バルーンロボットが金星の謎を解明するのに役立つかもしれない

太陽系の他の遠い場所の探査に優先して何年も無視されてきた金星だが、今や研究者の間で新たな関心の波が押し寄せつつある。

NASA のジェット推進研究所が発表した新しいミッションのコンセプトにより、科学者はこれまで不可能だった方法で金星を探索できるようになるかもしれない。しかも、地面に触れることなく。代わりに、気球で空高く舞い上がるのだ。NASA のミッションはまだ実験段階だが、このコンセプトでは、直径約 40 フィートの空中ロボット気球と小型の周回衛星を組み合わせる。金星は大きさや構造が似ていることから地球の双子星と呼ばれることが多いが、この 2 つはまったく異なる。地球は生命があふれる世界だが、金星は生命体が存在する可能性を焼き尽くしたかもしれない原始のスープだ。明らかに、両者は同一ではなく兄弟分だ。

金星の大気圏の上層にとどまり、探査機は金星の強力な風を利用して地球を周回し、その間ずっと金星の科学的測定を行って地球の兄弟である金星に関する知識を深める。これらの実験は、金星の雲の化学組成の分析から、科学者に金星の地震についてより多くの情報を与える可能性のある音波の大気の監視まで多岐にわたる。

気球は金星の厳しい環境を横断する鍵になるかもしれない、とセントルイスのワシントン大学の准教授で、この構想の長年の科学協力者であるポール・バーン氏は言う。「太陽系で、雲層と金星のすぐ上ほど快適な場所は他にはありません。これはかなり特別なことです」とバーン氏は説明する。

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太陽から2番目の惑星である金星は、常に厚い二酸化炭素の雲に覆われており、太陽系で最も焼けつくような気温の惑星の1つです。金星は非常に高温であるため、人類がこれまでに金星の表面に送ったすべての宇宙船は、基本的に溶解して押しつぶされています。この地獄のような風景を生き延びるには、金星を訪れる予定の宇宙船（そして生き延びてその話を語る）は、圧倒的な気圧（地球の海面下1マイルの気圧に近い）と硫酸の雨に耐えられる素材で作られていなければなりません。大気中に落下するこれらの水滴は非常に高濃度であるため、人の皮膚に簡単に穴を開けてしまう可能性があります。

バーン氏によると、金星の表面上空数マイルに浮かぶ気球探査機は、地球の何ヶ月間も活動できる可能性があるという。これは、金星を探査する他の試みと比べて大きな飛躍だ。探査機が金星の空を漂うと、惑星の卓越風によって北に運ばれ、高度が上昇する。「つまり、広大な土地をカバーできるだけでなく、一日のさまざまな時間帯の大気の状態も把握できる」とバーン氏は言う。さまざまなタイムスタンプでデータを収集すれば、惑星の大気のより詳細な画像を作成するのに役立つだろう。科学者たちは、固有磁場がないなど、惑星の他の謎の特性にも答えられるかもしれない。

気球技術の使用は、米国が過去に展開した着陸機や探査機などの従来の宇宙船に対する斬新な代替案のように思えるかもしれないが、別の宇宙超大国は数十年前にこれらの浮遊装置を使用して金星を探査した。1980年代、ソ連は、高度な着陸機と気球の積荷を表面に届けるために設計された双子の宇宙船であるベガ計画を発表し、大成功を収めた。ベガが送信したデータにより、科学者は惑星の複雑な気象システムの精緻さを詳細に解明することができた。

しかし、それから35年以上が経った今、JPLとニアスペースコーポレーションのチームは最近、ネバダ州でコンセプトプロトタイプの飛行試験を2回成功させた。このモデルは、アイデアが実際のミッションに転換された場合の宇宙船の約3分の1の大きさである。

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「この飛行の目的は気球の飛行力学を測定することでした」とJPLのロボット技術者、ジェイコブ・イズラエレヴィッツ氏は言う。ネバダ州を選んだ理由の一つは、米国本土最大の乾燥湖床があるからだ、とイズラエレヴィッツ氏は言う。広大で開けた地形なら気球の回収が容易で、建物や塔などの障害物への衝突も避けられる。

飛行によって多くの実用的な情報も明らかになったと研究チームは指摘している。エアロロボットの能力に関する現在の推定値に基づくと、気球は約 100 キログラムの積載が可能であることがわかった。これは太陽電池パネルや、地球にデータを送信するために必要な通信技術を搭載するのに十分な量だ。また、このミッションは生命探査ミッションではないが、金星を居住不可能にする条件についてさらに学ぶことは、生命を育む可能性のある惑星環境を理解する上で大いに役立つかもしれない。

ニアスペース社の航空宇宙プロジェクトエンジニア、カレブ・ターナー氏は、この技術は予想以上に優れた性能を発揮したと語る。「これらの飛行テストは、厳しい金星の大気とは比べものにならないほど過酷な条件にエアロボットをさらし、予想を超える耐久性を示した」と、同氏はポピュラーサイエンス誌にメールで語った。エアロボットは、気球の膨張、打ち上げ、複数の高度レベルへの飛行、着陸に耐えることができた。これらはプロトタイプが問題なくクリアした重要なベンチマークである。しかし、ターナー氏によると、2回目のテストはわずか1日後に実施できたという。繰り返しが簡単なのは注目すべき偉業であり、「関係者全員に、この作業が金星ミッションに向けて準備が整っているという自信を与えている」。

NASA がこの宇宙船ミッションを星々に送るまでには何年もかかるかもしれないが、同局は早くても 2028 年までに予定されている VERITAS および Davinci+ ミッションで再び金星に向かうことをすでに約束している。地球に似た惑星の探索で、我々が地球を越えて他の惑星をよりよく観察し続ける中、このような刺激的な目的地は再び探索する価値がある。