SHERLOC

SHERLOC (シェロック)

SHERLOC（Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals）は、アメリカ航空宇宙局（NASA）の火星探査ミッション「マーズ2020」において、探査機パーサヴィアランスローバーに搭載された先進的な科学観測装置です。この機器は、主に紫外線ラマン分光法を応用しており、火星の地表やその浅い部分に存在する岩石や堆積物に含まれる有機化合物や特定の種類の鉱物を極めて詳細に分析するために開発されました。微細なスケールでの高解像度イメージング能力と組み合わせることで、これらの物質の化学組成、構造、そしてそれらがどのように分布しているかを精密に調べることが可能となっています。

SHERLOCは、カリフォルニア州パサデナにあるジェット推進研究所（JPL）が中心となって製造され、マリン・スペース・サイエンス・システムズ（MSS）やロスアラモス国立研究所（LANL）といった主要なパートナー機関から重要なサブシステムの提供を受けています。このプロジェクトの科学チームは、主任研究者をルーサー・ビーグル氏、副主任研究者をロヒト・バーティア氏が率いています。

特筆すべき機能の一つとして、SHERLOCには将来の火星有人探査を視野に入れたキャリブレーションターゲットが搭載されています。これは、実際の宇宙服（マーズスーツ）に使用される可能性のある材料サンプルを含んでおり、火星の過酷な放射線や温度変化などの環境下でこれらの材料が時間とともにどのように劣化するかを測定することで、将来の宇宙服設計に役立つ貴重なデータを得ることを目的としています。

科学的目的

2017年に大学宇宙研究協会（USRA）から発表されたレポートによると、SHERLOCによる科学調査の主な目的は以下の通りです。

分析対象としたサンプルの過去の居住可能性と、その場所の水の存在に関連する歴史を評価すること。
生命活動に不可欠な主要な元素やエネルギー源（例えば、炭素(C)、水素(H)、窒素(N)、酸素(O)、リン(P)、硫黄(S)など）が、その環境で利用可能であったかを評価すること。
火星の岩石や露出した地層に、過去の生命活動の証拠となりうる生命存在指標（バイオシグネチャ）が保存されているかどうかを探し出すこと。
将来、地球に持ち帰るためにローバーがサンプルを採取する際に、適切な候補を選定するための詳細な有機物および鉱物に関する分析情報を提供すること。

これらの目的を達成するため、SHERLOCは以下の能力を発揮します。

火星の表面および地下浅層における有機物と、宇宙生物学的な意義を持つ鉱物を検出し、分類する。
有機物の検出感度は、約7x7 mmのスポットで10⁻⁵から10⁻⁶ w/w（重量比）のバルク感度、および100マイクロメートル以下の空間分解能で10⁻²から10⁻⁴ w/wの微細スケール感度を達成する。
宇宙生物学的に関連する鉱物（ARM）を、100マイクロメートル以下の解像度で検出し、その種類を特定する。

構造とコンポーネント

SHERLOCの構成要素は、パーサヴィアランスローバー上の3つの異なる場所に配置されています。

SHERLOCタレットアセンブリ (STA): ローバーのアーム先端に取り付けられており、ここには分光分析およびイメージングを行うための主要なコンポーネントが収められています。
SHERLOC Body Assembly (SBA): ローバー本体のシャーシ内部に格納されており、STAとマーズ2020ローバー本体との間のインターフェースとして機能します。ここでは、科学機器へのコマンド送信、データの処理、電力の分配などを担当します。
SHERLOCキャリブレーションターゲット (SCT): ローバー本体の前面に設置されており、科学データの検証や機器の性能維持のためのスペクトル標準が含まれています。

SHERLOCは、イメージング機能と分光機能の両方を組み合わせています。イメージング部には、NASAのキュリオシティローバーに搭載されていたマーズハンドレンズイメージャー（MAHLI）の設計を基にした2つのカメラが採用されています。一つは、異なるスケールでカラー画像を撮影し、分析対象の表面構造や周辺状況を把握するためのものです。もう一つは、分析対象のコンテキスト画像を取得し、SHERLOCの分光分析で使用されるレーザースポットを正確に対象に合わせたり、自動でピントを調整したりするためのメカニズムとして機能します。このコンテキストイメージャーは30マイクロメートルの空間分解能を持ち、主に400〜500nmの可視光領域で動作するように設計されています。また、運用や技術的な目的のために、広角地形センサー（WATSON）と呼ばれるカメラも活用されています。

分光部では、NeCu（ネオン-銅）レーザーを用いて248.6 nmという短い波長の深紫外線（DUV）光を生成します。このDUV光を分析対象に照射することで、含まれている有機物や特定の鉱物から特徴的なラマン散乱光や蛍光が発生します。これらの放出された光の波長や強度を精密に測定・分析することで、試料の化学的な構成や分子構造に関する重要な情報を得ることができます。DUVレーザーの照射は、イメージングシステムと連携して正確に対象に照準が合わされ、自動でピント調整やスキャンを行う光学系に統合されています。この統合されたシステムにより、得られたスペクトル情報と、分析対象の表面の質感、形態、およびその他の視覚的に確認できる特徴とを効果的に関連付けて解釈することが可能となっています。

SHERLOCは、パーサヴィアランスローバーに搭載された他の科学機器、例えばPIXL（Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry）などと相補的に機能し、火星の地質学的進化、水系の歴史、そして生命が存在した可能性について、より包括的な理解を深める上で中心的な役割を果たしています。その高度な分析能力は、将来の火星探査や、採取した火星サンプルを地球に持ち帰る計画にも大きく貢献することが期待されています。

もう一度検索