少なくとも10グラムを持ち帰る5年間の旅
日本は2026年10月20日、鹿児島県の種子島宇宙センターから火星衛星探査計画「MMX」の探査機を打ち上げた。フォボスから物質を採取し、2031年に地球へ持ち帰るミッションが始まった。目標は、火星の衛星がどのように形成されたのかを解明する手がかりとなる岩石や土壌を、少なくとも10グラム持ち帰ることだ。
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宇宙航空研究開発機構（JAXA）によると、H3ロケット10号機は現地時間午前4時41分03秒に打ち上がった。71分13秒後に探査機の分離が確認され、無人探査機は火星へ向かった。打ち上げ時刻については午前4時31分とする記録もあるが、JAXAが発表した時刻は午前4時41分だった。
MMXは2027年8月に火星圏へ到着する予定だ。火星の2つの衛星のうち、大きくて近いフォボスを調査し、小さい方の衛星ダイモスを観測する。また、探査車「イデフィックス」を展開した後、自ら着陸してサンプルを採取する。
成功すれば、MMXは火星の衛星からサンプルを持ち帰る初のミッションとなり、採取物を載せて火星圏への往復を完遂する初の探査機となる。帰還カプセルはオーストラリアのウーメラに着地する予定だ。
日本は、これまでに成功した小惑星サンプル採取ミッションで得た経験を、異なる目的地で生かす。フォボスは重力が極めて弱く、表面は不規則で、近くには強い重力を持つ火星がある。到達は最初の一歩にすぎない。MMXは地形を調べ、安全に着陸し、物質を採取して再び離陸し、採取物を地球まで運ばなければならない。
主な目標がフォボスである理由
フォボスの直径は約20〜22キロで、球体というより、でこぼこしたジャガイモに近い形をしている。火星表面から約6,000キロ上空を回り、約7時間39分で公転する。つまり、1日に約3回、火星を周回している。
フォボスの重力は地球表面の1000分の1未満だ。地球上では地面にしっかりととどまる物体も、フォボスではまったく異なる挙動をする。わずかな力で表面から浮き上がることがあり、着陸装置は、弾みながら飛び去らないよう接地時の動きを制御しなければならない。
火星も探査機の運動に大きな影響を及ぼす。MMXは準衛星軌道から詳細な観測を行う。これは探査機がフォボスの近くにとどまる、火星周回軌道だ。この方法なら、弱い重力に頼って通常の近接軌道を維持することなく、探査機が繰り返しフォボスを調べられる。
ダイモスは比較対象となるもう一つの天体だ。MMXは遠隔観測でダイモスを調査し、表面での探査活動をフォボスに集中させながら、両衛星の外観や組成を比較する。
探査車が先に地表を調査
フランス国立宇宙研究センター（CNES）とドイツ航空宇宙センター（DLR）が共同開発したイデフィックスは、母船が着陸する前に表面を調べる。名前は、アステリックスの漫画に登場する犬に由来する。
探査車は4輪で、電子レンジほどの大きさだ。フォボスの地表から約40メートルの高度で切り離され、その後、約100日間にわたって表面を探査する計画だ。移動速度は秒速約1ミリと見込まれている。地面との摩擦や姿勢の安定が難しい場所に適した、意図的に遅い速度だ。
イデフィックスは地形や土壌を調べ、MMXの着陸地点の選定に役立つ情報を集める。上空からの画像で斜面や大きな岩を確認できる一方、地上での測定によって、車両が接地して移動する際の表面の挙動を把握できる。
探査車と母船の役割は異なる。イデフィックスは数カ月かけて地表を調査する一方、MMXのサンプル採取のための着陸は約2時間を予定している。探査車が集めた情報は、短時間の直接接触に向けた準備に役立つ。
MMXのサンプル採取計画
JAXAが掲げる最低目標は、物質を少なくとも10グラム採取することだ。より詳細な計画では、2回の採取と、合計約20グラムという高い目標が示されており、各回で約10グラムを集める想定だ。
採取方法は、地表下の物質と、表面にあるばらばらの物質の両方を対象とする。ロボットアームで地面から数センチ下の物質を採取し、加圧ガスを使う装置で表面の粒子を舞い上がらせて容器に導く。
深さや場所を変えて採取すれば、ひとすくいだけの場合より幅広い試料を研究者が得られる。表面の粒子は宇宙空間にさらされてきた一方、その下の物質は異なる環境を経験してきた可能性がある。科学者は、着陸前に行った地質観測とサンプルを比較できる。
MMXは、推進モジュール、探査モジュール、帰還モジュールからなる。探査モジュールには4本の着陸脚があり、表面や組成を調べる観測機器を搭載する。NASAは、フォボスに含まれる元素を特定する装置「MEGANE」を提供した。これにより、衛星近傍での観測結果と、帰還後の実験室での分析を結び付けられる。
火星到着から地球帰還までの予定
MMXの大まかな日程では、火星への飛行に約1年、火星圏での探査に約3年、帰還の旅に約1年を見込んでいる。火星圏での3年間の運用を含むミッション全体は、2031年に終了する予定だ。
探査車の展開時期とサンプル採取時期について、詳細な記録には食い違いがある。ある日程ではイデフィックスを2029年初頭に展開し、2030年に2地点でサンプルを採取する。一方、別の日程では2028年12月より前の採取を目標としている。これらの日程の違いについて、確定した説明は示されていない。
- 2026年10月20日：H3ロケット10号機が種子島からMMXを打ち上げ、約71分後に探査機の分離を確認。
- 2027年8月：火星圏への到着予定。
- 2027年9月：フォボスの表面、内部構造、重力、鉱物組成を調べる詳細観測を開始する予定。
- 探査期間中：MMXによるサンプル採取に先立ち、イデフィックスが約100日間、表面を調査する見込み。
- 2030年11月：詳細なミッション日程では、この月に地球への帰還を開始する計画。
- 2031年：サンプルカプセルがオーストラリアのウーメラに帰還する予定。詳細な日程では年末ごろを目標としている。
各段階が次の段階を支える。観測で適切な地形を見極め、探査車が地表の情報を加え、採取後には探査機が帰還の旅に出られる状態を保たなければならない。
衛星の起源をめぐる二つの説
科学者たちは、フォボスとダイモスについての基本的な疑問に答える手がかりを、サンプルから得ようとしている。2つの衛星は、もともと独立した天体で火星に捕獲されたのか、それとも大規模衝突後の破片から形成されたのか。
捕獲説では、太陽系を移動していた小惑星が火星の重力にとらえられたと考える。衝突説では、大きな天体が火星に衝突して物質を宇宙空間に放出し、その一部が集まって衛星になったとする。
実験室での測定では、画像だけの場合よりもはるかに詳しく、個々の粒子の鉱物や化学組成を調べられる。研究者は、小惑星由来の物質や火星に関連する物質との類似性を探し、衛星の構造や表面の観測結果とあわせて分析する。
MMXによるフォボスとダイモスの比較も、調査の一端を担う。両者の類似点や違いは、2つの衛星が共通の形成史を持つかどうかを評価する助けとなる。このミッションは、衛星全体の測定と、ごく少量の物質の詳細な分析を組み合わせる。
フォボスには火星の破片も含まれる可能性
火星への衝突によって、惑星の破片が宇宙空間に放出されることがある。長い時間のうちに、その一部が近くのフォボスに到達し、表面に混ざった可能性がある。そのためMMXは、衛星に着陸しながら火星由来の物質も採取する可能性がある。
研究者たちは、そうした破片が古代の火星の環境に関する情報をもたらすことに期待している。破片を発見して特定するには、カプセル帰還後に慎重な実験室分析を行い、フォボス由来の物質もあわせて調べる必要がある。
より広い科学計画では、初期太陽系における水や有機物の移動も研究対象となる。有機化合物とは、炭素を基盤とする化学物質だ。その組成や履歴を調べることで、生命が存在しうる環境に関連する物質が、どのように岩石惑星へ届いたのかを探る手がかりが得られる。
地球の実験室なら、同じ粒子にさまざまな機器を用いて分析でき、一部を将来の研究用に保存することもできる。宇宙船に積んだ機器だけですべての測定を行うのではなく、物質を地球に持ち帰る重要な理由の一つだ。
はやぶさの経験を生かす日本
日本の「はやぶさ」は2010年、小惑星イトカワから1グラム未満の物質を持ち帰った。「はやぶさ2」は2020年、小惑星リュウグウから5.4グラムを回収した。MMXはその流れを小惑星から、別の惑星を周回する衛星へと広げる。
MMXが掲げる最低目標の10グラムは、リュウグウから持ち帰った5.4グラムの約1.9倍にあたる。20グラムを採取できれば約3.7倍となる。少量のサンプルでも、科学者は個々の粒子を調べ、専門的な検査に分けて使うことで幅広い研究を行える。
フォボスへの到達は困難だった。探査に地表での活動を含む過去の旧ソ連・ロシアのミッション3機はいずれも、着陸に成功しなかった。「フォボス2号」は衛星に接近し、1989年に画像を送信した。
MMXは日本が主導し、NASA、欧州宇宙機関（ESA）、CNES、DLRのほか、大学や技術企業も参加する。フランスとドイツが探査車を提供し、NASAのMEGANEが表面の元素を測定する。こうした協力により、飛行や着陸の技術と、将来のサンプルを解釈する科学研究が結び付く。
H3は打ち上げに成功、難関はこれから
JAXAと三菱重工業は2014年にH3の開発を始めた。ロケットは2023年の初飛行に失敗した後、5回連続で打ち上げに成功したが、2025年12月に再び失敗した。2026年6月に成功を再開した。
MMXの打ち上げにより、H3の累積成功率は約78％から、発表上の80％に上昇した。このミッションでの当面の成果は、探査機の分離と火星への出発に成功し、最初の大きな運用上の節目を越えたことだ。
MMXの調査には、より長期的な実用面での目的もある。JAXAは、フォボスが将来の火星探査における自然の中継拠点として機能する可能性を調べる計画だ。地形、重力、表面物質の測定は、その役割を評価するための具体的な情報となる。
次の大きな目的地は、2027年8月の火星圏だ。最終的な科学成果は、その後の運用にかかっている。フォボスの調査、イデフィックスの展開、着陸地点の選定、物質の採取を経て、封印されたサンプルを2031年にオーストラリアへ届ける。
要点
- 日本は2026年10月20日、種子島からH3ロケット10号機でMMXを打ち上げた。
- JAXAによると、打ち上げ時刻は午前4時41分03秒で、71分13秒後に探査機の分離を確認した。
- MMXは2027年8月の火星圏到着と、2031年のサンプル帰還を目指す。
- フォボスからの採取目標は最低10グラムで、詳細な計画では20グラムを目指す。
- フランスとドイツが開発した探査車イデフィックスが表面を調べ、着陸地点の選定を支援する。
- 科学者たちは火星の衛星の形成過程を調べ、サンプルから火星由来の物質を探す。
- 帰還カプセルはオーストラリアのウーメラに着地する予定だ。
