NASAのオシリス・レックスが小惑星の破片を地球に持ち帰る予定

NASAのオシリス・レックス探査機は、地球近傍小惑星ベンヌに向けて出発してから7年、天体からの贈り物を携えて地球に帰還します。9月24日（日）の朝、地球を通過する際に、探査機は約270gの宇宙岩石が入った容器を放出します。容器は大気圏を急降下し、パラシュートが展開した後、山岳部時間午前8時55分頃にユタ州の砂漠に着陸する予定です。

内容物が無傷で旅を終えれば、この帰還は惑星科学にとって大きな前進となるだろう。研究者たちは、未処理の小惑星の破片を調査できる可能性に長年期待を寄せてきた。隕石（多くの場合、小惑星の破片）は空から絶えず落下するが、衝突した地面によってすぐに汚染されてしまう。今回の帰還は、宇宙から汚染されていない岩石を観察できる稀有な機会となり、ベンヌが何でできているのか、そしてどこから来たのかを科学者が理解するのに役立つだろう。もしこのミッションが成功すれば、日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）によるリュウグウとイトカワへのミッションに続き、史上3番目の小惑星サンプルリターンとなる。

ミッションの主任研究者である惑星科学者ダンテ・ラウレッタ氏にとって、このプログラムはもうすぐ終了するため、「少しほろ苦い」気持ちもある。それでも彼は、「この素晴らしい科学研究を行えるよう、実験室に持ち込むのが楽しみです」と語る。彼が率いるアリゾナ大学のチームは、コンテナ内の塵や岩石の破片の組成を調べ、そこに含まれる可能性のある有機分子を追跡する。科学者たちはまた、ベンヌのサンプルとリュウグウを比較することもできる。

しかしまず、クーラーボックスほどの大きさの円形カプセルが地球に無事着陸しなければならない。そのためには、時速28,000マイルからわずか11マイルに減速する必要がある。ロッキード・マーティンはNASA向けにこの宇宙船を製造し、カプセルの回収を担当している。「私たちは以前にもサンプルリターンを実施しており、その経験があります」と、ロッキードのシステムエンジニアでOSIRIS-RExプログラムマネージャーのサンドラ・フロイント氏は、彗星と太陽風から物質を収集した過去のNASAミッションに触れながら語る。「サンプルリターンは可能だとわかっていますが、地球に何かを持ち帰るには常にリスクが伴います。大気圏再突入は大変危険な体験ですし、パラシュートを展開する必要もあります。つまり、いくつかのことが完璧に行われなければならないのです」

カプセルに内蔵された耐熱シールドは、同サイズの隕石や保護されていない衛星が大気圏を猛スピードで飛行した場合のように、華氏5,000度で燃え尽きるのを防ぐよう設計されている。「ペイロードを大気圏に運ぶときはいつでも、それを保護する必要があり、かなり過酷な状況になることがあります」と、カリフォルニア州マウンテンビューにあるNASAエイムズ研究センターの科学者で、宇宙船の耐熱システムの開発に携わったトッド・ホワイト氏は語る。耐熱シールドは、樹脂を注入した軽量のチョップドカーボンファイバーで作られており、アブレーション性、つまりゆっくりと燃え尽きる性質を持つ。「背面は美しい茶色、前面は白く見えますが、着陸時には焦げてカリカリになります」とホワイト氏は言う。

まず、カプセルは小型のドローグシュートを展開して安定性を保ちます。その後、降下開始から7分後、メインパラシュートを開き、さらに6分間地上に漂います。回収ヘリコプターが、その急速な降下の様子を最初に撮影します。国防総省のユタ州試験訓練場とダグウェイ性能試験場に着陸する際、比較的柔らかい土壌が衝撃を和らげるはずです。ただし、この試験訓練場は現在も稼働中であるため、NASAの職員がコンテナ回収に近づく前に、軍の担当者が不発弾がないことを確認するために周辺地域を視察します。

安全な着陸は、このミッションの最初の課題ではありません。OSIRIS-RExチームは当初、探査機が2005年に日本の宇宙機関が小惑星イトカワで遭遇したような細かい砂をすくい上げることを想定していました。しかし、ベンヌの表面はそうではありませんでした。実際には、はるかに岩が多く、低重力で緩く結合した小石の集まりのようでした。サンプルを収集しようとしたOSIRIS-RExのロボットアームにはほとんど抵抗がなく、おそらくいっぱいになりすぎた収集ヘッドにレゴリスの破片が詰まってしまいました。OSIRIS-RExがなんとかつかみ取った物質の一部は、誤って宇宙空間にこぼれ落ちました。そのサンプル収集の様子から、ローレッタ氏は容器の外側が小惑星の塵で覆われていると予想しています。彼は、容器が最終的に開けられ、中の貴重な物質をじっくりと見る前に、それを調べるのを楽しみにしています。

2020年、日本のはやぶさ2ミッションはリュウグウから0.2オンスの塵を持ち帰りました。リュウグウはC型、つまり炭素質で、すすのように黒っぽい外観をしています。ベンヌはB型で、炭素やその他の鉱物に富んでいます。岩石サンプルによって、起源を含め、両者の間にはより大きな違いがある可能性があります。「この天体の歴史を解明できることを期待しています。リュウグウのサンプルから得られる歴史と比較することで、太陽系内の多様性を理解できるでしょう」と、アリゾナ州ツーソンにある惑星科学研究所でリュウグウの物質を研究した科学者、デボラ・ドミンゲ氏は述べています。

例えば、科学者たちは、ベンヌが長年にわたり多くの天体に衝突してきたのか、それとも別の小惑星によってより大きな母天体から叩き落とされたのかを判断できるかもしれません。こうした比較が重要なのは、小惑星が構成要素だからです。45億年前、小惑星のような岩石質の天体が互いに衝突し、今日私たちが知っている惑星が形成されたのです。そして、太陽系には二つとして同じ惑星は存在しない、とドミンゲ氏は言います。

これは宇宙から採取された小惑星サンプルとしては3例目ですが、NASAはこれまでにも他の天体からサンプルを採取しています。ジェネシス・ミッションは2004年に太陽風粒子を持ち帰りました。その2年後、スターダスト・ミッションは彗星の小片を持ち帰りました。オシリス・レックスと同様に、両ミッションともユタ州の砂漠に着陸し、スターダストは同様のカプセルを搭載していました。NASAはまた、2010年代後半に火星初のサンプルリターンミッションを計画しており、探査車パーセベランスが丹念に掘削した岩石サンプルの一部を、再びユタ州に送り返す予定です。

オシリス・レックスのサンプルリターンは、NASAが「小惑星の秋」と名付けた計画の第一段階です。長らく延期されていましたが、NASAの「プシケ」ミッションは、小惑星帯の金属資源に富む大型小惑星に向けて10月5日に打ち上げられる予定です。（連邦政府が10月1日に歳出法案をめぐる意見の相違で閉鎖された場合、ミッションは再び延期される可能性があります。）11月1日には、ルーシー探査機が小惑星帯の内側に位置する小惑星1999 VD57の近くを飛行しながら写真撮影を行う予定です。

いくつかの小惑星には水氷、鉄、ニッケル、あるいは白金族金属が含まれている可能性があるため、それらの採掘には商業的な関心が寄せられています。カリフォルニアの企業アストロフォージは今年初め、地球周回軌道上の小惑星に似た物質を用いて精錬方法を試験し、来年初めには小惑星に接近してその組成を調査する実証ミッションを打ち上げる予定です。同じくカリフォルニアに拠点を置くトランスアストラ・コーポレーションは、採掘技術と宇宙タグボートに投資しており、NASAから助成金を獲得しています。この新しい産業が実現可能かどうかはまだ明らかではありません。かつて宇宙採掘を行っていたプラネタリー・リソーシズとディープ・スペース・インダストリーズは既に倒産しています。

地球フライバイの後、OSIRIS-RExは地球近傍小惑星アポフィスの探査を継続し、2029年に到着する予定です。ミッションの延長を示すため、OSIRIS-APEXと改名されます。

その間、NASAとそのパートナーは回収されたカプセルを再梱包します。窒素ガスでパージし、地球上の微生物による汚染を防いだ後、ヒューストンにあるNASAジョンソン宇宙センターに輸送します。約1週間以内に、カプセルは研究室で部分的に分解され、OSIRIS-RExチームが初めてその内容物を見ることになります。NASAは10月11日にカプセルの公開を放送する予定です。今のところ、ローレッタ氏と他の科学者たちはただ待つしかありません。