4月19日、NASAは地球以外の惑星で初めてとなる、航空機の飛行に成功したことを発表しました。

火星探査機パーサヴィアランスに搭載されていたヘリコプターは、薄い火星の大気の中を高度3メートルまで上昇し、30秒間安定したホバリングを維持しました。

しょぼい、と思ってしまった人はきっと地球をベースにこの成果を捉えているからでしょう。

火星は地球の1%しか大気が存在せず、そのため地球上と同じ設計では航空機は十分な揚力を生み出すことができません。

これは、ライト兄弟の偉業と並ぶ歴史的な出来事なのです。

目次
別の惑星で初めて飛んだヘリコプター
「Ingenuity」が薄い火星の大気で飛べた理由

別の惑星で初めて飛んだヘリコプター

人類初「火星の空をヘリコプターで飛ぶ」ことに成功! 歴史的瞬間をとらえた映像も公開中
(画像=『ナゾロジー』より引用)

火星探査機パーサヴィアランスが撮影した、ヘリコプター「Ingenuity」飛行の様子。/Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

4月19日、米国東部標準時午前3時46分(日本時間4月19日17時46分)に、NASAは火星において人類初となるヘリコプターの飛行を成功させました。

初飛行を成功させたのは、パーサヴィアランスに搭載されていたヘリコプター「Ingenuity(インジェニュイティ:創意工夫の意)」です。

この地球外の初フライトでは、「Ingenuity」は高度3メートルまで上昇し、30秒間のホバリングを維持した後、安全に着地して動力を停止させました。

合計の飛行時間は39.1秒です。

3メートルという高度は、NASAがIngenuityに規定していた最大高度です。

約30秒の飛行時間というのも、短いように感じますが、1903年に人類初の飛行を成功させたライト兄弟のフライト時間が、約12秒だったこと考えると十分なものでしょう。

「ライト兄弟が私たちの惑星で初飛行を行うことに成功してから117年後、NASAのIngenuityヘリコプターは、この驚くべき偉業を別の惑星で成功させたんです」

NASAの科学ミッション部門のトーマス・ザーブチェン副長官はそのように述べ、この初飛行に成功した火星の地を「ライトブラザーズフィールド(Wright Brothers Field)」と名付けることを発表しています。

人類初「火星の空をヘリコプターで飛ぶ」ことに成功! 歴史的瞬間をとらえた映像も公開中
(画像=Ingenuityが最初の飛行中に撮影した映像。 / Credits: NASA/JPL-Caltech、『ナゾロジー』より引用)

このフライトが非常に難しかった理由は、火星の大気圧が地球の1%しかないということと、重力は地球の3分の1しかないという点にあります。

大気圧は大気密度を表しています。火星は地球に比べて空気分子が1%程度しかないのです。

通常航空機は、翼と空気分子の相互作用によって揚力を生み出します。空気が薄ければ、航空機は空を飛ぶことが困難になるのです。

また、薄い大気の環境は地球上でシミュレーションして実験することができますが、弱い重力環境は再現できません。

さらに、火星と地球の距離は7528万キロメートルも離れていて、通信を1往復させるのに最速で約6.5分の時間がかかります。

そのため、遠隔操作でヘリコプターを制御したりサポートするということも困難なのです。

では、「Ingenuity」はどうやってそんな条件の中で飛行を成功させたのでしょうか。

「Ingenuity」が薄い火星の大気で飛べた理由

人類初「火星の空をヘリコプターで飛ぶ」ことに成功! 歴史的瞬間をとらえた映像も公開中
(画像=Ingenuityヘリコプターの3Dモデル。/Credit:NASA/JPL-Caltech、『ナゾロジー』より引用)

これは火星飛行を成功させた「Ingenuityヘリコプター」です。

そのサイズは、高さが49センチメートル、胴体はティッシュボックスサイズです。

このサイズのヘリコプターを地球で飛ばす場合、ローターブレード(プロペラ)はそれほど大きい必要がなく、ブレードの回転数も数百RPMで十分浮き上がることができます。

しかし、火星の薄い大気でこのサイズのヘリコプターを飛ばそうと考えた場合、十分な揚力を生むためには、より大きなブレードと回転数が必要になります。

そこで「Ingenuity」は、ブレードの長さを1.2メートルにして、これを5000RPM以上で回転させる必要がありました。

火星の重力は地球の3分の1程度ですが、ブレードが巨大化した分、軽量化も重要な課題になります。

最終的にヘリコプターはカーボン繊維のなどを利用して、地球上で1.8キログラム、火星では0.6キログラムになりました。

さらに火星で飛行を制御させることも難しい問題で、最初のテストでは「Ingenuity」が予期しないシャットダウンを起こしたため、実験が1週間も遅延しました。

これは「Ingenuity」のプロジェクトマネージャーのミミ・アウン氏が、「複雑なタイミングの問題」と説明した不具合を修正して再インストールさせることで解決しました。

こうしたさまざまな困難を乗り越えて、今回の「Ingenuity」の火星初飛行は成功しました。

人類初「火星の空をヘリコプターで飛ぶ」ことに成功! 歴史的瞬間をとらえた映像も公開中
(画像=初飛行の成功を喜ぶ「Ingenuity」のチーム。 / Credits: NASA/JPL-Caltech、『ナゾロジー』より引用)

初フライの瞬間を撮影していたのは、火星探査機パーサヴィアランスで、彼は歴史的な飛行地点から64.3メートル離れた場所に停車して、その様子を見守っていました。

人類初「火星の空をヘリコプターで飛ぶ」ことに成功! 歴史的瞬間をとらえた映像も公開中
(画像=パーサヴィアランスの撮影地点(VAN ZYL OVERLOOK) / Credits: NASA/JPL-Caltech、『ナゾロジー』より引用)

大気が1%という火星の環境でもヘリコプターを飛ばしたという事実は、今後の宇宙探索においても重要な実績になります。

地球が宇宙時代に突入しても、今回の出来事は、宇宙史の重要な第一歩として教科書に記載されることになるでしょう。


参考文献

NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight(NASA)


提供元・ナゾロジー

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