エミレーツ火星ミッション

エミレーツ火星ミッション
ホープ宇宙船の3Dレンダリング
名前希望探査機
オペレーターモハメッド・ビン・ラシッド宇宙センター
コスパーID2020-047A
SATCAT番号45918
Webサイトエミレーツマースミッション.ae
ミッション期間1824日3時間（軌道投入から）2年（計画）[ 1 ]
宇宙船の特性
宇宙船希望(アラビア語: الأمل、Al-Amal )
メーカー
打ち上げ質量1350 kg （ヒドラジン燃料800 kgを含む） [ 2 ] [ 3 ]
乾燥質量550 kg [ 3 ]
寸法2.37メートル×2.90メートル
力2枚のソーラーパネルから1800ワット
ミッション開始
発売日2020 年 7 月 20 日、21:58:14 UTC [ 4 ]
ロケットH-IIA
発射場種子島LP -1
請負業者三菱重工業
軌道パラメータ
ペリアレオンの高度20,000 km (12,000 マイル) [ 5 ]
アポアレオン高度43,000 km (27,000 マイル)
傾斜超同期軌道
期間55時間
火星探査機
軌道挿入2021年2月9日 15:30 UTC [ 6 ]
楽器
  • EXI（エミレーツ探査画像装置）EMIRS（エミレーツ火星赤外線分光計）EMUS（エミレーツ火星紫外線分光計）
ホープ火星ミッションのロゴ

エミレーツ火星ミッション(アラビア語: مشروع الإمارات لاستكشاف المريخ、ローマ字:  mašrō' al-Imārāt l-āstikšāf al-Murīkh ) は、アラブ首長国連邦宇宙局による火星への無人宇宙探査ミッションです。探査機ホープ(アラビア語: مسبار الأمل、ミスバール・アル・アマル) は2020年7月20日に打ち上げられ[ 6 ]、2021年2月9日に火星の周回軌道に入った。

このプロジェクトはオムラン・シャラフが指揮した。UAEおよびパートナー機関から200名のUAEの科学者とエンジニアが参加した。ミッションの設計、開発、運用は、モハメッド・ビン・ラシッド宇宙センター（MBRSC）が主導している。[ 7 ]宇宙船は、コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所（LASP）で、 UAEのエンジニアがアメリカのエンジニアの支援を受け、アリゾナ州立大学（ASU）とカリフォルニア大学バークレー校の支援を受けて組み立てられた。[ 8 ] [ 9 ]このプロジェクトは、すべての段階でMBRSCが主導した。[ 10 ]

この宇宙探査機は、日々の気象サイクルや季節ごとの気象、砂嵐などの下層大気における気象現象、そして火星の地域ごとの気象変化を研究します。また、火星大気中の水素と酸素の減少や、火星の急激な気候変動の背後にある可能性のあるその他の要因に関する知見も深めることになります。このミッションは、アラブ首長国連邦のエンジニアチームと外国の研究機関の協力によって実施されており、UAEにおける知識集約型経済の発展に貢献するものです。 [ 11 ]

HOPEは、 2020年7月の火星打ち上げ期間中に火星に向けて送られた3つの宇宙ミッションの最初のものであり、中国の国立宇宙機関（天問1号オービター、展開式および遠隔カメラ、着陸機、Zhurongローバー）と米国の国立宇宙機関（Mars 2020とそのPerseveranceローバー、Ingenuityヘリコプタードローン）によっても打ち上げられたミッションである。宇宙船は、日本のロケット、三菱重工業のH-IIAロケットで日本の種子島宇宙センターから打ち上げられた。3機とも2021年2月に火星に到着した。エミレーツ火星ミッションは3機の中で最初に火星に到着し、2021年2月9日に軌道投入操作を成功した。 [ 12 ] [ 13 ]

2021年2月9日、アラブ首長国連邦はアラブ諸国として初めて、火星に到達した5番目の国となり、インドに次いで火星の周回軌道への初回投入に成功した2番目の国となった。2023年4月、ニューヨーク・タイムズ紙は、火星探査機HOPEの画像に基づいた最新の火星世界地図を報じた。[ 14 ]

概要

UAEの火星探査ミッションのアイデアは、2013年末のUAE内閣の会議で生まれました。 [ 15 ]このミッションは、アラブ首長国連邦のシェイク・ハリーファ・ビン・ザイード・アル・ナヒヤーン大統領によって2014年7月に発表され、[ 16 ] UAEのエンジニアの能力を高め、火星の大気に関する人類の知識を増やすことを目的としています。[ 17 ]

この宇宙船は火星の大気と気候を調査するための火星探査機である。コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所（LASP）とモハメッド・ビン・ラシッド宇宙センター（MBRSC）の共同チームによって、アリゾナ州立大学（ASU）とカリフォルニア大学バークレー校の支援を受けて建造された。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] HOPE探査機は、三菱重工業（MHI）が製造・運用する日本のH-IIAロケットで2020年7月19日に日本から打ち上げられ、2021年2月9日に火星に到着した。 [ 22 ] [ 19 ]これは、西アジア、アラブ、またはイスラム教徒が多数派を占める国による初の火星ミッションとなった。[ 23 ]アラブ首長国連邦宇宙機関（UAESA）とインド宇宙研究機関は、 UAESAの首長国火星ミッションを支援する共同作業部会を設置した。[ 24 ]

エミレーツ火星ミッションの目的を達成するため、アラブ首長国連邦副大統領兼首相でありドバイ首長でもあるシェイク・ムハンマド・ビン・ラシッド・アル・マクトゥーム氏の指示の下、アラブ首長国連邦宇宙機関（UAESA）とMBRSCの間で協定が締結されました。 [ 25 ]協定によると、エミレーツ火星ミッションはUAE宇宙機関によって資金提供され、探査機HOPEの実行プロセス全体を監督します。協定では、プロジェクト全体のタイムラインを割り当てるとともに、財務的および法的枠組みの概要が示されています。[ 16 ]協定に基づき、MBRSCはHOPE探査機の設計と製造を委託されています。[ 16 ]

ミッション副プロジェクトマネージャー兼科学リーダーのサラ・アル・アミリは、LASP、カリフォルニア大学バークレー校、アリゾナ州立大学と協力してオービターの設計と構築に携わった。[ 20 ] [ 21 ] [ 26 ]プロジェクトマネージャーはオムラン・シャラフである。[ 21 ]

シェイク・ムハンマド・ビン・ラシッド・アル・マクトゥームによると、「希望」（アラビア語：アル・アマル）という名前は、「何百万人ものアラブの若者に楽観的なメッセージを送る」ために選ばれたとのことです。 [ 21 ]ミッションのデータは、世界中の200以上の機関と無料で共有されます。[ 27 ]

HOPE探査機は直方体[ 28 ]の形と構造をしており、燃料を含む質量は1,350 kg（2,980ポンド）です。探査機の幅は2.37 m（7フィート9インチ）、長さは2.90 m（9フィート6インチ）で、小型車と同等です。HOPEはバッテリーの充電に900ワットの太陽電池パネル2枚を使用し、地球との通信には幅1.5 m（4フィート11インチ）の高利得パラボラアンテナを使用します。この宇宙船には星追跡センサーが搭載されており、太陽を基準とした星座を特定することで宇宙での位置を特定するのに役立ちます。6つの120 Nスラスタが探査機の速度を制御し、8つの5 N（1.1 lb f）反応制御システム（RCS）スラスタが繊細な操縦を担当しています。[ 29 ]

エミレーツ火星ミッションのアニメーション
太陽の周り
火星の周り
  エミレーツ火星ミッション ·  太陽 ・  地球 ・  火星

HOPE探査機の移動時間は、493 × 10 6  km (306 × 10 6  mi)を約200日間旅した。 [ 30 ]到着後、探査機は40時間の初期軌道に投入され、[ 31 ]そこから近点上昇操作を行って55時間 (火星日で2日強) の最終軌道に投入され、搭載されている機器が火星の大気の全体的モデルの構築に役立ちながら、2年間火星の大気を調査する。データは、大気が宇宙空間に逃げ出す過程に関する追加データを提供することが期待されている。[ 32 ] HOPE探査機は、火星の大気を調査するための3つの科学機器を搭載し、高解像度のカラー画像を撮影するデジタルカメラ、大気中の温度プロファイル、氷、水蒸気を調べる赤外線分光計、そして宇宙空間の上層大気と酸素と水素の痕跡を調べる紫外線分光計が含まれている。[ 33 ]^^

このミッションは、UAEの経済と人的資本への投資とみなされている。シェイク・モハメッド・ビン・ラシッド・アル・マクトゥームは、ミッション発表の際に3つのメッセージを挙げた。「第一のメッセージは世界に向けたもので、アラブ文明はかつて人類の知識向上に大きな役割を果たし、今後もその役割を果たすだろうということ。第二のメッセージはアラブの同胞に向けたもので、不可能なことは何もなく、知識獲得の競争において我々は最強の国々と競い合えるということ。第三のメッセージは、最高峰を目指す人々に向けたもので、野心に限界を設けなければ、宇宙にさえ到達できるということだ」[ 34 ] 。このミッションは、アラブ首長国連邦の独立50周年（2021年12月2日）までに火星に到着する予定である。UAEの内閣担当大臣、モハメッド・ビン・アブドゥラー・アル・ゲルガーウィ氏によると、このミッションの費用は2億ドルだったという。[ 35 ]

HOPE宇宙船の試作機は2017年11月のドバイ航空ショーで展示された。試作機は宇宙船の外観を大まかに把握できるように作られた模型である。[ 36 ]プロジェクトマネージャーのオムラン・シャラフ氏は、ミッションは2020年7月の打ち上げに向けて順調に進んでいると述べた。[ 37 ]宇宙船は2020年7月19日21時58分14秒（UTC）に、日本の南種子島近くにある種子島宇宙センターから三菱H-IIAロケットで打ち上げられ、無事に打ち上げられた。[ 35 ]

2021年国際宇宙会議（ IAC）は、HOPE火星探査機が火星周回軌道に入ってから8か月後の2021年10月にドバイで開催される予定です。当初は2020年に開催が予定されていましたが、2020年のIACはオンライン形式に変更されました。[ 38 ]

科学的目的

EMMチームは、科学的目標を決定するために、NASA主導の国際フォーラムである火星探査プログラム分析グループ（Mars Exploration Program Analysis Group）に相談しました。このグループは、過去および現在の火星探査ミッションを検討し、将来の火星探査ミッションで取り組むべき知識のギャップを特定しています。EMMチームは、火星の大気の全球観測を行うため、 3つの観測機器と高高度超同期軌道を選択しました。 [ 15 ] EMMの軌道は、近点が約20,000 km、遠点が約43,000 km、周期が55時間です。[ 39 ]この軌道は、日々の大気の観測と季節周期の観測、砂嵐などの下層大気の気象現象の観測、そして火星の異なる地理的地域の気象の比較を目的として選択されました。HOPE火星探査チームによると、この探査機は火星における「最初の真の気象衛星」となるでしょう。[ 40 ]

HOPE探査機は火星の大気層を詳細に探査し、以下の研究に必要なデータを提供する。火星の大気が液体の水を維持できた時代から、大気が非常に薄く水が氷か蒸気としてしか存在できない現在までの劇的な気候変化の理由、火星が水素と酸素を宇宙に失っている仕組みと理由、火星の大気の上層と下層のつながりの理解など。[ 40 ] HOPE探査機のデータは、地球の大気をモデル化し、数百万年にわたるその進化を研究するのにも役立つ。 [ 34 ]このミッションで得られたすべてのデータは、知識共有を目的として、世界中の200の大学や研究機関に提供される。[ 34 ]

2023年4月、ニューヨークタイムズは、ホープ宇宙船の画像に基づいて更新された火星の世界地図を報じました。[ 14 ]

2023年3月10日に行われたフライバイ中に、火星探査機ホープが撮影した火星の衛星デイモスの史上初のクローズアップ画像が公開された。 [ 41 ] [ 42 ]

ホープ宇宙船

エミレーツ火星ミッションの一環として火星に送られたロボット探査機は、 「ホープ」またはアル・アマル（アラビア語：الأمل）と名付けられました。これは、世界中の何百万人ものアラブ人に楽観的なメッセージを送り、革新への意欲を喚起することを目的としています。[ 43 ] 2015年4月、シェイク・ムハンマド・ビン・ラシッドはアラブ世界に探査機の命名を呼びかけました。数千件の提案の中から、ミッションの中核となる目的を的確に表すこの名前が選ばれました。[ 44 ]探査機の名称は2015年5月に発表され、それ以来、このミッションは「ホープ火星ミッション」と呼ばれることもあります。[ 44 ]

建設と移転

ドバイのMBRSCから輸送され、日本の発射場に到着したHOPE 。

宇宙船はコロラド州ボルダーのLASPで組み立てられ、そこではUAEの技術者がアメリカの技術者から働き、学んだ。宇宙船は日本の種子島宇宙センターから打ち上げられた。[ 9 ]探査機は、当局がコロナウイルス関連の検疫プロトコルと渡航制限を乗り越えた後、2020年4月に日本の発射場に到着した。しかし、コロナウイルスのために当局はスケジュールを変更せざるを得なくなり、ミッションマネージャーは探査機を早めに日本に送ることを決めた。宇宙船を発射場に送る決定により、ドバイの技術者は計画されていた探査機のテストの一部を中止せざるを得なくなったが、2020年4月に探査機が日本に向けて出発する前にすべての重要なチェックが完了した。当局は4月上旬に11人の技術者と技術者を日本に派遣し、そこで2週間の検疫を受け、COVID-19ウイルス性疾患の症状がないことを確認した。2020年4月20日、HOPE宇宙船はドバイのMBRSCを出発し、種子島までの4日間の旅を開始した。気候制御された輸送コンテナに梱包された宇宙船は、ロシアが運航するウクライナ製のアントノフAn-124貨物機でドバイから日本の名古屋まで輸送された。旅の最終段階は、 2020年4月24日に名古屋から種子島まで探査機を運ぶ船上で行われた。エミレーツ火星ミッションチームのメンバー6人が宇宙船に同行して日本に到着した。到着後、彼らは日本政府の指示により2週間の隔離期間を開始した。隔離期間が終了すると、彼らは11人のエンジニアや技術者と合流し、種子島のペイロード処理施設のクリーンルームで宇宙船の最終試験を完了した。[ 45 ]

仕様

HOPE探査機は、アルミニウム製のハニカム構造で、複合材製のフェイスシートが取り付けられています。推進剤を含めた質量は1,350 kg（2,980ポンド）で、探査機全体の大きさは小型車とほぼ同じです。[ 46 ]

通信のため、探査機は直径1.85メートル（6フィート1インチ）の高利得アンテナを使用する。このアンテナは地球に向けられる細い電波を生成する。探査機の構造には、低帯域幅での指向性通信用の低利得アンテナも組み込まれている。星追跡装置は、太陽を基準とした星座を調べることで宇宙空間での位置特定に用いられる。[ 46 ] HOPEには、6つの120 N（27 lbf）スラスタと8つの5 N（1.1 lbf）リアクション・コントロール・システム（RCS）スラスタが搭載されている。6つのデルタvスラスタの機能は速度管理であり、RCSスラスタは姿勢制御と繊細な操縦に用いられる。探査機内部のリアクションホイールは、宇宙空間を移動中に探査機の向きを変えることを可能にし、アンテナを地球に向けたり、科学機器を火星に向けたりするのに役立つ。[ 46 ]

楽器

ホープが撮影した火星の写真

ミッションの科学的目的を達成するために、ホープ探査機には3つの科学機器が搭載されています。[ 46 ]

  • エミレーツ・エクスプロレーション・イメージャー（EXI）は、8km以上の空間分解能で高解像度の画像を撮影できるマルチバンドカメラです。6つの独立したバンドパスフィルターからなるセレクターホイール機構を用いて、3つの紫外線バンドと3つの可視光（RGB）バンドの光学スペクトル領域をサンプリングします。EXIは、火星の大気中の水、氷、塵、エアロゾル、そしてオゾン量などの特性を測定します。この装置は、LASPとMBRSCの共同研究により開発されました。[ 47 ]
  • エミレーツ火星赤外線分光計（EMIRS）は、アリゾナ州立大学（ASU）、北アリゾナ大学（NAU）[ 48 ] 、および火星火星海洋研究所（MBRSC）によって開発された干渉型熱赤外線分光計です。表面と大気から放射される放射輝度を測定し、表面温度、大気温度プロファイル、そして大気中の氷、水蒸気、塵の量を測定します。EMIRSは下層大気と中層大気の観測を可能にします。開発はアリゾナ州立大学[ 48 ] [ 49 ]が主導し、NAUとMBRSCの支援を受けました。
  • エミレーツ火星紫外線分光計（EMUS）は、100～170 nmのスペクトル範囲の放射を測定する遠紫外線イメージング分光器 であり、熱圏、水素コロナ、酸素コロナの地球規模の特性と変動を測定することを目的としています。設計と開発はLASPが主導しました。[ 50 ]

起動ウィンドウ

ロケットは2020年7月14日から始まった短い打ち上げ期間内に打ち上げられた。 [ 51 ]宇宙船は2020年7月19日に日本の種子島宇宙センターから三菱重工業のH-IIAロケットを使用して打ち上げられ、[ 51 ] 2021年2月9日に火星に到着した。[ 35 ]

ガイダンスとナビゲーション

アリゾナ州テンピに拠点を置くKinetX Aerospace社が、このミッションのナビゲーションサービスを提供している。[ 52 ] NASAのDeep Space Network（DSN）が、宇宙船との通信と追跡に使用されている。[ 53 ] KinetX社は、DSNから提供される無線追跡データを使用して、宇宙船の軌道を推定し、 Hopeを計画軌道に乗せて火星の軌道に投入するために必要な操作を設計している。 [ 54 ]

ミッション設計

コロラド州ボルダーに拠点を置くアドバンスド・スペース社は、このミッションのミッション設計サービスを提供しています。[ 55 ]アドバンスド・スペース社は、基準軌道、基準マヌーバ、科学イベントリストを作成しました。また、打ち上げ目標だけでなく、 全てのマヌーバの検証も行っています。

チーム

ミッションプロジェクトマネージャーのオムラン・シャラフ氏が2015年にドバイでミッションを発表している。

ミッションチームは、宇宙船、ロジスティクス、ミッション運用、プロジェクト管理、科学教育・アウトリーチ、地上局、打ち上げロケットの7つのグループに分かれています。チームを率いるのはオムラン・シャラフで、彼はプロジェクトマネージャーとして、エミレーツ火星ミッションに関連する進行中のタスクの管理とサポートを担当しています。[ 56 ]

サラ・アミリは副プロジェクトマネージャー兼主任科学調査員であり、ミッションの目的の策定とホープ探査機の機器に関連するプログラムの調整においてチームを率いている。[ 56 ]このミッションは、アラブ首長国連邦の経済と国民に永続的な貢献をする可能性を秘めていると言われている。[ 57 ]

ミッションチームには、150名のUAEのエンジニアと米国の提携機関の200名のエンジニアと科学者が含まれており、オムラン・シャラフがプロジェクトディレクター、ピート・ウィズネルがプログラムマネージャー、サラ・アミリが副プログラムマネージャー兼主任科学調査員、イブラヒム・ハムザ・アル・カシムが戦略計画担当副プロジェクトマネージャー、ザカレイヤ・アル・シャムシが運用担当副プロジェクトマネージャーを務めている。[ 58 ] [ 56 ] [ 59 ]

インド宇宙研究機関（ISRO）はミッションチームとの会合を開催し、経験を共有し、火星ミッションの打ち上げを支援した。[ 60 ] [ 61 ]

軌道修正と到着

UAEの火星探査機「ホープ」は、最初の惑星間進路修正操作（TCM1）を成功裏に実行したと、ミッション担当者は2020年8月17日に発表した。[ 62 ]

探査機は2021年2月9日に火星に到着し、メキシコ湾標準時19時42分頃（UTC +04:00）、火星周回軌道への投入に向けてスラスタの噴射を開始した。このプロセスは完了までに約27分間の推力噴射を要した。その後、探査機は火星周回中に無線連絡を停止したが、約15分後に軌道投入に成功したと報告した。[ 13 ] [ 63 ]

参照

参考文献

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