火星周回軌道上のMAVEN、通信途絶で喪失の懸念

定期的な通信途絶の後、MAVENが沈黙

NASAの火星大気・揮発性進化探査機（MAVEN）は、2025年12月6日に赤い惑星の裏側に入った後、再び姿を現して地球に連絡を寄せるはずだった。しかし、ディープスペースネットワークの地上チームには何も届かなかった。管制官によれば、12月4日までのテレメトリは正常に見えたが、12月6日の追跡データの断片からは、探査機が再出現した際に異常に速い速度で回転しており、その軌道が予測と一致しなくなっている可能性が示唆されている。それ以来、NASAのチームは軌道投入機の診断と復旧作業に取り組んでいるが、2026年1月9日に火星が太陽合（コンジャンクション）に向かう中、積極的なトラブルシューティングを行える期間は残り少なくなっている。

具体的に何が起きたのか

MAVENは、高度数百キロメートルから数千キロメートルまでを往復する、周期約3.5〜3.6時間の高度に楕円的な軌道で運用されている。その軌道上、探査機が火星の背後を通過する際には定期的に見通し線から外れるが、このような空白時間は想定内であり、計画されている。しかし今回、MAVENが惑星の背後から戻った際、ディープスペースネットワークは期待されていたテレメトリを再捕捉できなかった。管制官が先週報告したところによると、12月4日以降のテレメトリは得られていないものの、12月6日の部分的な追跡データが回収され、予備的な分析では、探査機が回転していた可能性があり、再出現時に軌道の摂動（乱れ）を経験した可能性があることが示されている。

NASAの運用チームはこの状況を異常事態調査と位置づけている。エンジニアは、故障の原因が姿勢制御の失敗、推進系の異常、電力問題、あるいはそれらの組み合わせである可能性を調査中だ。制御不能な回転が生じている場合、コマンドの受信が困難になり、探査機の高利得アンテナを地球に向け続けることもできなくなる可能性が高い。NASAは根本的な原因を特定しておらず、問題解決に向けた取り組みを続けているが、太陽合の影響で数週間にわたり復旧の選択肢が制限されると警告している。

MAVENのミッションと科学的価値

2013年11月に打ち上げられ、2014年9月に火星に到達したMAVENは、火星がどのように大気を宇宙空間へ放出してきたかを研究するために特別に設計された。磁力計、粒子検出器、紫外線分光計、質量分析計といった観測機器は、太陽風と太陽光が上層大気から水素や酸素などの放出をどのように促進しているかを地図化してきた。その成果は、火星が誕生から最初の10億年間に存在した温暖で湿った世界から、今日見られるような寒冷で希薄な大気を持つ惑星へとどのように変貌したかを理解する基盤となっている。

軌道上での10年以上の運用を通じて、MAVENは太陽サイクル1周期分にわたる大気放出を記録し、砂嵐や季節的な加熱が放出率に与える影響を追跡してきた。また、宇宙や地上の望遠鏡を補完する紫外線観測も提供してきた。これらのデータセットは、Hubble宇宙望遠鏡の紫外線画像とMAVENの現場（in-situ）測定を組み合わせ、火星がどれだけの水を宇宙に放出したかの同位体的指紋となる水素と重水素の消失量を定量化する最近の研究において、極めて重要な役割を果たしている。MAVENによる新たな測定データが得られなくなれば、長期的なモニタリングに穴が開くことになり、それを迅速に補うことは困難である。

復旧チームができること、できないこと

探査機チームには標準的な対応手順がある。探査機からの反応が途絶えた場合、搬送波信号を捜索し、部分的な追跡データやドップラーデータを分析し、保守的な復旧コマンドの送信を試みる。そして、より高いデータレートのテレメトリを再開できるよう、探査機を既知のセーフモードへ誘導しようとする。MAVENの場合、状況は2つの要因によって複雑化している。第一に、探査機が回転している場合、精密なアンテナの指向性が失われ、低電力テレメトリの受信やアップリンクによるコマンド送信が断続的、あるいは不可能になる。第二に、火星が太陽合に近づいていることだ。太陽が地球と火星のほぼ中間に位置するこの時期、太陽の電波雑音が信号やコマンドを破損させる恐れがあるため、運用チームは通常、コマンドの送信を回避する。1月中旬を過ぎて通信が安全に再開されるまで、合によって通常の復旧試行は制限されることになる。

NASAは再接触の可能性を排除しておらず、歴史的にも長期間の沈黙の後に探査機が復旧した前例はある。しかしエンジニアは、回転の程度、軌道の変化、そして重要なサブシステムの損傷状況が、復旧の可否を左右すると注意を促している。自動化された故障保護ロジックや、短時間のアップリンク成功によってMAVENを太陽指向のセーフモードに誘導できれば、ミッションは存続できる可能性がある。しかし、主要な姿勢制御ハードウェアが故障していたり、探査機が予期せず推進剤を使い果たしていたりする場合、見通しは暗くなる。

運用およびプログラムレベルへの影響

MAVENは単なる科学探査機ではなく、運用の要である。ローバー、着陸機、周回機からなる火星探査艦隊は、膨大な科学データを効率的に地球へ送るために中継衛星ネットワークに依存している。NASAの他の米国の周回機であるMars Reconnaissance Orbiter（MRO）とMars Odysseyはより旧式であり、そのリソースには限りがある。公開されている資料の一部では、残りの寿命や燃料予備量について異なる見積もりが示唆されている。欧州やその他の国際的な周回機も部分的な中継能力を提供しているが、軌道の位置関係やデータレートの制約から、完璧な代替となる単一の機体は存在しない。新型の小型周回機の活用や、専用通信衛星の打ち上げ計画は何年も議論されてきたが、実現には時間と予算を要する。

プログラム上の波及効果もある。MAVENは、今後および今年代後半に到着するミッションとの同時観測や、背景データの提供を行う予定だった。2027年頃に到着予定の小型火星周回機コンステレーション「ESCAPADE」も、共同観測による恩恵を受けるはずだった。もしMAVENが失われれば、研究者は大気モデルの較正に使用される長期ベースラインのデータセットを失うことになり、ミッションプランナーは2030年代の高帯域幅キャンペーンやサンプルリターン支援のための中継戦略を再考しなければならなくなる。

考えられる原因と公表内容の不確実性

観測筋は、リアクションホイールや慣性計測装置（IMU）の故障、姿勢や軌道を変えてしまったスラスターや推進剤の異常、太陽粒子事象によるシングルイベントアップセット、あるいは探査機を制御不能な状態に陥らせたソフトウェアの不具合など、いくつかの妥当な原因を挙げている。一部のメディアはコロナ質量放出（CME）やその他の宇宙天気現象について推測しているが、ミッションチームは多くの可能性の一つとして宇宙天気を検討しているものの、公に主要な原因を特定してはいない。

MAVENの燃料と残りの寿命に関する公式見解が情報源や文書によって異なっていることも、混乱を招いている。NASAとプロジェクトパートナーはこれまで、MAVENを2030年代まで実用性が十分に残っているミッションとして位置づけてきたが、様々な予算・運用文書では異なる期限が示されている。復旧にとって重要なのは、推進剤がどれだけ残っているかだけでなく、姿勢制御、電力、通信の各サブシステムが健全であるか、そして探査機が安全にコマンドを受信し実行できるかどうかである。

単なる探査機1機の喪失に留まらない理由

実務的には、長寿命の科学周回機の喪失は、進行中の研究と表面探査機との通信のレジリエンスにとって大きな打撃となる。科学的には、MAVENが記録してきた大気放出の継続的な記録は唯一無二のものだ。Hubbleによる紫外線のリモートセンシングと、MAVENによる現場での粒子・磁場データを組み合わせた研究により、研究者は水素、およびより重い同位体である重水素が火星からどのように逃げ出しているかを時系列で把握することができた。この同位体の記録は、かつて火星にどれだけの水が存在したかの推定や、惑星の居住可能性と気候進化のモデルにおいて中心的な役割を果たしている。これらの測定に長期的な空白が生じれば、地球や金星と比較可能な地球型惑星として火星を位置づける取り組みの妨げとなるだろう。

現時点では、状況は依然として流動的である。エンジニアは可能な限り復旧作業を継続するが、太陽合の間は積極的なアップリンクをほぼ停止する。太陽・火星・地球の位置関係による制約が解消された後の数週間が決定的な瞬間となるだろう。MAVENが呼びかけに応じれば、ミッションは再開され、今後何年にもわたって火星科学に貢献し続けることができる。もし応答がなければ、科学者やミッションプランナーは、火星における重要な観測の連続性と通信インフラを維持するため、代替計画を加速させる必要がある。

Sources

• NASA MAVEN mission blog (NASA Goddard / MAVEN team)
• Laboratory for Atmospheric and Space Physics (University of Colorado Boulder) — MAVEN operations
• Boston University Center for Space Physics — Hubble + MAVEN studies on hydrogen/deuterium escape (Science Advances research)
• Hubble Space Telescope / Space Telescope Science Institute (ultraviolet observations)
• Lockheed Martin (spacecraft builder)