航空宇宙産業
火星サンプルリターン（NASA-ESA） – 火星を地球に持ち帰る
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なぜ火星のサンプルをその場で分析せずに持ち帰るのか?
原始的な望遠鏡によって火星の表面に人工の運河が存在すると信じられて以来、火星は長きにわたって科学者やSF作家の想像力を魅了してきました。
地球の軌道に到達するためのコストを大幅に削減したイーロン・マスクのスペースXのおかげで、数年以内、あるいはおそらく少なくとも10年以内に火星への初の有人ミッションが実現するかもしれない。
火星に到着した最初の有人探検家たちは、初めて月面に降り立った宇宙飛行士とは全く異なる任務に直面することになるだろう。最小限の物資で数日間の探査を行うようなものではなく、火星ミッションはどれも数年に及ぶもので、少なくとも数ヶ月は火星表面に滞在することになる。そのため、有人火星ミッションは一種の原始的なコロニーのようなものとなり、宇宙飛行士の生存を維持するために現地の資源をある程度活用する必要がある。
出典： 深宇宙を探索
したがって、これまで私たちが行ってきた推測や推定ではなく、火星の表面や地質、火星の鉱物が実際にはどのようなものであるかについて、もっと詳しく知ることが重要です。
そのため、プローブやロボットに搭載されたツールによる局所分析は、極めてエネルギー効率が高く軽量である必要があり、最も有用な分析方法の多くを除外するため、全体的に不十分です。
代わりに、火星の岩石サンプルを地球に持ち帰れば、科学者は最も先進的で感度の高い検出方法を使用して、赤い惑星の歴史をより深く理解できる可能性が得られるだろう。
これが、NASA と ESA (欧州宇宙機関) の両機関の指揮の下、火星サンプルリターン計画が創設された理由です。
火星の塵や岩石を採取・収集し、地球に送り返すという構想です。しかし、非常に遠いため、これは決して容易な作業ではありません。プロジェクトは当初から困難を極め、開発の難航や予算超過、さらには中止の危機に瀕するなど、困難なスタートを切りました。
私たちの軌道衛星はすでに、地表ミッションのデータ中継サービスを提供するために設置されています。
次の論理的なステップは、サンプルを地球に持ち帰り、世界中の科学者に火星へのアクセスを提供し、将来の人類による赤い惑星の探査に備えることです。
しかし、他の競合プログラム、特に中国の宇宙計画では、人類が初めて他の世界から鉱物を持ち帰るという目標の達成を目指しているため、アメリカとヨーロッパのプログラムは何らかの形で継続される可能性が高い。
パーセベランスのキャッシュ：チューブの中身（2025年更新）
2020年に打ち上げられ、2021年に着陸したパーサヴィアランスミッション これはこれまで火星に送られた最新かつ最も野心的な探査機であり、その重量は大型車ほどもある。
パーサヴィアランスはまた、 創意工夫火星ヘリコプター火星の非常に薄い大気（地球の2%）の中で飛行に成功した史上初のヘリコプター。インジェニュイティは72回飛行し、11マイル（18キロメートル）以上を飛行した。
これらのプローブは3.7トンの エクソマーズ トレース ガス オービター (TGO)は2016年に火星に到着し、軌道上から火星の浅い地下水氷または水和鉱物の観点から水の分布の全球地図を作成した。
パーセベランスは、直径45キロメートルの衝突クレーターであるジェゼロ・クレーターに着陸しました。科学者たちは、このクレーターはかつて水で満たされ、古代の河川デルタが存在していたと考えています。そのため、遠い昔には水が存在していた可能性が高いだけでなく、古代の生命の証拠も含まれている可能性があります。
非常に平坦な地形と火星の赤道のすぐ北という立地に加え、地表の深部にまだ水が存在している可能性があることから、ジェゼロクレーターは火星有人着陸の有力な場所となるだろう。
パーセベランスは3年半かけてクレーターの周りを18.5マイル（30キロメートル）走行した。
さらに重要なのは、パーサヴィアランスが収集した 岩石とレゴリスのサンプル25個 (表面の小さな岩石や塵)、およびジェゼロクレーターの探査中に空気サンプルを1つ採取しました。
これらのサンプルは、金属製の容器に密封された長い岩石の管を作成する小型ドリルを使用して収集されました。
さらに 5 本の「証拠チューブ」が収集され、サンプリング プロセス全体を通じてシステムの清浄性を証明する証拠も収集されます。
出典： 米航空宇宙局（NASA）
採取されたサンプルは、堆積岩（水によって堆積したもの）と火成岩（固体のマグマ）の混合物です。
火星サンプルリターンの仕組み：着陸機 → MAV → ERO → 地球
これまでの火星探査ミッションはすべて片道の旅であり、私たちのロケットは、各ミッションの数トンの探査車を火星に送り、表面に着陸させるのに十分なパワーしかありませんでした。
その点ではパーセベランスも例外ではなく、探査車自体は火星の表面に留まる運命にあった。
採取したサンプルを収集するには、サンプルを採取した後に再び宇宙へ戻る専用システムを表面に着陸させる別のミッションを開始する必要がある。
これには「フェッチ・ローバー」が必要で、これはパーセベランスが火星の表面に落としたサンプルを収集し、ロボットアームでそれを拾い上げ、宇宙に戻ることができるロケット、火星上昇機に積み込むことになる。
探査機が火星軌道上でサンプルを受け取って地球に輸送することになる。
その後、サンプルは3回目のミッションによって地球の軌道上で受け取られ、分析のために安全に無傷で地球に着陸することになる。
出典： ESA
NASAは、これらのサンプルを2030年代までに地球に持ち帰ることを目標としています。地球上でサンプルを開封する前に、NASAと欧州宇宙財団が現在計画しているバイオセーフティレベル4（惑星保護施設）に移送されます。すべての封じ込めシステムは、火星由来の有機物や微生物の放出を防ぐ必要があります。これは、惑星の保護と公共の安全を確保するための不可欠なステップです。
MSR の課題: コスト、スケジュール、アーキテクチャに関する議論
2023年と2024年には、火星サンプルリターンミッションの当初の計画と予算が問題を抱えていることが明らかになりました。大幅に遅延し（おそらく2040年代まで）、予算を超過する見通しだったからです。
すでに莫大な6億ドルから少なくとも11億ドルにコストが上昇しているため、このプログラムはマイナスの意味で注目を浴びています。
したがって、サンプルはパーセベランスによって効率的に作成されたが、サンプルの収集と地球への持ち帰りは、ミッションの複雑な設計の影響を受ける可能性がある。
サンプル回収着陸機（SRL）：スカイクレーン vs. 商用輸送機
SRL はさまざまなコンセプトを経てきました。
着陸船の設計は過去 2 年間で劇的に進化しており、かつてはサンプルを採取するローバーを搭載した非常に大型の着陸船でしたが、その後 2 機の着陸船となり、現在はローバーなしでヘリコプター 2 機を搭載した中型の着陸船となっています。
出典： 惑星協会
2025年1月、NASAは着陸段階について2つの設計を検討していると発表しました。
- 最初の選択肢は、これまでに飛行した進入、降下、着陸システムの設計を活用するもので、 スカイクレーン工法キュリオシティとパーサヴィアランスのミッションで実証されました。
- 2つ目の選択肢は、「新たな商業能力を活用して、着陸機の積荷を火星の表面に届ける」というものだ。
出典： 米航空宇宙局（NASA）
どちらの場合も、プラットフォームのソーラーパネルは 放射性同位元素発電システム これにより、火星の砂嵐の季節を通して電力と熱を供給でき、複雑さを軽減できます。
全体的に見て、NASA 内部では、それほど野心的ではなく、より高価な実証済みの方法に固執して「従来通りのやり方」を追求するべきか、それとも民間企業が製造した未検証でより安価な新設計の探査機にパーセベランスからの火星サンプルを失うリスクを負うべきか、激しい議論が交わされているようだ。
火星上昇機（MAV）：設計、リスク、準備状況
火星上昇機（MAV）と地球帰還探査機（ERO）の設計も疑問視されている。
MAV は 2 段式ロケットとして設計され、SRL 内に保管される予定でした。
出典： 米航空宇宙局（NASA）
出典： 米航空宇宙局（NASA）
このため、ロケットの製造は困難を極めている。火星着陸時に15Gの減速をそのまま乗り越え、その後、伝送タイムラグにより地球からの直接制御なしに自律的に展開して自動的に打ち上げる必要があるからだ。
そのため、打ち上げ前の修理や調整を行う地上チームが存在しないため、信頼性の基準が高まります。
NASA の火星サンプルリターン (MSR) ミッションは決断力の欠如によって遅れているという認識があるが、実際の遅れは、サンプルを火星軌道に打ち上げるための火星上昇機 (MAV) の開発と試験という技術の進歩ではなく、従来の推進力ソリューションを数十年にわたって模索してきたことにある。
MAVはおそらくミッションの中で最も難しい部分であり、開発段階が最も遅れている部分です。より重い着陸機を開発することで、より大型で製造が容易なMAVの設計が可能になり、この問題を解決できる可能性があります。
地球帰還軌道衛星（ERO）：ハイブリッド推進と捕捉
今のところ、ERO は ESA の責任であり、翼幅 38 メートル (125 フィート) で火星を周回する最大の宇宙船となる予定だ。
この大きさは巨大な太陽電池アレイによるもので、惑星間ミッションでこれまで使用された中で最も強力な電気推進を使用するとともに、火星軌道に入るために化学推進も使用する予定である。
出典： ESA
ERO が火星の周回軌道に到達するまでには約 2 年、火星ミッションの遂行には 1 年、そして火星を離れて地球に帰還するにはさらに 2 年かかります。
EROは、ESAが熟知している実証済みの設計の大型版であるため、MAVよりも問題は少ないと考えられます。しかし、コスト管理は欧州宇宙機関（ESA）にとって過去に課題となっていました。
2026年度予算案：MSRにとって何が危機に瀕しているのか
2024年4月、NASAは火星サンプルリターンミッションに向けて「革新的な設計の模索」を開始すると発表しました。
「結局のところ、11億ドルの予算は高すぎるし、2040年の帰還予定日は遠すぎる。
既存の枠にとらわれずに、手頃な価格で、かつ妥当な期間内にサンプルを返却できる方法を見つける必要があります。」
さらなるプレッシャーは 2026年の米国連邦予算では、火星サンプルの帰還を含むNASAの支出を大幅に削減することを検討している。.
これは、以前は中核であったSLS（スペース・ローンチ・システム）ロケットとオリオンカプセルの計画と同じ一連の決定事項として行われる。 アルテミスミッションアルテミス3号の後に退役し、ISSが商業宇宙ステーションに置き換えられる予定である。
中国より先に月に戻り、アメリカ人を火星に送るという政権の優先事項に沿って、予算は優先的な科学研究ミッションとプロジェクトを推進し、財政的に持続不可能なプログラムを終了させる。 火星サンプルリターン計画を含む。
また、同じ大統領の発表ではNASAの環境保護や進歩主義政策を批判しており、火星サンプルリターンが主に政治闘争の巻き添え被害ではないかという懸念が生じていることも注目すべき点だ。
「この予算により、気候に焦点を当てた『グリーン航空』支出は終了します。
この予算はまた、整合性のないDEIAイニシアチブへの資金提供を継続的に削減し、その資金をNASAの中核ミッションを推進できるミッションに割り当てることを保証する。」
おそらく、火星サンプルリターンに対する脅威は、科学プロジェクトの資金が削減されている時期に、数十億ドルの予算超過を受動的に受け入れるのではなく、NASAにプロジェクトの新しい選択肢を検討させるというホワイトハウスの戦略である。
民間企業も独自の代替案を提示し始めており、その多くはNASAの予測のほんの一部で業務をこなせると主張している。
グローバル競争：中国の天問3号とJAXAのMMX
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| 素子 | それは何をする | リードエージェンシー | ステータス（2025年） | 主なリスク | 注目すべき業界の選択肢 |
|---|---|---|---|---|---|
| サンプル回収着陸機（SRL） | キャッシュの近くに着陸し、チューブをMAVにロードします | NASA ジェット推進研究所 | 2つの着陸構造を検討中（スカイクレーン vs 商用）、原子力発電が有利 | 質量/電力マージン; EDLの複雑さ | 商業着陸機の納入; ロッキード・インサイトの歴史ある着陸機 |
| MAV（火星上昇車両） | サンプル容器を火星軌道に打ち上げる | NASA MSR | 技術的に最もリスクが高い、2段階の固体/液体取引スペース | 自律発射、熱負荷、信頼性 | ロッキード/その他の主要企業、ロケットラボの中性子ベースのコンセプト |
| ERO（地球帰還軌道衛星） | ランデブー、捕獲、地球への巡航 | ESA | 翼幅約38メートル、ハイブリッド推進、ミッション期間約5年 | パワー/プロペラ持続時間、キャプチャダイナミクス | ESAが率いる産業チーム、NASA地球進入システム |
| 地球進入システム（EES） | 再突入カプセル；サンプル収容 | 米航空宇宙局（NASA） | OSIRIS-RExからの継承; PPROプロトコル | 無菌操作; 保管チェーン | ロッキードの帰還カプセルの遺産 |
| 中国の天問3号（比較） | ドローン収集; 500 g以上の回収 | CNSA | 打ち上げは2028年頃、帰還は2031年頃 | 二重発射の複雑さ、深部掘削 | 中国の産業チーム |
中国ミッション
火星サンプルリターンミッションを根本から再設計するのではなく、永久にキャンセルすることに疑問を抱く十分な理由は、他の宇宙機関が同様の目標を掲げて独自のミッションを推進していることだ。
米国が宇宙大国のリーダーであり続ける意向であることを考慮すると、中国がNASAに先んじてこの任務を遂行するということは政治的に受け入れられないだろうが、2040年代に中国が復帰すれば、そのような事態は起こり得る。
中国は、2028年後半に打ち上げられ、「2031年頃までに500グラム以上の火星サンプルを地球に持ち込む"。
これははるかに小さなサンプルだが、期間が短いため、中国は地球に持ち帰った史上初の火星サンプルの勝利を主張できることになる。
天問3号は探査車ではなくドローンを使用し、着陸地点から数百メートル以内の場所からサンプルを収集します。
ミッション計画の全プロセスは非常に複雑で、13 のフェーズから成り、現場およびリモートセンシング検出技術を活用します。
天問3号は、火星でサンプル採取のために深さ2メートルの掘削を行う国際初のミッションとなる。
日本ミッション
宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、 火星衛星探査（MMX） 火星の衛星フォボスやダイモスからサンプルを採取する。
正確には火星ミッションではないが、火星を周回するこれらの小さな小惑星は赤い惑星の周りの恒久的な宇宙ステーションの候補としてしばしば検討されているため、これは大きな関心を集める可能性がある。
これも、小惑星への着陸と同じくらい簡単になるはずです。探査機やサンプルは着陸して火星の重力井戸から脱出する必要がないからです。
出典： 多くの世界
火星のイノベーターへの投資
1.ロッキードマーティン
(LMT )
ロッキード・マーティンは世界最大級の航空宇宙・防衛企業の 1 つです。
つまり、同社は宇宙企業であるだけでなく、象徴的な航空機の背後にもいるのです。 ブラックホークヘリコプター または F-16、および高度な機器などの F-35, 飛行中のレーダー飛行機 または、 C-5ギャラクシー & C-130Jスーパーヘラクレス.
出典： ロッキードマーチン
また、米国軍の最も重要なミサイルシステムのいくつかを生産している。 ヤスム, ジャベリン, ATACMS, HIMARSウクライナ紛争による備蓄枯渇に伴い需要が極めて高まっている。
また、海軍のようなミサイル防衛システムの重要な提供国でもある。 エージス と THAAD （終末高高度防衛）弾道ミサイルに対する防衛システムです。
出典： ロッキードマーチン
しかし、同社の事業は兵器だけではありません。軍用航空電子機器とミサイルに関する専門知識は、ロケット工学や宇宙船の分野にも活かされています。
火星サンプルリターンミッションに関して、ロッキードは長年にわたりNASAの22機の火星探査機のうち11機を製造し、その全てをサポートしてきた豊富な経験を有しています。同社は、より小型の着陸機、より小型の火星上昇機、そしてより小型の地球再突入システムを使用する、より安価で合理化されたミッションを提案しました。
目標価格は「たったの」3億ドル。 着陸船は、 InSight着陸船2018年に火星への着陸に成功した。
ロッキード社は、アルテミス計画全体の中で、最も議論が少なく、予算削減のリスクも少ないオリオン宇宙船の設計、開発、試験、製造の主任請負業者でもある。
同社は他の宇宙計画にも積極的に取り組んでおり、 ゴーズR 気象衛星、小惑星サンプルの収集 OSIRIS-REx木星探査機 ジュノ着用可能な放射線遮蔽ベスト、 アストロラッド.
全体として、主要な軍事システムから同様に重要な宇宙船やプログラムまで、ロッキード・マーティンはアメリカのイノベーションと深宇宙探査の最前線に立っています。
同社は、アルテミス計画の今後の展開や、長期的には他の多くの深宇宙および火星に焦点を当てたミッションからも利益を得るはずだ。
（この会社の詳細については、当社の専用投資レポート「ロッキード・マーティン（LMT）スポットライト：防衛と航空宇宙のリーダー」）から生じた、裁判所により認定され、または和解により合意されたすべての損失、損害、賠償金、費用と出費（合理的な弁護士費用および訴訟費用を含む）について、貴社を防御、免責し、貴社に損害を与えない。
2.ノースロップグラマン
(NOC )
ノースロップ・グラマンは、以下の製品の開発で最も有名な防衛航空宇宙会社です。 象徴的な B-2 ステルス戦略爆撃機、それぞれの費用はほぼ20億ドルです。 XNUMX年以上前のデザインです は開発中のB-21に置き換えられる予定です.
同社は宇宙技術の最先端にも立っており、特に次のような取り組みを行っています。 最新鋭のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡.
出典： ノースロップ
同社は収益のほとんどを宇宙および航空システムから得ており、もう XNUMX つの大きなセグメントであるミッション システム部門では、幅広いセンサー、サイバー防御ソフトウェア、安全な通信、およびセキュリティをカバーしています。 C4ISR (指揮、制御、通信、コンピュータ、諜報、監視および偵察).
また、小口径から誘導弾、大口径まで、弾薬の大手生産者でもあります。
出典： ノースロップ
同社は、先進兵器の開発と配備により、先進兵器のサプライヤーとしての地位を確立することを楽しみにしています。 X-47B、ヘリコプター無人機ファイアスカウト、監視無人機グローバルホークおよびMQ-4Cトリトン、または将来の自律攻撃無人機などの自律兵器システム.
同社は開発の最先端にいます 直接エネルギー兵器（レーザー）, 電子戦, アンチドローンシステム, 大陸間弾道ミサイル.
ノースロップ・グラマンは、宇宙から統合指揮統制、ステルス重爆撃機に至るまで、米国に最先端の能力の一部を提供しています。
SLSのキャンセルの影響を受ける可能性はあるが、極超音速機、ミサイル警戒追跡、衛星通信などの宇宙技術のリーダーであり、 推進システム.
3. ロケットラボ
(RKLB )
Rocket Lab は、再利用可能なロケット市場において SpaceX の最も有力な競合企業の 1 つです。
同社は当初、エレクトロン打ち上げシステム（積載量320kg）を搭載した小型ロケットに注力していたが、徐々に 部分的に再利用可能なロケットこれまでにエレクトロンは224回の打ち上げで70機の衛星を打ち上げた。
その後、ロケットラボは、ファルコン9に匹敵する中型の再利用可能なロケット、ニュートロン（完全再利用可能モードでLEOまで8,000kg、火星または金星まで1,500kg）の開発を検討しています。
出典： ロケットラボ
ニュートロンは、メタン燃焼ロケットエンジン（スターシップなど）で駆動されます。これは次世代ロケットのトレンドになると思われます。
使用する 新しくオープンした第3発射施設、 と同様 ボリンジャー造船所が建設した海上の特注着陸台、米国最大の民間所有の新造船・修理造船会社。
出典： ロケットラボ
ロケットラボはニュートロンを 2億ドルの火星サンプルリターンミッションRocket LabがNASAを支援するのは今回が初めてではない。
- NASAの今後の いたずら太陽風が火星の磁場や大気とどのように相互作用するかを研究する火星探査機「エスケープ・アンド・プラズマ加速・ダイナミクス探査機」のミッションが、ロケット・ラボによって構築される。
- NASAのキューブサット宇宙船を供給している キャップトーン （地球周回自律位置システム技術運用航法実験）ミッションは、NASAが提案する月ゲートウェイ宇宙船の月周回軌道の安定性をテストするものである。
同社はまた、コストと設計速度を最適化できる、完全に垂直統合された衛星製造プロセスでも注目に値します。
これにより、NASA および米国政府との複数の契約が結ばれました。 515億XNUMX万ドルの軍事衛星契約。 そして グローバルスターとの民間143億XNUMX万ドル契約.
Rocket Lab は、 2022年にSolAero Technologiesを買収した後の衛星用ソーラーパネル、これらのパネルから電力を供給される1000以上の衛星と合計4MWの太陽電池が製造されています。
出典： ロケットラボ
今のところ、その打ち上げシステムは外部サプライヤーに依存していますが、 一連の戦略的買収 衛星の設計と製造ですでに達成されている垂直統合戦略を打ち上げシステムにも再現することで、この状況を変えつつあります。
同社はまた、定期的な収益を生み出すための通信 LEO コンステレーションの可能性にも注目しています。の研究にも貢献しています。 Varda Space Industries による宇宙での製造 の三脚と 軌道上デブリ検査.
SpaceX はイーロン・マスクのビジネス才能 (と資金) を活用して技術をゼロから開発しましたが、Rocket Lab は研究開発と買収を組み合わせて、必要な技術を垂直統合しました。
ロケット・ラボは衛星製造で大きな成功を収めており、現在、この戦略を再使用型ロケットにも応用しようとしています。衛星製造による既存のキャッシュフローとエレクトロンの成功を考慮すると、ロケット・ラボはSpaceXの先行に追いつくための有力な候補と言えるでしょう。
（会社の詳細については ロケットラボに関する投資レポート.)
