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NASA のエンジニアは、宇宙船が宇宙の危険に耐えられるほど耐久性があることを確認するために、多くの時間と労力を費やしています。しかし、ロケットや探査機は、わざと墜落するように設計されていることもあります。

2022 年には、計画的なものも計画外のものも含め、注目すべき宇宙衝突が数多く発生しました。予期せぬ出来事は危険を伴うこともありますが、計画的な衝突は太陽系に関する重要な情報を提供し、惑星の大気や小惑星の表面の化学物質など、さまざまな特徴を明らかにします。また、新しい技術をテストすることで、将来の宇宙ミッションへの道を切り開きます。さらに、宇宙の岩石に機械を衝突させることで、将来地球を脅威となる小惑星から守るために使用できるデータが得られることもあります。

宇宙探査の歴史は衝突に満ちている。人類の初期の月探査では、1959年に月面に到達した最初の宇宙船となったロシアのルナ2号や、1960年代に初めて月のクローズアップ画像を送信したNASAのレンジャー計画のように、衝突を利用して月面を詳細に調査した。この数十年にわたる伝統は、2005年に彗星に衝突したディープインパクトから、2022年に小惑星を周回したDARTまで、現代のミッションにも引き継がれている。今後も意図的な衝突が増える可能性は非常に高い。

墜落するように設計されたNASAの着陸船

火星探査ミッションで最もリスクが高い部分の一つは着陸である。このような状況を回避するには、多くの機械部品とソフトウェア プログラムが適切に機能する必要がある。2016 年には、コンピューターの不具合により、欧州の火星着陸機が悲惨な墜落事故を起こした。これまで NASA は、巨大なバウンド エアバッグ、火星の薄い大気で機体を減速させるように設計されたパラシュート、さらにはパーサヴィアランス探査機が使用した複雑なスカイ クレーン システム (基本的には、着陸機をゆっくりと地表に降ろすジェット パック) など、さまざまな技術でこれに対処してきた。

これらの技術は成功しているが、高価でもある。NASA ジェット推進研究所 (JPL) のエンジニアは、コストを削減できる可能性のある新しい技術、つまり SHIELD と呼ばれる衝突を目的とした装置の開発に取り組んでいる。彼らはこれを衝撃減衰装置と呼んでおり、衝突の衝撃をすべて吸収し、内部の繊細な電子機器を保護するように作られている。この装置は鋼鉄製で、逆さまのウェディング ケーキのような形をしている。地面にぶつかると、現代の自動車の「衝撃吸収帯」のように、くしゃくしゃになって衝撃を吸収する。

最も大規模で野心的なミッションには、従来の着陸装置が常に必要となるが、準備にも長い時間がかかる。SHIELD の技術は、従来の着陸装置に加えて、より小規模で頻繁なミッションも可能にする。JPL の機械エンジニアで SHIELD プロジェクトのリーダーであるルー・ギアシュ氏は、この装置により火星へのミッションがより迅速かつ安価になり、「科学的発見の速度が上がる」可能性があると語る。「これは、従来の火星着陸を補完するようなものです」とギアシュ氏は付け加える。

研究チームは2022年8月に、スマートフォンを固定して、火星着陸時の最高速度（時速110マイル）で初めてSHIELDをテストした。スマートフォンは、実際の火星の土よりもはるかに硬い厚さ2インチの鋼板に衝突した後も生き残り、完全に機能し続けた。

NASA は、この種の技術によって火星にもっと小規模な探査機を送り、火星全体に探査機のネットワークを構築できるようになることを期待している。これらは、地球で使用している地元の気象観測所のようなものになるかもしれない。いつの日か、大気科学者がオリンポス山やスキアパレリクレーターの毎日の天気予報を教えてくれるようになるかもしれない。地球全体を一度に監視できれば、火星の塵、大気、さらには火星の地震についてさらに詳しく知ることができるかもしれない。そして、それはすべて、何度も着陸に成功した後に起こるかもしれない。

月面上の謎のロケット

今年、3月4日にロケットの破片が月に衝突するという予想外の事故が起こり、天文学者たちは困惑した。NASAの月探査機（LRO）はその後、衝突によってできた奇妙な二重クレーターを発見した。一部の天文学者は、この衝突によって月面に関する新しい情報が得られるかもしれないと期待したが、このロケットの不時着の原因を突き止める以外には、大した成果はなかった。

天文学者のビル・グレイは、最初はこれをスペースXの部品だと特定したが、後にこれが実際には2014年の中国のテストミッション「嫦娥5-T1」の一部だと気付いた。しかし中国当局はこれが自国のブースターではないと否定しているため、その出所はいまだに謎に包まれている。ここでの最大の教訓は、この破片が正確に何なのか、どこから来たのか誰も確信が持てなかったこと、そしてこれと同じような失われた宇宙ゴミが他にもたくさんあるということがいかに憂慮すべきことかということだ。

[関連: ロケットが月に衝突すると何が起こるのか? 必ずしも天文学者の予測通りになるわけではない。]

この衝突は月科学者にとって損失だったが、月への意図的な衝突はこれまでにもあった。特に、2009年に月の南極にある永久影のクレーターを衝突させるミッションである LCROSS が有名である。NASA の天文学者は、月面に衝突させるために 1 機の宇宙船を送り、その後すぐに、衝突によってかき混ぜられた物質を測定するための科学機器を搭載した探査機を送り込んだ。このミッションは、今では当然のことと考えられている事実、つまり月面に水の氷が存在することを確認するのに役立った。

ハワイ大学の惑星科学者キアラ・フェラーリ・ウォン氏は、LCROSS のデータはまだ科学者たちを忙しくさせていると指摘する。同データによって月の物質が明らかになり、同様にクレーターの多い水星の物質とは著しく異なるからだ。「私たちは、それぞれの惑星のユニークな歴史の中で何が起こり、それらが似て非なるものになっているのかを解明しようと取り組んでいます」と同氏は言う。

小惑星を巡る

今年の宇宙衝突事件のハイライトは、NASA の二重小惑星方向転換テストである DART によるものです。これは、小惑星に衝突してその軌道を少し変えた宇宙船です。これは、地球に向かって猛スピードで飛んでくる小惑星を発見した場合に地球を守るための惑星防衛技術の初のテストでした。

「ありがたいことに、地球の大気圏を突き抜けるほどの大きさの既知の小惑星は、次の世紀のいかなる時点でも地球に衝突する恐れはありません」と、ジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所の惑星科学者で DART チームのメンバーでもあるアンジェラ・スティックル氏は言う。しかし、まだ発見されていない小惑星が地球との衝突コース上にある場合、「私たちは備えておきたい」と彼女は付け加える。

DART は、ディモルフォスと呼ばれる小惑星をターゲットにしました。この小惑星は、ディディモスと呼ばれるさらに大きな小惑星を周回しています。衝突前と衝突後のディモルフォスがディディモスを周回する時間の変化を測定することで、天文学者は衝突した宇宙船がどれだけの衝撃を与えたかを判断することができました。宇宙船は小惑星の軌道周期を 32 分変えました。これは、NASA がミッション成功のために設定した目標時間の 25 倍以上です。「これは信じられないほどエキサイティングなことで、チームはまだその理由と経緯の詳細を研究中です」とスティックルは言います。

このミッションは科学者たちにディディモスそのものについて教えた。ディディモスは実際には瓦礫の山として知られる岩石のゆるい集まりであり、小惑星の集団がいかに多様であるかを示している。将来の小惑星の軌道変更を成功させるには、天文学者はそれぞれの小惑星が何でできているかを知る必要があり、それによってどの程度の推進力が必要かを知ることができる。

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しかし、科学者が小惑星に衝突したのは今回が初めてではない。2019年、日本のはやぶさ2ミッションで小惑星リュウグウに小型の大砲が撃ち込まれ、表面が吹き飛ばされて土の下層が露出し、サンプル収集のために破片がメインの探査機に向かって飛び散った。しかし、その衝突はDARTよりもはるかに小規模で、目的も全く異なっていた。

現在、はやぶさ2は新たなミッションを開始している。それはDARTの惑星保護の目標に貢献するミッションだ。はやぶさ2は、ほとんど研究されていない小惑星2001 CC21に向かって猛スピードで進んでいる。衝突はしない。その代わり、宇宙船は、ほとんど知られていないターゲットの周りを精密に航行する実験を行う。これは、小惑星をターゲットとする惑星防衛ミッションにとって極めて重要なスキルだ。

「私の理想の次のミッションは、宇宙船が小惑星に衝突し、その一部始終を宇宙船1機で観察することです」とスティックル氏はDARTの影響について語った。「この技術を何度もテストすればするほど、より優れた技術が開発できるでしょう。」