彗星に着陸せよ! 探査機フィラエが挑んだ57時間の軌跡 (1) 栄光のハレー艦隊と、彗星探査に賭けた欧州の想い

　

　2004年に打ち上げられた欧州宇宙機関(ESA)の彗星探査機「ロゼッタ」が、10年にもおよぶ航海へを経て、2014年8月に目的地である「チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星」に到着した。ロゼッタには彗星表面への着陸を目指した小型探査機「フィラエ」が搭載されていた。

　探査機を彗星の表面に着陸させる－－それは、いまだかつてどんな探査機もやったことのない、前代未聞の挑戦だった。彗星の表面はどうなっているのか、果たして本当に降りられるのか。期待と不安が入り混じるなか、2014年11月12日、フィラエは彗星へ向けて降下を開始した。

　今回はロゼッタとフィラエの計画の成り立ちから、彗星までの航海、そしてフィラエが挑んだ彗星着陸について、3回に分けて紹介したい。

ハレー艦隊

　人類は古くから、彗星に対して特別な感情を抱いてきた。古くは天変地異が起こる前触れといった畏怖の対象として恐れられたが、現代では美しい天文現象として、出現するたびに多くの人に親しまれている。ちょうど昨年の今ごろには「アイソン彗星」がブームとなった。残念ながら太陽に接近した際に崩壊してしまったものの、テレビ番組や雑誌が特集を組むなどし、彗星に対する人気の高さが伺える機会となった。

　数ある彗星の中でも有名なのは、やはり「ハレー彗星」だろう。ハレー彗星は紀元前の昔から、人類によって観測されていたという記録が残っている。日本でも『日本書紀』に、ハレー彗星を指して書かれたものと思われる、彗星に関する記述がある。

　ハレーという名前は、英国の天文学者エドモンド・ハレーにちなんで名付けられたものだ。彼はハレー彗星に約76年の周期性、つまり約76年ごとに人類の頭上に現れているのではないか、と予言した。彼はその結果を見届けることなく亡くなるが、その後予言は裏付けられ、その彗星はハレー彗星と呼ばれるようになった。

　1986年、そのハレー彗星が地球に接近する機会が訪れた。前回の1910年までの接近とは異なり、このとき人類はすでに宇宙空間に探査機を送り込む技術を手にしていた。米ソの冷戦下ではあったが、米国とソヴィエト連邦、そして日本、欧州が手を組み、それぞれ探査機を打ち上げ、ハレー彗星に接近しての共同観測を行うことになる。この探査機群は通称「ハレー艦隊」とも呼ばれた。

　ハレー艦隊はまず、1984年12月15日にソ連が「ヴェガ1」を打ち上げ、続いて21日には「ヴェガ2」が打ち上げられた。年が明けて1985年1月7日には日本が「さきがけ」を、7月2日には欧州が「ジョット」を、そして8月18日には再び日本が「すいせい」を打ち上げる。さらに、1976年に打ち上げられ、地球の磁場や太陽風を観測していた米航空宇宙局(NASA)の「ISEE-3」が、「ICE」と改名されて加わり、艦隊は一路、ハレー彗星を目指した。

　そして1986年3月、艦隊は相次いでハレー彗星のそばを通過した。その中でもっとも彗星に近付いたのはジョットで、約600kmの近さにまで接近した。これは当初から狙って行われたもので、そのために探査機は装甲板まで取り付けられていたほどだ。結果は大成功で、ハレー彗星の核を捉えることに成功した。

　ESAの彗星探査機ジョット (C)ESA

　ジョットが捉えたハレー彗星の核 (C)ESA. Courtesy of MPAe, Lindau

　ハレー艦隊の成功後、彗星という天体をさらに詳しく探査するために、NASAとESAは共同で新しい探査機の計画を立ち上げた。この取り組みの中で、NASAでは彗星ランデヴー・小惑星フライバイ(CRAF)、ESAでは彗星核サンプル・リターン(CNSR)と呼ばれる探査機をそれぞれ開発することになった。しかし1992年、NASAは予算不足でCRAFを中止する。

　一方の欧州は、NASAが抜けた後も独自で彗星探査計画を進めることを決定する。もともと欧州は、1970年代から彗星の探査に強い関心を持っていた。それは彗星が科学的に魅力的な天体であると同時に、月や火星、金星などの探査は米国やソ連が先行しており、第三極としての地位を発揮するためには、彗星探査という選択肢はもってこいであった。

　欧州はCNSRを発展させ、NASAのCRAFとを組み合わせたようなミッションを新たに立ち上げる。それは小惑星をフライバイして彗星に到着、そして周囲を回りながら探査しつつ、小型の探査機を彗星核に着陸させるという、大胆なものだった。

　中止されたNASAのCRAF (C)NASA

宇宙のロゼッタストーンを目指して

　1993年11月、ESAの科学プログラム委員会によって、この新計画の実施が決定された。探査機には「ロゼッタ」という名前が与えられた。

　この名前は「ロゼッタ・ストーン」に由来する。ロゼッタ・ストーンはナポレオン・ボナパルトがエジプト遠征を行った際に、エジプトの都市ロゼッタで発見された石柱で、古代エジプトで使われていたヒエログリフと呼ばれる文字を解読する手がかりとなった。

　彗星は、今から約46億年前に太陽系が誕生した当時の痕跡が保存されているとされ、「太陽系の化石」とも呼ばれている。ロゼッタによる探査で、太陽系の誕生や、こんにちの姿になった過程、そしてまた地球の水や生命が誕生した経緯といった、多くの謎が解き明かされるかもしれない。ロゼッタと名付けられた背景には、「宇宙のロゼッタ・ストーン」になるようにとの期待が込められていた。

　またロゼッタに搭載される小型の着陸探査機は「フィラエ」と名付けられた。フィラエはナイル川にかつて存在した島の名前で、ロゼッタ・ストーンを解読する手がかりとなった石柱が発見された場所だ。現在ではアスワン・ハイ・ダムの建設によって水没している。なおESAでは英語読みに近い「フィーレイ」と発音している。

　目的地はワータネンと呼ばれる彗星に決定された。計画では2003年1月に地球を出発し、1回の火星スイングバイと2回の地球スイングバイを経て、小惑星オタワラとシワをフライバイ観測し、ワータネン彗星に到着するという旅路になるはずだった。

　しかし、2002年12月11日にアリアン5 ECAロケットの1号機が打ち上げに失敗したことで、ロゼッタの打ち上げが延期されることになる。アリアン5ロケットにはいくつかの種類があり、失敗したアリアン5 ECAは、ロゼッタを打ち上げる予定のアリアン5 G+を能力を向上させた機体だ。両者は部品の多くが共通で、アリアン5 ECAが失敗した原因が究明されるまで、アリアン5 G+の運用も停止されたことから、打ち上げが可能な期間を逃す羽目になった。

　地球と彗星との位置関係は絶えず変化しており、使用するロケットの能力などから、彗星に到達することが可能な機会は限られている。アリアン5 G+の運用が停止されたことで、この機会を逃してしまったのだ。

　ロゼッタのチームは対応に当たった。得られる科学的な成果や、ロゼッタが取るリスクなどの観点から様々な案が検討された。まず考えられたのは、アリアン5 G+よりも打ち上げ能力が大きい、アリアン5 ECAやロシアのプロトン・ロケットを使ってワータネン彗星を目指すというアイディアだったが、資金の面で却下された。そして最終的に、ロケットは変えず、別の彗星を目指すこととされた。そしていくつかの候補の中から、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星が新しい行き先として決定された。

　2004年3月2日、ロゼッタとフィラエはアリアン5 G+ロケットに搭載され、南米仏領ギアナにある、ギアナ宇宙センターから飛び立った。10年にも及ぶ、長い航海の始まりだった。

　試験中のロゼッタ (C)ESA

　ロゼッタを載せたアリアン5 G+ロケットの打ち上げ (C)ESA

　(次回は11月27日の掲載予定です)

参考

　・http://sci.esa.int/giotto/
　・http://sci.esa.int/giotto/31876-halley/
　・http://sci.esa.int/rosetta/47366-fact-sheet/
　・http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/
　Rosetta/Europe_s_comet_chaser
　・http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/
　Rosetta/New_destination_for_Rosetta_Europe_s_comet_chaser

ロゼッタと彗星、10年越しの出会い