火星探査とは？目的や歴史、現状、今後の展望も

火星探査に莫大な時間と資源を投じる理由は、単なる科学的な好奇心にとどまりません。生命の起源の謎、気候変動への答え、持続可能な社会を実現するための技術開発が、火星という極限環境での挑戦を通じて現実化しようとしています。

火星探査の目的や歴史、現在進行中のミッション、そして2030年代に向けた今後の展望を理解することで、人類の未来とSDGsとの関わりが見えてきます。

火星探査とは

【NASAの原子力電気推進火星探査機のイメージ】

火星探査とは、地球の隣に位置する火星を対象に、探査機やローバー、周回衛星を用いて地質や大気、生命の可能性を科学的に調査する活動です。これは単なる天体観測ではなく、将来の人類活動を支える基盤インフラの研究として、宇宙への行動範囲拡張に重要な役割を担っています。

火星探査を理解するために、まずは基本的な部分を確認しておきましょう。

生命の可能性と地球との類似性

火星は太陽系で、地球以外に生命が存在した可能性を検証できる最有力候補とされています。かつての火星には液体の水が安定して存在した証拠が多く見つかっており、微生物レベルの生命が誕生しうる環境があった可能性があります。

また、火星は地球と同じ岩石質で、１日の長さがほぼ同じ、自転軸の傾きも近いため四季が存在するなど、地球型惑星の比較研究に適しています。これらの特徴により、宇宙における生命の普遍性を探り、地球の気候変動や環境変化の仕組みを理解する上で、極めて重要な研究対象となっています。

無人探査による技術的アプローチ

現在の火星探査は、

の３つの形態で進められています。周回機は、上空から火星全体の地形と大気を観測し、着陸機は定点で詳細な測定を行い、ローバーは地表を移動しながら岩石や土壌のサンプルを採取します。これらは遠隔操作と自律走行技術を組み合わせ、過酷な環境での火星環境解明と、将来の有人探査に向けた技術検証を行っています。

国際協力と民間参入によるインフラ化

火星探査は複数国の協力と民間企業の参入により、大規模なインフラ構築プロジェクトとなっています。アメリカ、欧州、日本などの宇宙先進国は観測機器の共同開発やデータ共有で連携し、中国やインド、アラブ首長国連邦も独自の計画を推進しています。

スペースＸなどの民間企業が宇宙への輸送コスト削減を進める中で、火星探査は「科学」から「持続可能なビジネス」へと広がりを見せ、通信、エネルギー供給、現地資源利用といった要素が将来の宇宙経済圏を支えるインフラ要素として検証されています。

このように火星探査は、生命の起源に迫る科学的探究と、人類の生存圏を拡張する実践的な挑戦を結びつける試みです。次の章では、火星探査の目的に、さらに焦点を当てていきましょう。*1）

火星探査の目的

【NASAの火星探査車「パーサヴィアランス」からの映像】

火星はかつて、生命に満ち溢れた惑星だったのでしょうか。科学者たちは、この赤い惑星を調べることで、地球の過去と未来を解き明かし、人類が宇宙へと活動範囲を広げるための重要な鍵を手に入れようとしています。

火星探査の目的から、特に重要な３つを見ていきましょう。

①生命の痕跡と存在可能性の検証

火星探査の最も根源的な動機は、地球以外に生命が存在するのか、あるいはかつて存在したのかという問いに答えることです。過去の火星には川や海が安定して存在した証拠が多く見つかっており、当時の環境に微生物レベルの生命が誕生していた可能性は極めて高いと考えられています。

現在、パーサヴィアランス※を含む探査機は、岩石に残されたバイオシグネチャー（生命存在指標）の検出に注力しています。2025年９月に発見されたリン酸塩や硫化鉄鉱物は、生命活動に関連する可能性のある物質として注目されました。

【パーサヴィアランス（Perseverance）】

②地球型惑星の進化と比較惑星学の研究

火星はかつて厚い大気に覆われていましたが、現在は失われ、寒冷で乾燥した世界となりました。なぜ火星の大気が宇宙空間へ流出したのかを解明することは、地球の将来の気候変動を予測する上で欠かせないデータになります。

地球、金星、火星３つの地球型惑星の環境変遷を比較する視点により、惑星が生命を維持できる条件が明確になり、地球環境の特別さが再認識されます。

③人類の活動圏拡大と宇宙インフラの構築

NASAは2030年代半ばの有人火星探査を目標としており、現地資源から酸素や燃料を作るISRU技術※の実証が進められています。2021年４月、パーサヴィアランスは火星大気から酸素生成に成功し、人間が長期滞在するための基盤が形成されつつあります。

スペースＸ※などの民間企業も関わり、通信、エネルギー、居住技術といった要素を火星で確立することは、将来の月やさらに遠い天体への活動を支える基盤となります。

火星探査は、生命誕生の謎を追う科学的探究から、人類の宇宙進出を支えるインフラ構築まで、多層的な目的を持つ宇宙時代最重要プロジェクトです。次の章では、これまでの火星探査の歴史を辿っていきましょう。*2）

火星探査の歴史

【NASAの探査車「内へと積み込まれるMOXIE（火星酸素現地資源利用実験装置）】

夜空に赤く輝く火星は、かつては畏怖の対象やSFの舞台として描かれる存在でした。しかし、1960年代に始まった宇宙開発競争を契機に、人類はこの未知の惑星に対して科学的な視点から直接的なアプローチを開始し、数々の失敗を糧に技術を磨き上げてきました。

人類がどのようにして火星への距離を縮め、その真の姿を明らかにしてきたのか、重要な転換点を軸に振り返ります。

宇宙開発競争と「フライバイ」による初の接近観測

火星探査の幕開けは、冷戦下におけるアメリカとソビエト連邦の競争の中で形づくられました。1960年代、両国は相次いで探査機を打ち上げましたが、通信途絶や軌道投入の失敗に直面し続けました。

大きな転換点となったのは、1965年にアメリカの「マリナー4号」が火星のそばを通り過ぎるフライバイに成功し、世界で初めて火星の地表画像を地球に送ったことです。1971年には「マリナー９号」が初の人工衛星として火星周回軌道に入り、巨大火山や広大な峡谷を発見し、火星がかつて地学的に活発な天体であったことを証明しました。

着陸調査の成功と生命探査への挑戦

1976年、アメリカの「バイキング１号」と「バイキング２号」が火星への軟着陸に成功し、人類史上初となる火星表面でのカラー画像撮影と本格的な直接観測を実現させました。この計画には、カール・セーガン博士などの著名な科学者が関わり、土壌中の微生物を検出するための生物実験が行われました。

決定的な生命の証拠は見つかりませんでしたが、詳細な気象データと地表の組成情報が得られ、火星の環境を理解する上で、「水」がどのような役割を果たしてきたかが極めて重要であることが明らかになりました。バイキング1号は1982年11月まで運用が続けられました。

ローバーの登場と国際化時代

1997年の「マーズ・パスファインダー」がローバー「ソジャーナ」を展開したことを皮切りに、2004年の「スピリット」と「オポチュニティ」、2012年の「キュリオシティ」が相次いで活躍しました。オポチュニティは2018年まで14年以上運用され、過去に液体の水が存在した証拠を次々と発見しています。

日本は1998年に「のぞみ」を打ち上げ、世界で３番目の国として火星探査に参入しました。

近年では、

が成功を収めています。2021年のアメリカの「パーサヴィアランス」着陸により、生命痕跡探査と酸素生成技術実証が開始されました。火星探査は特定の国による独占から、国際的な知見を競い合うグローバルな取り組みへと進化を遂げたのです。

火星探査の歴史は、初期の失敗から始まり、周回、着陸、地表走行へと、人類の技術的到達点を一段ずつ押し上げてきた挑戦の記録です。次の章では現在の火星探査の動向を確認しましょう。*3）

火星探査の現状

【JAXAのMMXの軌道計画図】

現在の火星探査は、探査機が時折訪れる段階から、複数の機体が役割を分担して絶え間なく活動する継続的な常時探査へと移行しています。科学的理解の深化と次世代への準備が同時に進む現在の火星探査体制の重要ポイントを整理します。

周回機網による広域観測と通信インフラの確立

火星の周囲では、

の衛星が活動し、火星全体を網羅する観測網を形成しています。これらの周回機は地表のローバーと地球を結ぶ通信中継局として機能し、高精度な地図作成や気象パターン、地下の氷の分布を調査しています。

アラブ首長国連邦の「ホープ」は火星全体の大気循環を１日単位で捉え、欧州宇宙機関の「マーズ・エクスプレス」は2003年の打ち上げ以来、20年以上にわたり地下構造を探査しています。こうした各国の衛星による重層的な観測体制が、地表探査の安全性と効率性を支える重要なインフラとなっています。

ローバーによる現地調査とサンプル回収の準備

地表では、NASAのパーサヴィアランスやキュリオシティが複数年にわたり高度な科学分析を続けています。パーサヴィアランスはかつて湖が存在したジェゼロ・クレーターで、将来地球へ持ち帰る岩石試料を採取し保管する「サンプル・キャッシング」を遂行中です。

このサンプルは地球の最新鋭設備で精密分析され、火星の気候変動史や生命存在の可能性を示す痕跡を明かす可能性があります。ローバーによる探査は有人探査に向けた環境調査としても重要な役割を果たしており、

など、人間が火星で安全に生活できるかを判断するための基礎データを蓄積しています。

​多極化する探査主体と国際協力の深化

火星探査は多極的なフェーズへと入りました。中国の天問１号が周回、着陸、走行を一度のミッションで達成したことは、世界の宇宙開発の勢力図を変える象徴的な出来事となりました。

スペースＸなどの民間企業による輸送システムの革新も、従来の国家主導計画に新たな視点をもたらしています。公的機関が科学的探求を主導し、民間がインフラを担う役割分担が具体化しつつあります。

日本のMMXやNASA-ESAの火星サンプルリターン計画など、各国が異なる専門性を活かして協力し、より包括的な火星理解を実現しようとしています。現在の火星探査は、複数の国と組織が協力・競争しながら持続的な活動基盤を構築する過渡期にあるといえます。*4）

火星探査の課題

【火星と地球の大気の比較】

火星への到達とそこでの活動を維持するためには、現在の科学技術をもってしても解決が難しい数多くの障壁が存在します。探査が長期化し、有人活動が現実的な目標となるにつれて、物理的な困難だけでなく、生命維持や国際的な倫理基準といった多層的な課題が浮き彫りになっています。

極限環境における人体への影響と生存の壁

火星は地球のような強力な磁場や厚い大気を持たないため、宇宙からの放射線が直接地表に降り注ぎます。有人探査において最大の懸念は、高エネルギーの宇宙線による被曝リスクです。

NASAの計算では、火星ミッション全体で米国宇宙飛行士の生涯許容限度を超える被曝が予測されています。長期滞在はがんの発症率を高め、中枢神経系や心血管系にも深刻な影響を及ぼします。

また、火星の重力は地球の約３分の１で、往復に２年以上かかる旅では骨密度の低下や筋肉の萎縮が避けられません。さらに、火星の平均気温はマイナス63度、大気圧は地球の約170分の１で、土壌には有毒物質が含まれています。

食料生産も課題で、完全自立型の食料システムの開発が急がれています。NASAの人間研究プログラムで対策が進められていますが、完全な解決策はいまだ確立されていません。

物理的距離が生む通信遅延と着陸の難度

地球と火星の距離により、電波が片道約３分から22分かかり、リアルタイムな遠隔操作が不可能です。このため、探査機や宇宙船には高度な自律制御能力が求められます。

着陸時の「恐怖の７分間」では、大気圏突入から着地までをすべて自動で行わなければならず、失敗リスクは常に存在します。

NASAジェット推進研究所は、人工知能を用いた自律走行・着陸技術の精度向上を進めていますが、遠い宇宙での作業には高い失敗リスクがつきまといます。レーザー通信で通信速度を10倍から100倍に高める技術開発が進みますが、実用化には時間がかかります。

惑星保護と国際的な倫理基準の遵守

地球の微生物による火星の汚染、その逆の汚染を防ぐ「惑星保護」が重要な課題です。地球由来の細菌が火星に定着すれば、火星固有の生命探査が不可能になり、未知の生態系に回復不能な打撃を与えます。

国際宇宙空間研究委員会（COSPAR）は厳しい除菌基準を設けていますが、有人探査では人間自身の排出物や微生物を完全に管理することは極めて困難です。

国連の宇宙条約に基づく国際的なルール整備と、科学的探求と人類の活動圏拡大の両立をめぐる倫理的な問いに対して、国際社会は明確な答えを出さなければなりません。これは単なる技術的なハードルにとどまらず、人類が宇宙という新しいフロンティアに進出する際の覚悟と責任を問うものとなっています。*5）

火星探査の今後

【SpaceXによる火星上の都市のイメージ】

火星探査の未来は、単なる遠隔観測の枠を超え、採取した試料を地球へ持ち帰るサンプルリターンや、人類が直接降り立つ有人探査の実現に向けた具体的なロードマップへと進化しています。2026年という年は、日本主導の重要なミッションが始動するなど、探査の質が劇的に変わる大きな転換点となります。

次世代の探査が目指す到達点と、人類が火星圏へと活動を広げるための具体的な歩みを確認しましょう。

科学の歴史を塗り替えるサンプルリターン計画の始動

現在、火星探査の最優先事項は、現地で採取された岩石や土壌を地球の研究所へ持ち帰ることです。NASAと欧州宇宙機関（ESA）が共同で進める火星サンプルリターン計画では、パーサヴィアランスが保管している試料を2030年代初頭に地球へ帰還させることを目標としています。

日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）が主導するMMX（火星衛星探査計画）※は、2026年度の打ち上げを目指しており、火星の衛星フォボスから世界で初めてサンプルを持ち帰る予定です。このミッションは、火星圏の成り立ちと生命を育む水の供給源に関する謎を解明する上で極めて重要です。

有人探査に向けた「ムーン・トゥ・マーズ」戦略

NASAが推進するアルテミス計画は、月面での活動を通じて得られた技術を火星へ応用する「ムーン・トゥ・マーズ（Moon to Mars：月から火星へ）」構想の中核です。有人与圧ローバーや通信システムなど月で開発された技術が火星での活動に応用されます。

スペースＸのイーロン・マスク氏は、超大型宇宙船スターシップで2026年に無人着陸試験、2030年前後に有人飛行を計画しており、一度に100トン以上のものを火星へ輸送できます。政府主導の慎重な開発と民間の技術革新が融合することで、火星到達は予測より早まる可能性があります。

現地資源利用とインフラ構築

火星での長期滞在には現地資源の活用が不可欠です。火星の地下水資源の詳細な把握が進められており、水は飲料水だけでなく酸素や燃料の生成に利用されます。

パーサヴィアランスは2021年４月に火星大気から酸素生成に成功しており、３Dプリンティングによる居住区建設技術の実証も進行中です。AI技術と組み合わせた自律制御により、限られた人員での大規模インフラ構築が可能になりつつあります。

科学的探求から始まった火星への挑戦は、国際協力と民間参入を原動力に、人類が複数の惑星で生きる「多惑星種」への第一歩を印す実務的なフェーズへと確実に進んでいます。次の章では、このような宇宙開発がSDGsの目標達成にどの用に貢献するのか確認していきましょう。*6）

火星探査とSDGs

【宇宙開発の未来図】

火星探査は極限環境での生存を追求する活動であり、限られた資源を管理して持続可能な未来を築くというSDGsの理念と深い関係があります。特に大きく貢献できると考えられるSDGs目標を見ていきましょう。

SDGs目標9：産業と技術革新の基盤をつくろう

火星の大気から酸素を生成する技術や、水を98％以上の効率で循環させるシステムは、地球の乾燥地帯や災害現場のインフラ構築に直結します。現地資源を活用するISRUの考え方は無駄のない製造プロセスの究極のモデルとなり、自律ロボット技術はスマート農業や建設の自動化を加速させる原動力となります。

SDGs目標13：気候変動に具体的な対策を

不毛の地となった火星を研究する比較惑星学は、地球の気候リスクを予測する科学的根拠を提示します。探査機由来の分光センサーは地球観測衛星の精度を飛躍的に高め、温室効果ガスの分布や極地の氷を数センチ単位で監視することで、より精緻な気候シミュレーションと実効性の高い対策立案を支えます。

SDGs目標17：パートナーシップで目標を達成しよう

各国の宇宙機関が参画する火星ミッションは、データの共有を前提とした国際協力の象徴的な事例です。地政学的な対立を超えた科学外交は、共通規格の策定や共同作業の経験を通じて、地球規模の環境対策や感染症対策など、多国間連携を円滑にする社会的な枠組みの雛形として機能します。*7）

>>SDGsに関する詳しい記事はこちらから

まとめ

【SpaceXの本拠地「スターベース」】

火星探査は、未知の環境を解明し生命の可能性や人類の活動圏拡張を問う壮大な挑戦です。科学的な発見にとどまらず、極限状態で磨かれた技術が地球の課題解決に直接寄与する点が最も重要な意義といえます。

2026年は日本のMMX計画の打ち上げが迫り、欧州宇宙機関（ESA）も探査計画を再定義するなど、国際的な連携と競争が加速する大きな転換点を迎えています。

2025年９月に火星で発見された古代生命の痕跡の可能性、中国の祝融号による７億5000万年前の水活動の証拠といった最新の成果は、火星で生命が存在した可能性を高める重要な兆候です。これらの発見により、火星探査の科学的価値が確実に高まり、国際的な関心も急速に増加しています。

将来の展望においては、技術の進歩だけでなく、宇宙資源の公正な配分や惑星保護に関するグローバルなルール作りが求められます。特定の国や企業に偏らない公正な視点を持ち、すべての国が恩恵を受けられる知見の共有が、人類全体の持続可能な発展には欠かせません。火星探査の知識を深めることは、地球環境を客観的に見つめ直し、次世代への責任を考える契機となります。

宇宙を見上げる好奇心は、今ここにある日常をより良くするための新しい発想を育んでくれます。未来の宇宙インフラを作るのは、今のあなたの知識と行動なのです。*8）

＜参考・引用文献＞
*1）火星探査とは
JAXA『火星衛星探査計画（MMX）とは』（2023年6月）
Wikipedia『火星探査』
TPSJ『次世代太陽系探査』（2018年）
NASA『Mars Exploration』
金沢大学『火星の水はミネラル豊富な塩味だった－太古の火星が生命生存に適した星だったことを水の水質復元から立証！－』（2019年10月）
*2）火星探査の目的
NASA『Mars Exploration Science Goals』
ESA『Why go to Mars?』
SpaceX『Making Life Multiplanetary』
京都大学『SIC有人宇宙学研究センター』
National Geographic『MARS マーズ 火星移住計画』
*3）火星探査の歴史
NASA『25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration – From Pathfinder to Perseverance』（2022年9月）
NASA『NASA’s Legacy of Mars Exploration』（1995年6月）
TELSTAR『火星探査の歴史』（2018年11月）
JAXA『火星探査機「のぞみ」』
*4）火星探査の現状
SpaceX『Starship Service to Earth Orbit, Moon, Mars and Beyond』
内閣府『火星探査プログラム化（JAXA検討案）』
JAXA『火星を飛行探査する火星探査航空機』
JAXA『MMX Missionミッション概要・ミッションフロー』
NASA『NASA Says Mars Rover Discovered Potential Biosignature Last Year』（2025年9月）
*5）火星探査の課題
NASA『Human Health Countermeasures』
NASA『Mars Entry, Descent, and Landing Challenges for Human Missions』（2024年）
nature『Updates to the NASA human system risk management process for space exploration』（2023年9月）
COSPAR『Planetary Protection Policy』
UNOOSA『Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Space, including the Moon and Other Celestial Bodies』
*6）火星探査の今後
JAXA『Probe探査機システム』
JAXA『NASA, International Partners Assess Mission to Map Ice on Mars, Guide Science Priorities』（2021年2月）
ESA『Mars sample return』
NASA『Moon to Mars Strategy and Objectives』
Wikipedia『International Mars Ice Mapper Mission』
*7）火星探査とSDGs
UNOOSA『Space Supporting the Sustainable Development Goals』
NASA『NASA SPINOFF』
ESA『ESA and the Sustainable Development Goals』
JAXA『JAXA地球観測の概要』
World Economic Forum『Space technology is improving our lives and making the world a better place. Here’s how』（2017年7月）
*8）まとめ
Aerospace America『European Space Agency rethinks Mars plans as it kicks off a mission-dense 2026』
NASA『NASA Mars Orbiter Learns New Moves After Nearly 20 Years in Space』（2025年6月）
Reuters『火星の岩石から古代生命の痕跡発見か、ＮＡＳＡ探査車が採取』（2025年9月）
中国人民網『火星探査車「祝融号」、約7億5000万年前の火星における水の活動の証拠発見』（2026年1月）
JAXA『2026年度に地球を出発！火星衛星探査計画MMXに応援メッセージを送ろう』