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JAXAの小惑星探査機「はやぶさ2」が、もうじき目的地の「りゅうぐう」に着く。


2014年12月3日に種子島宇宙センター大型ロケット発射場からH-IIAロケット26号機で打ち上げられた小惑星探査機「はやぶさ2」が、もうじき目的地の「りゅうぐう」に着くようです。

はやぶさ2は、小惑星探査機「はやぶさ」の後継機として宇宙航空研究開発機構 (JAXA) で開発された小惑星探査機です。

小惑星探査機「はやぶさ2」が、もうじき目的地の「りゅうぐう」に着く。どんなことがわかる可能性があるのか? ほかの天体も探査しているのか? 宇宙探査の可能性について、吉川和輝編集委員に話を聞いた。

――小惑星探査機「はやぶさ2」の目的は何ですか?

 はやぶさ2は、太陽を周回し地球に接近する軌道を持つ小惑星「りゅうぐう」に向かっています。航行は順調で、6月27日前後に、すぐそばに到達する見込みです。

 直径約900メートルのりゅうぐうに着陸し、その物質を採取して地球に持ち帰る「サンプルリターン」が最大の目的です。りゅうぐうの近くに約1年半とどまり、18年秋から19年春にかけて3回、着陸して試料を採取することに挑戦します。小さな弾丸を撃ち込んで地表の岩を砕き、かけらを探査機に取り込みます。砲弾のようなものを衝突させて小惑星にクレーターを作り、内部の物質を取り出すことも試みます。2020年末に地球に帰ってくる予定です。

 りゅうぐうの特徴は、有機物や水分を多く含む物質でできていることです。小さな天体なので内部に高温のマグマができず、太陽系ができた当初から変質せずに物質が保存されていると考えられます。私たち地球の生物も有機物や水分でできています。りゅうぐうの物質を調査すれば、生命の起源の謎を解き明かす鍵になるかもしれないのです。

はやぶさ2、まもなく「りゅうぐう」到着 宇宙探査に期待、どんなことがわかる?

はやぶさ2の探査計画

――前回の探査はどのような成果を上げましたか?

 10年6月13日に地球に帰還した初代はやぶさは岩石でできている小惑星「イトカワ」の物質を持ち帰りました。地表に弾丸を撃ち込むのに失敗し、採取できたのは砂というより粒子でしたが、地球以外の太陽を回る天体の物質を届けたのは世界で初めてです。

 粒子は鉄の含有量などが地球上の物質と明らかに違い、確かにイトカワのものでした。調査によって、隕石(いんせき)の多くが岩石質の小惑星からもたらされるという仮説がほぼ証明されました。

 地上では1円玉程度の重さしか持ち上げられない力を積み重ね秒速数十キロメートルもの速さを生み出すイオンエンジンを累積4年半も運転したのも世界で初めて。多くの「世界初」を達成し、日本の探査技術は世界の注目を集めました。

――海外でも宇宙探査に取り組んでいるのですか?

 米国も、はやぶさのようなサンプルリターンに挑んでいます。探査機「オシリス・レックス」が18年8月に「ベンヌ」という小惑星に達する予定です。順調にいけば23年に地球に帰還します。ベンヌは来世紀、確率は低いですが地球に衝突する可能性があるとされています。

 ほかにも米国は4月、大気の影響を受けない宇宙に望遠鏡を置き、太陽系の外にある惑星を観測するための探査機を打ち上げました。続いて5月、火星の内部構造を調べる目的の探査機が米国から宇宙へ旅立ちました。

 日本は欧州と協力し、これまであまり調査が進んでいなかった水星を目指す探査機を10月に打ち上げる予定です。

 中国は月に注目しています。将来、月の裏側に世界で初めて着陸することを計画。探査機と通信するための中継機を5月に打ち上げました。月の表面の砂にはヘリウム3が豊富に含まれています。核融合に利用すると放射性物質をあまり出さずにエネルギーを得られます。こうした資源に関心があるようです。

――民間企業も宇宙探査を手掛けていますか?

 超小型ロケットを打ち上げたり人工衛星を活用したりする企業は相次いでいますが、地球外の惑星や衛星を探査する計画は、世界でも基本的に政府が手掛けています。宇宙探査はリスクが大きく、金銭的な利益は期待できません。

 はやぶさ2の総予算は300億円弱で、米国のオシリス・レックスの3分の1といわれます。あまり多額の予算は割けないとしても、生命の起源や宇宙の成り立ちを探るのは、地球に生きる私たちにとって大切なことです。

■ちょっとウンチク 「地球の音」太陽系外へ

 宇宙探査の歴史は古く、ソ連が初の人工衛星スプートニク1号を打ち上げた1年余り後の1959年1月、ソ連の「ルナ1号」が月への接近飛行に成功。60年代に入ると月や太陽、火星、金星などに米国とソ連が多くの探査機を送った。日本は85年にハレーすい星を観測する探査機2機を打ち上げた。

 77年打ち上げの米ボイジャー1号は木星、土星の観測後、初めて太陽系から脱出したことが2013年に確認され、今も飛行を続けている。この探査機は地球外生命との遭遇に備えて、音楽やあいさつを収録した「地球の音」というタイトルのレコードを載せている。

引用元「はやぶさ2、まもなく「りゅうぐう」到着 宇宙探査に期待、どんなことがわかる?(NIKKEI STYLE) – Yahoo!ニュース

はやぶさ2

はやぶさ2は、小惑星探査機「はやぶさ」(第20号科学衛星MUSES-C)の後継機として宇宙航空研究開発機構 (JAXA) で開発された小惑星探査機である。地球近傍小惑星 「リュウグウ」への着陸およびサンプルリターンが計画されている。「はやぶさ2」という名称は探査機を用いる小惑星探査プロジェクト名にも使われている。

2014年12月3日に種子島宇宙センター大型ロケット発射場からH-IIAロケット26号機で打ち上げられた。

世界で初めて小惑星の物質を持ち帰ることに成功した探査機「はやぶさ」の後継機で、初号機が小惑星往復に初めて挑んだ「実験機」だったのに対し、有機物や水のある小惑星を探査して生命誕生の謎を解明するという科学的成果を上げるための初の「実用機」として開発された。

基本設計は初代「はやぶさ」と同一だが、「はやぶさ」の運用を通じて明らかになった問題点を改良した準同型機である[要出典]。サンプル採取方式は「はやぶさ」と同じく「タッチダウン」方式であるが、事前に爆発によって衝突体を突入させて直径数メートルのクレーターを作ることによって深部の試料を採取できるようにする[4]。採取した物質は耐熱カプセルに収納されて地球に回収される。着陸用小型ローバーの「ミネルバ2」(2-1A, 2-1B, 2-2の計3基)、およびドイツとフランスが開発した小型着陸機「マスコット」も搭載されている。

引用元「Wikipedia

はやぶさからの変更点

先代が航行途中にトラブルに見舞われたため、安定航行を目的としてさまざまな変更がおこなわれた。「はやぶさ」のようなパラボラアンテナに代わり、「あかつき」と同様の高利得平面アンテナ(スロットアレイアンテナ)を使用し、破損があった化学燃料スラスタ配管の再検討や制御装置であるリアクションホイールの信頼性向上などの改良が行われた。イオンエンジンはμ10の推力を 8 mN から 10 mN へと向上させた改良型を使用する。

また、試料を取るための方法も大幅に改良される。まず新機能として、小惑星表面だけでなく小惑星内部の砂礫の採取のための衝突装置 (SCI:Small Carry-on Impactor) を搭載する。SCIは成形炸薬を内蔵しており、探査機本体から切り離された後本体が小惑星の陰に隠れる約40分後に起爆、重さ 2 kg の純銅製衝突体を爆圧によって変形させつつ目標天体に衝突させ、クレーターを作る。このクレーター内または周辺で試料を採取することにより小惑星内部の調査が可能となる。JAXAとしてこのような構造を持つ探査機は初めて[要出典]。SCI 全体の質量が 18 kg、爆薬の質量は 4.7 kgある。銅板の質量は 2.5 kg だが、発射時に一部がちぎれて弾丸としては約 2 kg になる[要出典]。衝突体の衝突時には本体は小惑星の裏側へ退避するため、衝突の様子を撮影するためにDCAM3と名付けた分離カメラを装備している。

初代はやぶさのように試料採取用の筒(サンプラーホーン)を小惑星の表面に当て、内部でプロジェクタイルと呼ばれる弾丸を打ち出し、それを小惑星表面に当てることで舞い上がった砂礫を採取する。プロジェクタイルの形状は「はやぶさ」の弾丸型から円錐型へと変更される。頂点の角度は90度に設定されており、プロジェクタイルが3g以上の質量をもつ場合には弾丸型よりも効率的な試料採取が可能となる。もし初号機と同じように弾丸が発射されなくてもサンプルを引っ掛けて持ち上げられる仕組みも追加された他、サンプルから発生したガスも採取できるように改良されている。2014年11月には、NASAのオシリス・レックスが小惑星で採取したサンプルとはやぶさ2が採取するサンプルを相互に提供し合うことで合意した。はやぶさ2には、サンプラホーンの先端を撮るカメラCAM-Cも搭載されており、これはJAXAへの寄付金で作られた。

満身創痍での運用となった初代と比べ、確実に運用する為の改良が行われた。たとえば、初代はやぶさにおいてイトカワに着地させることが出来なかった「ミネルバ」(着地探査ローバー)の搭載数は、1基から3基に増加、ドイツ航空宇宙センターとフランス国立宇宙研究センターが共同開発した着陸ローバー「マスコット」(MASCOT, Mobile Asteroid Surface Scout)と併せて運用される。同じく初代では信頼性強化の改造が裏目となり、3基中2基が運用不能となったリアクションホイールも3基から4基へと増加され、なおかつ最後の1基はなるべく着陸時までは温存するため、はやぶさ帰還時の運用経験を活かし可能な限り一基のリアクション・ホイールと太陽光圧を利用した運用を行っている[12]。また、新たにKaバンド(32GHz帯)の高速通信が可能な平面アンテナを従来のXバンド(8GHz)アンテナに追加したことで、全般的な高速通信速度が可能な中で、極限時の指令運用(完全自律判断によるタッチダウンと比べた場合指令誘導とすると極端な高速化ができる)をより速やかに図ることができるようになった(従来のパラボラアンテナを小型軽量の平面アンテナに変えて同一面に2枚のアンテナを配置できた)。さらに、目標小惑星であるリュウグウが、自転速度7時間半長径920mのほぼ球形で、何より自転軸が黄道面に対して横倒しに近く、それが垂直であったイトカワが12時間の自転毎に天体全面を観察できた事と比べて極めて効率が悪いため、イトカワでの3ヵ月に比べて6倍にあたる1年半を費やして調査することにしている。

引用元「Wikipedia