人類はこれまで、火星に複数の探査機を送り込んできた。現在も6機の周回衛星と、2機の探査ローヴァーが火星を調査している。つい先日には、米航空宇宙局（NASA）による火星探査機「インサイト（Insight）」の打ち上げが成功したばかりだ。
そしてNASAが次に計画している2020年の火星ミッションでは、ある世界初の試みが計画されている。
NASAは5月18日、小型自律式ドローン「Mars Helicopter（マーズヘリコプター）」を、2020年に打ち上げが計画されている火星探査機「Mars 2020（マーズ2020）」に載せて送り込み、火星の空で実証実験を行う計画を発表した。地球以外の惑星で飛行する探査機は、これが世界初となる。
マーズヘリコプターは、2013年からNASAのジェット推進研究所（JPL）で開発されてきた。NASAの発表によると、機体はソフトボールほどの大きさで、重さは1.8kgだという。ソーラーセルで充電可能なリチウムイオン電池を搭載し、氷点下100℃以下にまで下がると言われる寒い火星の夜にも耐えられるように、保温機能も備えている。
同機は、マーズ2020の下部に搭載された状態で火星に着陸する。探査機が飛行に適した場所に到達すると、マーズヘリコプターが展開され、地球から飛行開始のコマンドが送られる。地球と火星の間の交信には数分の遅れが生じるため、ヘリコプターには自律飛行プログラムが組み込まれている。
薄い大気で揚力を確保するための工夫
火星の大気の密度は地球の1パーセントにも満たないため、羽を回転させて機体を浮かせる揚力を発生させることが難しい。たとえるなら、火星に着陸したヘリコプターは、地球の高度約30kmに相当する大気のなかを飛行することになる。ちなみに、地球上でのヘリコプター飛行の最高高度の記録は約12kmとされている。
そこでJPLの開発チームは、通常のヘリコプターの約10倍のスピードで回転する二重反転式ローターを搭載。これで、火星の薄い大気の中でも揚力を確保できるという。
これまでの火星探査は、地上を走る探査ローヴァーと、周回衛星が取得する画像データを頼りに行われてきた。そこに火星ヘリコプターが取得する空撮画像が「第3の目」として加われば、より効率的で安全な探査が実現するだろう。
マーズヘリコプターは、地形の把握が難しい山岳地帯を上空から撮影することで、探査ローヴァーの安全な走行ルートを確保することができる。さらに、ローヴァーが走行できない地域を飛行することで、研究者はこれまで得られなかった火星の地表データを分析できる。
マーズヘリコプターは、30日間にわたるミッションで、最大5回の実証実験を行う予定だ。最初の飛行試験では、3m上空で30秒間ホヴァーする。その後の試験では徐々に高度と飛行時間を伸ばしていき、最終的には数百メートルを90秒間飛行する予定だ。
また、マーズヘリコプターが搭載されるマーズ2020は、着陸地点付近の地質情報を分析し、火星の居住可能性を調べるほか、生命の痕跡や、将来の有人ミッションで必要な天然資源や危険要素も調査する。2020年7月に打ち上げられ、翌年の2月に火星に到達する予定だ。
TEXT BY TOMOYA MORI