宇宙拡張装置今日は、欧州宇宙機関が2003年にバイコヌール宇宙基地から非常に長寿命の宇宙船「マーズ・エクスプレス」を打ち上げてから18年目にあたる日です。
読者の皆様は、マーズ・エクスプレスを運営するグループが最後に私たちと話したのは2020年、ESAがCOVID-19パンデミックへの対応策を万全にしていた頃だったことを覚えていらっしゃるかもしれません。そこで私たちは、最新のマイルストーンについて話し合うために再び彼らと会いました。
マーズ・エクスプレスは2003年6月2日、ロシアのソユーズ/フレガートロケットに搭載され、地球から火星に向けて出発した。写真：ESA / JL Atteleyn
マーズ・エクスプレス宇宙船運用マネージャーのジェームズ・ゴッドフリー氏は、過去1年間、順調に業務を進められたことがこの期間のハイライトの一つだと語った。チームのメンバーは現場にいますが、リモートワークをしている人もいます。全体的な影響は「驚くほど小さい」とのことです。
火星周回軌道上で17年という節目を楽々と超え、ハードウェアは期待を上回る成果を上げ続けています。マーズ・エクスプレスは最新の日食シーズン（2020年9月から2021年3月）を終えたばかりですが、ゴッドフリー氏は「2006年以来、探査機が経験した最長の日食」を記録したと指摘しています。
チームはバッテリーを懸念していた。太陽電池アレイは依然として素晴らしい性能を発揮している（「劣化はわずか5%程度です」とゴッドフリー氏は明かした。「火星の軌道はアレイにとって非常に良好な環境であることが分かりました」）が、バッテリーは懸念材料だった。
しかし、宇宙船メーカーのエアバスと、現在は退職したESTECのバッテリー部門責任者による調査では、状況はそれほど悪くないことが示唆されています。日食シーズン中に観測された性能と合わせると、従来の最悪のケースを想定した性能モデルは、もう少し楽観的なモデルに置き換えられる可能性があります。
老犬、新しい芸
ベテラン探査機による新たな科学成果には、ESA の微量ガス探査機 (比較的新しい探査機としてはわずか 5 年しか経っていない) に送信された、マーズ・エクスプレスの着陸機の無線を使用した無線信号の歪みを分析することから得られる掩蔽無線科学が含まれる。
- 16年目を迎えて：ESAはいかにして勇敢な火星探査機マーズ・エクスプレスから大量のボーナス科学成果を搾り取ったのか
- 一度は失われたと思われていたESAとNASAのSOHOは、死の淵から復活し、以前よりもさらに優れた働きを見せた。
- 余談：5年間のミッションから20年近くが経過したINTEGRALは、依然としてガンマ線製品を供給し続けている。
- 究極の四輪駆動：ESAはXMM-Newtonを20年以上も存続させている
- 16年目を迎えて：ESAはいかにして勇敢な火星探査機マーズ・エクスプレスから大量のボーナス科学成果を搾り取ったのか
- 2年間のミッションから20年：ESAがClusterの飛行を継続する方法
宇宙船運用エンジニアのサイモン・ウッド氏によると、当初は着陸機との交信用に設計されたこの無線機は、アセンブラで記述されたソフトウェアの修正によって「クリーン」な非変調信号を送信する必要があったという。「この新しいソフトウェアバージョンは、その後、宇宙船にアップリンクして飛行試験を行う必要がありましたが、チームの大半が本社にいたにもかかわらず、無事に完了しました」とウッド氏は語った。
「完全に稼働すれば、これは、視覚監視カメラを科学搭載物に再利用して以来、過去5年間でマーズ・エクスプレスが獲得した2番目の新しい科学機器となる」と彼は語った。
また、ゴッドフリー氏が控えめに「世界初」と表現した機能もあります。それは、1 つのステーションから同時に複数の宇宙船 (この場合は、S バンドの Mars Express と X バンドの Trace Gas Orbiter) に送信できる、Multiple Uplink Per Aperture (MUPA) です。このコンセプトは、複数の宇宙船から同時にダウンリンクできる Multiple Spacecraft per Aperture (MSPA) を補完するもので、欧州宇宙追跡 (ESTRACK) ネットワークの負担を軽減します。
チームは、マーズ・エクスプレスに新たに導入されたジャイロレス運用モードの改善策を継続的に検討してきました。ジャイロのデューティサイクルは、寿命を延ばすために引き続き短縮されてきましたが、現在では両方のスタートラッカーが定期的にオンになっているため、新たな潜在的な問題が浮上しています。「スタートラッカーの1つがイベントを生成した場合、探査機は2つのユニットを区別できません」とゴッドフリー氏は説明します。「そのため、探査機に自律的に反応させたい場合、例えば影響を受けたユニットの電源を入れ直すなど、どちらのユニットに作用すればよいか分からなくなってしまいます。」
解決策の一つは、どちらか一方のイベントIDを変更し、搭載ソフトウェアがそれらを区別できるようにすることです。そうすれば、姿勢軌道制御システム（AOCS）がどのように反応するかなどを確認できます。ただし、地上で徹底的なテストを行うことは現実的ではないため、少し難しい問題です。
Wood 氏は最近、レトロ コンピューティング ファンを大いに喜ばせた Twitter スレッドを共有しました。そのスレッドは、長い間使われていなかった PC の 2 台の IDE ドライブからデータを復元するところから始まり、(ネタバレ注意) Windows for Workgroups 3.11 を実行する 486 ベースのマシンで 25 年前の Star Tracker ソフトウェアのエミュレータが起動するところで終わりました (Microsoft のより新しいオペレーティング システムでは起動を拒否されました)。
さて、今日の最先端の宇宙船飛行タスク。スタートラッカーソフトウェア用の25年前のエミュレータを復活させられるだろうか？
— サイモン・ウッド (@marwood82) 2021年5月6日
出発点は、約6年前に文字通り爆発する直前に動作していたPCから取り出した2台のIDEハードドライブだ。
どうなるか見てみよう😬 pic.twitter.com/I2pXbjDn6N
あと10年？
前回チームと話して以来、ジャイロの寿命は2030年まで持ちこたえられるという希望は変わっていない。燃料は（文字通り）未知数であり、最悪の場合、2016年には尽きるはずだった。しかし、マーズ・エクスプレスは動き続けており、ゴッドフリー氏はビーナス・エクスプレスをモデルに、残っている燃料（おそらく5.6kg）が2035年まで持つ可能性があると見積もった。「私の直感では、燃料が尽きる前にジャイロが尽きるだろう」と彼は言った。
あるいは、地球上のハードウェアが故障する可能性もあります。マーズ・エクスプレスのミッションコントロールシステムは、当初Solaris 8マシンで動作していました（一部のツールはSolaris 6で動作していました）。Solaris 10への移行は2013年に行われましたが、故障した古いハードウェアの問題を解決しようと尽力したUnixチームへの敬意を表し、ウッド氏は次のように述べています。「私たちはSolaris 10を使用しており、Solaris 8ゾーンを実行しています。そのゾーンはSolaris 6互換モードで構成されています（まさに亀の巣のようなものです！）」
マーズ・エクスプレスが2018年に撮影したこの画像は、火星北部の低地にある直径82kmのコロリョフ・クレーターを示しています（クリックで拡大）。写真：ESA/DLR/FU Berlin、CC BY-SA 3.0 IGO
これは、視覚監視カメラを科学搭載物に再利用して以来、過去5年間でマーズ・エクスプレスが獲得した2番目の新しい科学機器となります。
仮想化の取り組みは、入手困難な部品への依存度を低減する上で役割を果たしてきました。ESAが資金援助を継続し、ミッションを2022年末以降も延長する場合、Solaris 11サーバーへのアップグレードも計画されています（ESAの他のミッションであるXMMおよびIntegralとの共同作業）。このアップグレードは、Mars Expressの終了まで継続される予定です。
とはいえ、マーズ・エクスプレスに関しては「終わり」という言葉を使うのはためらわれる。結局のところ、マーズ・エクスプレスは現在、地球外軌道を周回する探査機としては2番目に長く運用されており、ミッション終了につながる可能性のある数々の困難を乗り越えてきたからだ。しかし、最も長く運用されているのはNASAのマーズ・オデッセイ探査機だ。オデッセイは、長らく解体されていたケープ・カナベラル第17発射施設からの打ち上げから、最近20周年を迎えた。
マーズ・エクスプレスチームはオデッセイの王座を奪いたいと思っているだろうか？「正直に言うと、オデッセイチームとはまだその件について話していません」とゴッドフリー氏は言った。「もちろん、彼らに勝ちたいと思っています。」
「できる限り親切に。」®
