの科学機器が搭載される予定です。
今回採用された「Vivaldiアンテナ」は1978年に発明された技術を応用したもので、地表から最大16フィート（5メートル）下の深部まで調査可能です。このシステムは500〜2,500メガヘルツの広帯域な周波数を送受信できます。しかし、機体が着陸時に地面からわずか6インチ（15センチメートル）しか浮いていないため、従来の硬いアンテナでは着陸時に破損するリスクがありました。
エンジニアたちは、柔軟な金属化ファブリックを用いて、バイオリンの弓のような形状の超小型アンテナを開発しました。このシステム全体の重量は約5オンス（バイオリンの弓2本分に相当）です。このアンテナは着陸時に自動的に折り畳まれ、離陸後に再び展開する仕組みとなっています。また、スピリットおよびオポチュニティ探査機でクッション材として使用された頑丈な素材であるポリエステルとベクトランで保護されています。
2028年12月の打ち上げに向けた計画
JPLのエンジニアたちは、このアンテナを環境試験ラボで過酷なテストにかけ、火星での2回分以上の主要ミッションに相当する硬い着陸のシミュレーションを行いました。その結果、信号強度が維持されていることが確認されました。
SkyFallミッションは、NASAのジェット推進研究所（JPL）が管理し、NASAの科学ミッション局（ワシントン）に代わって火星探査プログラム全体を統括しています。また、インジェニュイティの開発でJPLと協力したアーリントン（バージニア州）のAeroVironment社が、SkyFallヘリコプターの共同設計および共同製造を担当します。
SkyFallの3機のヘリコプターは、2028年12月にNASAのSpace Reactor-1 Freedom宇宙船に搭載されて打ち上げられる予定です。このミッションに関する詳細は、NASAの公式ウェブサイト（https://science.nasa.gov/mission/skyfall/）にて公開されています。