火星の音:NASAのローバー「パーサヴィアランス」が捉えた火星の音を聞く

火星の音:NASAのローバー「パーサヴィアランス」が捉えた火星の音を聞く 天文・宇宙
2つのマイクの位置を示すNASAの火星探査機「パーサヴィアランス」のイラスト。©NASA/JPL-Caltech

6輪の探査機に搭載された2つのマイクは、科学者やエンジニアが赤い惑星を探索する方法に新たな次元をもたらします。

NASAのローバー「Perseverance(パーサヴィアランス)」に搭載された2つのマイクのおかげで、火星の突風、ローバーの車輪が砂利を踏みしめる音、探査機がアームを動かす際に鳴るモーターの音などを約5時間にわたって記録することができました。

これらの音によって、科学者やエンジニアは赤い惑星を新たな方法で体験することができ、誰でも聞くことができます。

フランスの天文・惑星学研究所でマイクのデータを研究している惑星科学者のBaptiste Chide氏は、「まるで自分がそこに立っているかのようです。火星の音は低音の振動が強いので、ヘッドフォンをつけるとそれを実感できます。マイクロフォンは、今後の火星や太陽系の科学にとって重要な資産になると思います。」と言います。

NASAの火星探査機「パーサヴィアランス」の筐体に搭載されているものと同様の商用グレードのマイク

NASAの火星探査機「パーサヴィアランス」の筐体に搭載されているものと同様の商用グレードのマイクです。 ©Courtesy of DPA

パーサヴィアランスは、専用のマイクを使って赤い惑星の音を録音した初めての探査機ですが、どちらも市販されている既製品です。

1つのマイクはローバーのシャーシの側面に取り付けられています。

もう1つのマイクはパーサヴィアランスのマストに取り付けられており、レーザー機器「SuperCam」による岩石や大気の調査を補完する役割を担っています。

NASA's Perseverance Rover Captures the Sounds of Mars

ボディマイクは南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所から、「SuperCam」はニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所(LANL)とフランス国立宇宙研究センター(CNES)の研究機関コンソーシアムから提供されました。

宇宙マイクロフォンの時代

SuperCamは、岩石や土壌にレーザーを照射し、発生した蒸気をカメラで分析することで研究を行います。

レーザーは1つのターゲットに対して最大で数百回ものパルスを発生させるため、その音を録音する機会はあっという間に増えていきます。

その中には、火星の大気の変化を教えてくれるものもあります。

音は空気の振動で伝わりますからね。

パーサヴィアランスのマストに設置された「SuperCam」のマイクは、大気の微細な変化である「マイクロタービュランス1微視的乱流」を観測するのに理想的な位置にあり、「MEDA」(Mars Environmental Dynamics Analyzerの略)と呼ばれる大気観測機器の一部であるローバーの専用風速センサーを補完しています。

MEDAのセンサーは、風の速度、圧力、温度を1秒間に1~2回、最大2時間かけて測定します。

一方、「SuperCam」のマイクは、同様の情報を1秒間に20,000回、数分間にわたって提供することができます。

NASAの火星探査機「パーサヴィアランス」には、市販のマイクが2つ搭載されており、このマイクもマストに取り付けられている。このマストマイクは、SuperCam装置の一部です。©NASA/JPL-Caltech

MEDAの研究責任者であるマドリッドの国立航空宇宙研究所宇宙生物学センター(CAB)のJose Rodriguez-Manfredi氏は、「拡大鏡と100倍の顕微鏡を比較するようなものです。気象科学者の視点では、それぞれの視点は互いに補完し合っています。」と述べています。

このマイクは、火星での音の伝わり方の研究にも役立ちます。

火星の大気は地球よりもはるかに密度が低いため、特に高音の音は聞こえにくいことがわかっていました。

実際、4月30日の4回目のフライトで、Ingenuity社のヘリコプターのローターの音を262フィート(80メートル)の距離からマイクが拾ったときには、何も聞こえないのではないかと不安に思った科学者もいたようです。

このヘリコプターの音から得られた情報により、火星での音の伝わり方を予測するために開発された3つのモデルのうち、2つのモデルを除外することができました。

NASAの火星探査機「パーサヴィアランス」には、市販のマイクが2つ搭載されており、そのうちの1つが車体に搭載されている。

NASAの火星探査機「パーサヴィアランス」には、市販のマイクが2つ搭載されており、そのうちの1つが車体に搭載されている。©NASA/JPL-Caltech

LANLでマイクのデータを扱っている「SuperCam」の科学者、Nina Lanza氏は、「火星での音は、私たちが考えていたよりもはるかに遠くまで伝わります。これは、フィールドサイエンスがいかに重要であるかを示しています。」と述べています。

サウンドチェック

宇宙探査のもうひとつの側面である宇宙船のメンテナンスにも、音声が活用されています。

エンジニアはカメラを使って、火星探査車キュリオシティの車輪の摩耗や、インサイトの太陽電池パネルに積もった埃を監視しています。

マイクを使えば、自動車のエンジン音を聞くように、宇宙船の性能をチェックすることもできます。

パーサヴィアランスのチームは、車輪やその他の内部システムの音を聞くのに適した位置にあるローバーのシャーシマイクから、たくさんの録音を集めています。

今はまだ、何か変化があったかどうかを判断するには十分ではありませんが、時間が経てば、データを精査して、特定のホイールに電流が流れているなどの微妙な違いを発見できるかもしれません。

そうなれば、すでに行っている宇宙船の健康状態の監視に加えて、新たな方法が可能になります。

JPLでパーサヴィアランスのチーフエンジニアを務めるVandi Verma氏は、「この音を定期的に聞いてみたいと思います。私たちは、地球上のテストローバーで音のパターンの変化を定期的に聞いていますが、これは注意すべき問題があることを示しています。」

Published by NASA.