最終更新：2023年5月21日

火星：探査の歴史と人類初の赤い惑星への一歩

火星の特徴

火星は探査の魅力的な目的地であり、地球外生命の探索に関心を集めています。火星はしばしばその独特の色から"赤い惑星"と呼ばれます。火星の表面は酸化鉄が豊富で、これが特徴的な赤みがかった色合いを与えています。

火星の巨大な火山

火星には太陽系で最も高い火山であるオリュンポス山があります。オリュンポス山は火星の平均表面レベルから約22キロメートルの高さに達します。直径は約600キロメートルで、最も広い火山の一つでもあります。

アスクレウス山、パボニス山、アルシア山：これら3つの火山は「タルシス山脈」とも呼ばれ、火星のタルシス火山地域の一部です。アスクレウス山は約18キロメートル、パボニス山は約14キロメートル、アルシア山は約12キロメートルの高さです。

巨大な峡谷バレス・マリネリス

火星には、太陽系で最大の峡谷であるバレス・マリネリスがあります。この峡谷システムは約4,000キロメートルの長さに及び、これは地球のグランドキャニオンの約4倍の長さです。

火星の極冠

地球と同様に、火星にも極冠があります。これらの極冠は主に水氷で構成されていますが、二酸化炭素の凍結層（ドライアイス）も含まれており、季節変化を示します。

火星の希薄な大気

火星の大気は地球よりもはるかに薄く、主に二酸化炭素（CO₂）で構成され、少量の窒素とアルゴンが含まれています。火星の大気圧は地球の約0.6％です。

極端な気温

火星の表面温度は大きく変動します。夏の赤道緯度では最高気温が約20℃に達することがありますが、最低気温は約-140℃まで下がることがあります。

火星の過去の水の痕跡

ロボットミッションや火星軌道からの観測により、火星の過去に液体の水が存在したという説得力のある証拠が得られています。谷、川床、鉱物堆積物などの地質学的形成は、この惑星の湿潤な過去の指標と解釈されています。

火星の衛星

フォボス

フォボスは火星の2つの衛星のうち大きい方で、細長い不規則な形をしています。火星の表面から約6,000キロメートルの距離を公転しています。フォボスは火星と同期回転しており、常に同じ面を火星に向けています。この衛星は衝突クレーターで覆われており、その激しい歴史を物語っています。最大のクレーターはスティックニーと呼ばれています。フォボスは太陽系全体で親天体に最も近い衛星の一つです。

ダイモス

ダイモスは火星の2つの衛星のうち小さい方です。細長く不規則な形をしていますが、フォボスよりも規則的です。火星の表面から約23,500キロメートルの距離を公転しています。ダイモスも火星と同期回転しており、常に同じ面を火星に向けています。その表面は衝突クレーターで覆われていますが、フォボスほどではありません。

火星：赤い惑星への人類初の一歩へ

火星への行き方

火星へ行くには、宇宙で正確な軌道をたどる必要があります。科学者は「ホーマン転移」と呼ばれる燃料効率の良い経路を使用し、推進力を少なくして旅行します。燃料の量はロケットの質量と出発速度に依存します。

旅のさまざまな段階

火星への旅は複数の段階に分かれています：地球からの離陸、火星への正しい軌道への乗り換え、途中での経路修正、火星の周回軌道への投入または直接惑星への降下、そして最終的に地球への帰還。各段階は注意深く計画され、問題が発生した場合に備えてバックアップシステムを装備する必要があります。

火星への降下と着陸

火星への着陸は非常に複雑です。大気は非常に薄いため、ロケットを減速しますが、パラシュートだけでは完全に減速することはできません。ミッションでは、熱シールドで熱から保護し、パラシュートで減速し、エンジンで優しく着陸する組み合わせを使用します。

火星での生活：本当の挑戦

宇宙飛行士は放射線から保護され、適切な圧力と温度で維持された空気を呼吸し、現地で生産された水と酸素を利用できる必要があります。居住地は加圧されモジュール式になり、一部のミッションでは現地の資源を利用して燃料と水を生産する計画です。

地球との通信は火星の位置によって4分から24分かかるため、宇宙飛行士は非常に自律的である必要があります。彼らはほぼ独力で生存、移動、科学実験を管理する必要があります。欧州宇宙機関や他の宇宙機関（ロシア、中国、インド）は2020年代から2030年代にかけてロボットミッションを計画していますが、火星への有人ミッションは2040年から2050年の時期に予定されています。

火星への宇宙ミッションの一覧

火星ミッション：年代順の目録、ステータス、コメント（1960–2025）
年	ミッション	国	機関	タイプ	ステータス	コメント
1960	1M No.1	ソ連	OKB-1	フライバイ	❌ 失敗	打ち上げ段階で喪失（軌道に到達せず）。
1960	1M No.2	ソ連	OKB-1	フライバイ	❌ 失敗	打ち上げ段階で喪失。
1962	Mars 1 (2MV-4 No.2)	ソ連	OKB-1	フライバイ	❌ 失敗	火星への途中で通信喪失。
1964	Mariner 3	アメリカ	NASA	フライバイ	❌ 失敗	フェアリングが分離せず → ミッション喪失。
1965	Mariner 4	アメリカ	NASA	フライバイ	✅ 成功	火星表面の最初の接近画像。
1967	Zond 2	ソ連	Lavochkine	フライバイ	❌ 失敗	フライバイ前に通信喪失。
1969	Mariner 6	アメリカ	NASA	フライバイ	✅ 成功	画像撮影と分光法。
1969	Mariner 7	アメリカ	NASA	フライバイ	✅ 成功	Mariner 6の観測を補完。
1969	2M No.521 (1969A)	ソ連	Lavochkine / ソ連	オービター	❌ 失敗	打ち上げ失敗 / 軌道に到達せず。
1969	2M No.522 (1969B)	ソ連	Lavochkine / ソ連	オービター	❌ 失敗	打ち上げ失敗。
1971	Mariner 8	アメリカ	NASA	オービター	❌ 失敗	打ち上げ失敗（LEOで喪失）。
1971	Kosmos 419 (3MS No.170)	ソ連	Lavochkine	オービター	❌ 失敗	ステージの問題 → LEOを離れず。
1971	Mars 2	ソ連	Lavochkine	オービター + ランダー	⚙️ 部分的	オービターは運用中；ランダーは表面に衝突（衝撃）。
1971	Mars 3	ソ連	Lavochkine	オービター + ランダー	⚙️ 部分的	着陸は当初成功したが、約20秒後に通信喪失。
1971	Mariner 9	アメリカ	NASA	オービター	✅ 成功	最初の火星オービター；全球マッピング。
1973	Viking 1	アメリカ	NASA	オービター + ランダー	✅ 成功	着陸と科学的運用（生物学的研究）。
1976	Viking 2	アメリカ	NASA	オービター + ランダー	✅ 成功	Viking 1と同様；地質学的および大気分析。
1988	Phobos 1	ソ連	Lavochkine	オービター（フォボス向け）	❌ 失敗	遠隔操作エラー → 途中で探査機喪失。
1988	Phobos 2	ソ連	Lavochkine	オービター（フォボス向け）	⚙️ 部分的	軌道到達成功後、最終運用前に通信喪失。部分的な観測を実施。
1992	Mars Observer	アメリカ	NASA	オービター	❌ 失敗	火星軌道投入直前に通信喪失。
1996	Mars Global Surveyor	アメリカ	NASA	オービター	✅ 成功	表面と大気の詳細なマッピング。
1996	Mars Pathfinder (Sojourner)	アメリカ	NASA	ランダー + 小型ローバー	✅ 成功	エアバッグ着陸デモンストレーター + モバイル探査（Sojourner）。
1998	Nozomi	日本	ISAS / JAXA	オービター	❌ 失敗	軌道と推進の問題 → 火星に到達せず。
1999	Mars Climate Orbiter	アメリカ	NASA	オービター	❌ 失敗	単位変換エラー（ヤードポンド法/メートル法） → 軌道誤り、喪失。
1999	Mars Polar Lander	アメリカ	NASA	ランダー	❌ 失敗	着陸時に喪失；原因はおそらく逆噴射ロケットの早期点火。
1999	Beagle 2（補足記載）	イギリス / 欧州	UK/ESA	ランダー	⚙️ 部分的	着陸：初期通信なし；後に無傷で発見（パネル/アンテナ展開の故障）。
2001	Mars Odyssey	アメリカ	NASA	オービター	✅ 成功	ガンマ線研究、鉱物学、通信中継のための長期オービター・ミッション。
2003	Mars Express	欧州	ESA	オービター	✅ 成功	地質学的および大気観測；ミッション延長。
2003	Beagle 2	イギリス / 欧州	UK/ESA	ランダー	⚙️ 部分的	無傷で着陸したが通信なし（アンテナ展開の故障）；後に表面で発見。
2003	Spirit (MER-A)	アメリカ	NASA	ローバー	✅ 成功	長期探査（2004–2010）；古代の水の証拠を発見。
2003	Opportunity (MER-B)	アメリカ	NASA	ローバー	✅ 成功	2004–2018年に運用；水の形成を発見。
2005	Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)	アメリカ	NASA	オービター	✅ 成功	高解像度画像とテレコム中継；詳細な観測。
2007	Phoenix	アメリカ	NASA	ランダー	✅ 成功	北極地域の永久凍土の研究；水氷の同定。
2011	Fobos-Grunt (+ Yinghuo-1)	ロシア / 中国	Roscosmos / CNSA	サンプルリターン / オービター	❌ 失敗	打ち上げ後地球軌道に閉じ込められ；早期再突入。
2011	Curiosity (MSL)	アメリカ	NASA / JPL	ローバー	✅ 成功	ゲール・クレーターの分析；温和な環境と有機化合物の検出。
2013	Mangalyaan (Mars Orbiter Mission)	インド	ISRO	オービター	✅ 成功	インド初の火星成功；科学技術オービター。
2013	MAVEN	アメリカ	NASA	オービター	✅ 成功	上層大気と時間経過に伴う大気損失の研究。
2016	ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)	欧州 / ロシア	ESA / Roscosmos	オービター	✅ 成功	ガス（例：メタン）の痕跡を研究し、中継局として機能。
2016	Schiaparelli EDM	欧州	ESA	ランダー・デモンストレーター	❌ 失敗	地表衝突：高度測定エラーと逆噴射ロケットのタイミングミス。
2018	InSight	アメリカ	NASA	ランダー	✅ 成功	地震測定と火星の内部構造の研究。
2020	Hope (Al-Amal)	アラブ首長国連邦	MBRSC / UAESA	オービター	✅ 成功	全球的な気候研究と大気プロファイル。
2020	Tianwen-1	中国	CNSA	オービター + ランダー + ローバー	✅ 成功	中国初の完全な成功；祝融ローバーが表面で運用。
2020	Perseverance (Mars 2020)	アメリカ	NASA / JPL	ローバー	✅ 成功	将来の回収のためのサンプル収集（キャッシュ）；Ingenuityのデモンストレーション。
2021	Zhurong (Tianwen-1から展開)	中国	CNSA	ローバー	✅ 成功（その後不活性）	ユートピア平原地域の探査；2022年に長期不活性宣言。
2021	Ingenuity	アメリカ	NASA	ヘリコプター	✅ 成功	他の惑星（火星）での初の動力制御飛行。
2024	ESCAPADE（計画中）	アメリカ	NASA / APL	二重オービター（計画研究ミッション）	準備中	将来のキャンペーンを支援するための火星研究ミッション（2024–2025年のウィンドウに基づく計画）。
注記：この表（網羅的ではない）は、2025年までの主要な歴史的ミッション（成功および失敗）、およびフォボス/ダイモスを対象とした注目すべき試みをカバーしています。