ゴニオメーター、始動！火星探査ミッションに計測機器を搭載したファーストモード
アラン・ボイル著
ファーストモード社のシアトル工場で作られた幅 3 フィートの装置は、回転する歯車と点滅する光線を備え、まるで SF 映画に出てくるような外観をしているが、実際には、火星のデータを科学者が解釈するのを助けるという、この世のものとは思えない目的を持っている。
この装置を説明する言葉さえもSFっぽい響きがあります。「ゴニオメーター」。
本日、ファーストモード社のエンジニアリングチームは、ワシントン州ベリンガムにある西ワシントン大学火星研究所に 3D ゴニオメーターを納品しました。このゴニオメーターは、NASA のパーサヴィアランス探査車ミッションに関連して使用される予定です。
ファーストモード社はNASAとの30万2000ドルの契約に基づき、ウェスタン社と共同でゴニオメーターを設計しました。そして、NASAにちなんで、既にこのゴニオメーターにふさわしいNASA風の名称が付けられています。「Three-Axis N-sample Automated Goniometer for Evaluating Reflectance（反射率評価用3軸Nサンプル自動ゴニオメーター）」の頭文字をとった「Western TANAGER」です。
この名前は、ワシントン州をはじめとする西部諸州で見られる鳥、ウエスタンタナガーにちなんで付けられました。「鳥の羽の色は色素だけでなく、見る角度によっても変わるということにちなんで名付けました」と、ファーストモード社のシステムエンジニア、キャスリーン・ホザ氏はGeekWireに語りました。
ウェスタン社の新型ゴニオメーターは、まるでバック・ロジャースが25世紀に使っていたようなものに見えますが、実はこのような機器の起源は16世紀に遡ります。ゴニオメーターは、小学校で使う分度器のように、角度を正確に測定するように設計されています。
ウェスタンタナガーは、3次元での角度測定によって、さらに高度な技術を提供します。なぜこれが火星にとって重要なのでしょうか？それは、火星の岩石に当たる太陽光の正確な反射角度を知ることで、科学者が赤い惑星の地質学的秘密の一部を解き明かすのに役立つ可能性があるからです。
ほぼすべての火星探査ミッションには、異なる波長の光に対する吸収レベルに基づいて岩石の組成を判定できる分光計が少なくとも1つ搭載されています。特定の波長の光レベルに低下が見られれば、地質学者は特定の岩石に含まれる元素の割合を計算できます。
「これによって得られる要素は、このディップを見て、『この吸収特性はどの形状でも同じだろうか？』と問うことができるということです。光源を動かした場合、この吸収特性は変化するのでしょうか、それとも全く同じままでしょうか？」とホザ氏は説明した。
たとえば、太陽が火星の空を移動するときや、探査車パーサヴィアランスが岩の周りを移動するときなど、さまざまな反射角度で吸収レベルがどのように変化するかを観察することで、地質学者は岩石の組成の分析を微調整できる可能性があります。
「それを使って新しいことを学ぶこともできるかもしれません」とホザ氏は語った。
岩石の反射率が様々な角度から観察された際に特定の変化を示す場合、科学者は岩石を薄いシリカ層が覆っていると推測できるかもしれません。そして、そのシリカは、かつて岩石の周囲が液体の水で覆われていたことを示す手がかりとなる可能性があります。これは、古代に生命が存在していた可能性を示唆する重要な発見となるでしょう。
そこでウェスタン・タナガーの出番です。地球上の研究者たちは、このゴニオメーターを使って火星の観測が行われた環境を再現できるようになります。ゴニオメーターの機械システム構築に尽力したファースト・モード社のスタッフエンジニア、ソフィア・キム氏は、この装置は火星のデータと地球の地質学的特徴を照合する「ルックアップテーブル」として機能すると述べています。
参照サンプルとして使用されている岩石の一部は、火星の地形の代用として長い間使われてきたワシントン州東部の地域から採取された。
今週のギーク： キャスリーン・ホザの好奇心がファースト・モードでの科学研究の原動力に
ホーザはウェスタン大学在学中にゴニオメーターの研究を始めました。修士論文のために2Dゴニオメーターを製作し、その後ファースト・モードでより複雑な3Dゴニオメーターの製作に主導的な役割を果たしました。
ニシキキンチョウは、パーセベランス探査機「Mastcam-Z」の科学チームの一員であるWWUの惑星科学者メリッサ・ライス氏の研究室に滞在する予定です。Mastcam-Zと同様に、地上のゴニオメーターは可視光線と近赤外線の波長でスペクトル測定が可能で、パーセベランス探査機との相性は抜群です。
ホザ氏は、ファーストモード社が開発した機器はマストカムZの結果を解釈するのに役立つ可能性があると述べたが、それだけではない。
「応用範囲の広さが素晴らしい点の一つです」と彼女は言った。「様々なミッションのスペクトルデータを遡って調べ、観測地形との相関関係で行われた測定結果を見て、それがどのような影響を与えるかを確認できるのです。」
ウェスタン・タナガーがベリンガムに着陸した今、ホザはファースト・モードでの次のプロジェクト、金属に富んだ小惑星へのNASAのプシケ・ミッションのハードウェア支援に注力し始めています。
「科学的な疑問と工学的な考慮の両方を理解できる人間になることが、私の大きな目標です」と彼女は語った。
Hoza は、科学と工学の間にしばしば生じるギャップを埋めることを目指しています。
「誤解が生じたり、メッセージが伝わらなかったりすることもあると思います」と彼女は説明した。「エンジニアが実際には重要でない問題に集中したり、科学者がエンジニアが適切なシステムを構築できるように適切な表現で質問をしなかったりすることもあります。ですから、この2つの交差点で働ける機会にとてもワクワクしています。」
