NASA、技術的制約を受けた惑星・月探査計画を調整する中、テキサス州の農地上空に航空機搭載センサーを展開

NASAが運用する、ダイナミック・アビエーションの特殊なA200型機が、テキサス州トランジット近郊の農地上空で低高度の調査飛行を行う任務に割り当てられた。¹ 飛行期間は10月22日に始まり、11月9日に終了する。¹ これらの低高度飛行経路は、集約型畜産施設から発生するガスやエアロゾルの排出量を継続的に測定するよう設定されている。¹ ファームフラックス（FarmFlux）という科学的名称で実施されるこの計画では、十数種類を超える分析センサーを備えた機器群が使われる。¹ 搭載機器は、農場の操業によって排出されるアンモニア、メタン、オゾン、浮遊粒子状物質の濃度を追跡しながら、空気中の複雑な化学反応を記録するよう設計されている。¹

ファームフラックスの展開に関する直接的な科学面の指揮は、NASAゴダード宇宙飛行センターと、ボストン大学およびコロラド州立大学の研究チームが分担する。¹ 3機関は、航空機によるデータ収集作業と、その後の環境モデリングを共同で監督する。¹ テキサス州での調査に続き、NASAは2027年3月に始まる農地の大気観測拡大段階を計画している。¹ この次の航空調査では、P-3オライオン研究機を使い、2027年7月まで継続的に上空を監視する。¹ この調査日程では、カリフォルニア州のセントラルバレーと、より広域の米中西部にまたがる農業地帯を体系的に対象とする。¹

地球の大気観測に加え、NASAの探査優先課題には、火星で稼働中の探査車パーサビアランスによる古代の地質史の調査が含まれる。² この探査車は2021年2月、ジェゼロ・クレーターに着陸し、かつて古代の湖が広がっていた干上がった湖底を体系的に調査している。² 主な運用目的は、原始的な地球外生物の化石化した痕跡を含む可能性のある、損傷のない岩石コアの破片を採取することだ。² 採取された試料の中から、研究者らは過去の生命の存在を検証する上で大きな科学的価値を持つ可能性がある、親指ほどの大きさの円筒形コアを特定した。² この試料は火星表面にある探査車の内部の密閉保管庫に安全に保管されている。²

サファイア・キャニオンと正式に命名されたこの円筒形コアは、2024年7月の探査活動中に、チェヤバ・フォールズと呼ばれる露出した岩石層から掘削された。² 搭載カメラの画像を分析した専門家らは、採取した岩石の表面に点在する、はっきりとした肉眼で見える斑点を確認した。² これらの表面の痕跡は、湿った地球の土壌に生息する微生物群が作る化学的還元環に似ている。² こうした化学的指標から、研究チームはこの試料を古代の生物活動を示す極めて有望な候補とみなしている。² しかし、地球上の研究所で直接的な証拠を得ることは、試料回収のインフラ計画が拡大し、物流面の課題も増大したため難しくなっている。²

火星サンプルリターン計画の当初案では、機械システムが複雑化するにつれて予想費用が着実に増加し、最終的に110億ドルに達すると見積もられた。² 同時に、物流の試算を受けて計画責任者は、地球への試料到着時期の見通しを2040年ごろまで先送りせざるを得なかった。² 予算圧力が積み重なる中、NASAは2026会計年度予算案で、試料回収ミッションの既存構想を正式に中止することを決めた。² この決定により、設計と技術開発にすでに約25億ドルが投じられていた構想が打ち切られた。² 計画の財政規模を強調し、NASA長官のアイザックマン氏は、試料回収ミッションに必要な資金は空母1隻を建造する費用を上回ると述べた。²

NASAが当初の試料回収構想を中止したことで、火星表面の物質を持ち帰る競合計画の日程に世界の注目が移っている。² 中国は「天問3号」と呼ばれる独自の火星試料採取計画を、2031年の回収を目指す日程に沿って進めている。² 予定通りに到着すれば、天問3号は史上初の火星試料回収を達成する機会を得る。² 一方、米宇宙機関は、他の宇宙環境における物理的な弱点の緩和に向け、先端研究予算の一部を振り向けている。³ 重要なハードウエア計画では、運用上の要件に高い技術的障壁が伴う月面の高緯度探査地域に重点が置かれている。³

NASAは、月探査で遭遇する過酷な低温環境に耐えるよう特別に設計された、高度な蓄電技術の開発計画を明らかにした。³ この開発で得られる技術は、アルテミス月探査計画や関連する月面活動に投入される機器への電力供給を目的としている。³ 月面の環境では温度が大きく変動し、昼間の表面温度は最高100度に達する。³ 一方、月の南極では月の夜の暗闇によって周囲の温度が極端に低下し、マイナス200度に達する。³ こうした課題を克服するため、SPEARS計画では従来の液体電解質に代えて、ポリマーやセラミック化合物を含む耐久性の高い固体材料を用いる。³

実験室での評価により、この方法で開発された全固体電池の試作機は、急激な熱収縮にさらされても構造的な損傷を受けないことが確認された。³⁴ 極低温試験では、実験用の全固体電池がマイナス274度（華氏）、摂氏換算でマイナス170度まで冷却されても、構造的な故障を一切起こさず耐えた。⁴ 試作電池は出力が低下するものの、マイナス112度（華氏）、摂氏マイナス80度まで電流を供給し続けた。⁴ さらに、この電池はマイナス76度（華氏）、摂氏マイナス60度から、176度（華氏）、摂氏80度までの温度範囲で、安定して支障なく作動した。⁴ 標準的なリチウムイオン電池と比べ、全固体電池の構造では、補助加熱装置の作動に必要な寄生電力を大幅に減らせる。³

NASAラングレー研究所の試験責任者、イー・リン氏は、摂氏マイナス80度で機能する電力を供給する試作電池の初の実証に成功したと報告した。⁴ NASAの研究・技術ミッション本部の支援を受けるSPEARS計画は、グレン研究センターの統括の下、2026年に正式に始動した。⁴ 電池計画の材料評価と破壊物理分析は、ラングレー研究所の試験専門家が直接担当する。⁴ 同時に、カリフォルニア州にあるNASAエイムズ研究センターの技術者らは、電子機器を一体化し、専用の評価用回路基板を製作している。⁴ これらの制御アセンブリーは、全固体電池の構造全体が正式な宇宙飛行試験手順に適合するかを確認するために設計されている。⁴

常時の能動加熱なしで極寒に耐える技術により、月面探査車や探査機は大規模な断熱ハードウエアを削減できる。⁴ 専用の加熱サブシステムをなくせば、将来の宇宙機は大幅な質量の余裕を科学機器やミッションの搭載物に振り向けられる。⁴ SPEARS電池は、月の南極で極端な夜間に能動的な放電を始める前に、補助的な人工加熱を必要とすることが証拠から示されている。³ この全固体電力システムの開発は、グレン、ラングレー、エイムズの各研究センターを結ぶ、複数センターによる共同ネットワークの支援を受けて進められている。³ この研究センター間の統合的な取り組みは、極域クレーターで運用される後続のアルテミス計画に不可欠な低温対応蓄電技術を提供するため、引き続き支援されている。³