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●ついに機体が完成した小惑星探査機「はやぶさ2」既報の通り、宇宙航空研究開発機構(JAXA)は8月31日、今冬の打ち上げを予定している小惑星探査機「はやぶさ2」をプレスに公開した。同機の公開は2012年12月に次いで2度目。前回はまだ開発初期での公開であったため、イオンエンジンなどほとんどの機器が未搭載の状態だったが、今回はほぼフライト時の姿が披露された。

「はやぶさ2」は、2003年5月に打ち上げられ、2010年6月に地球に帰還した「はやぶさ」初号機の後継機である。大きさ900m程度の小惑星「1999 JU3」からのサンプルリターンを目指し、2012年1月より開発を開始。今冬の打ち上げウィンドウに間に合わせるため、急ピッチで開発が進められ、このほど完成にこぎつけた。

●「はやぶさ2」のハードウェアはどうなっている?機体の公開に先立ち、開催された記者説明会では、JAXAの國中均・はやぶさ2プロジェクトマネージャが登壇。「宇宙機器が特殊なのは、たった1つしか作らないということ。1万個を作って99%成功すればいいものではない。開発は決して簡単ではなかったが、今日紹介するハードウェアは我々の自信作。ぜひ見て欲しい」と胸を張った。

○「はやぶさ2」の細部をチェック

「はやぶさ2」の大きさは約1.0m×1.6m×1.25m(本体部分)、重量は約600kg(推進剤込み)。初号機と同規模の探査機ながら、トラブルが多かった初号機での経験を反映させ、様々な改良が施されている。

まずイオンエンジン「μ10」は、イオン源を改良することで、推力を従来の8mNから10mNへと向上させることに成功。また初号機では復路、中和器の劣化が問題となったが、磁場を最適化することで、長寿命化を実現したという。これまで、地上で1万8000時間くらいの耐久実験を行っており、性能を実証したそうだ。

サンプラーも各所が改良された。その1つは、サンプラーホーンの先端内側に追加された"返し"だ。タッチダウン時にmmオーダーの砂粒を巻き上げられるようになっており、万が一、初号機のように弾丸が発射されなかった場合でも、サンプルの回収が期待できる。またメタルシールの採用で気密性を上げ、ガスも密閉して持ち帰れるようになった。

「はやぶさ2」には新規に搭載される装置がいくつかあるが、注目は「衝突装置(SCI)」である。これは直径30cm程度の円筒形の装置で、内部には5kg近い爆薬を搭載。これを爆発させることで、銅製の衝突体を秒速2kmに加速、小惑星にぶつけて人工クレーターを作り、露出した風化前のフレッシュなサンプルの回収を目指す。

「はやぶさ2」では人工クレーターの付近に着陸したいので、初号機よりも精度が高い「ピンポイント着陸」に挑戦する。複数のターゲットマーカの使用が想定されており、ターゲットマーカは3個から5個へと増えている。國中プロマネは「初号機は"降りられる所に降りる"だったが、はやぶさ2は"降りたい所に降りる"」と違いを説明した。

衝突装置を使用する際、探査機本体は小惑星の陰に退避するが、すると衝突の様子を見ることができない。探査機に代わって"目"となるのが、分離カメラ「DCAM3」だ。小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」に搭載されたDCAM1/2をさらに発展させたもので、アナログ/デジタルの2種類のカメラを搭載している。

着陸機の「MASCOT」も初号機には無かった装置だ。ドイツ航空宇宙センター(DLR)/フランス国立宇宙研究センター(CNES)が開発したもので、左舷側の側面に格納。小惑星表面に投下され、着陸後、搭載した広角カメラ、熱放射計、磁力計、分光顕微鏡などの科学機器で近接観測を行う。観測データは探査機本体を経由して地球に届けられる。

MASCOTのミッションについては、CNESのWebサイトに分かりやすい動画が公開されているので、そちらを参照するといいだろう。豪快な着陸方法にちょっとびっくりするかもしれない。

ローバーは「ミネルバ2」を搭載する。ミネルバ2は3機の小型ローバーから構成されており、ローバー1Aと1BはJAXA、ローバー2は大学のコンソーシアムが開発している。初号機の「ミネルバ」とはかなり違うようだが、詳細については明らかにされなかった。

外側からはスラスタくらいしか見えないが、初号機で燃料漏れという深刻なトラブルを起こした化学推進系(RCS)は、信頼性対策のため、構成が大幅に変更されている。初号機は燃料が漏れたとき、A系/B系の両系統が凍ってしまい、どちらも使えなくなってしまった。まずこの問題に対しては、両系統の配管を空間的に分離して、熱的に切り離した。

ところがその後、金星探査機「あかつき」の化学推進系において、バルブが閉塞するという不具合が発生。「はやぶさ2」でも起きる可能性を排除できなかったため、通常は共通で使う調圧系を燃料側/酸化剤側で分けるという、かなり思い切った対策を取った。この案の採用については、初号機の川口淳一郎プロマネからのアドバイスもあったとか。

外観の変化で目立つのは、上部に搭載されたハイゲインアンテナだ。パラボラ型から平面型に変更されたほか、従来のXバンドアンテナに加え、新たにKaバンドアンテナが追加されている。KaバンドではXバンドよりも4倍も高速な通信(8kbps→32kbps)が可能になっており、より大量の観測データを送ることができる。

●「はやぶさ2」はどんなミッションに挑むのか?○「はやぶさ2」のミッション

「はやぶさ2」はH-IIAロケットで種子島から打ち上げられた後、1年をかけて太陽を1周し、2015年11月〜12月に地球に再接近。ここで地球スイングバイを行い、目的の小惑星1999 JU3に向かう。小惑星には2018年6月〜7月に到着し、およそ1年半の滞在期間中に、リモートセンシング(遠隔観測)、そしてサンプル採取に挑む。

小惑星からは2019年11月〜12月に出発。地球には2020年11月〜12月に帰還する予定だ。初号機は元々4年の計画がトラブルのせいで7年に延びたが、「はやぶさ2」は最初から6年の計画だ。再突入カプセルの着陸は初号機同様、オーストラリアを想定。「はやぶさ2」はカプセルを分離後、今度はRCSを噴射して地球を避け、新たな旅に向かう予定だ。

初号機が向かった小惑星イトカワは岩石質のS型小惑星であったが、「はやぶさ2」の目的地である1999 JU3は、炭素質のC型小惑星だ。有機物や含水鉱物が多いと見られており、サンプルを持ち帰って詳細に分析すれば、太陽系の起源と進化、生命の原材料などについて、様々な知見を得ることができるだろう。

なお、イトカワに比べると1999 JU3という名前は味気ないが、これは仮符号と呼ばれるもので、正式な名称ではない。今後、発見者であるMITのリンカーン研究所に働きかけ、親しみやすい名前が付けられる見込みだ。ただ、「初号機のときに大変いい名前を付けてしまったので、どうしたものか」と、國中プロマネは頭を悩ませる。

相模原キャンパスでの作業はほぼ終わっており、今後、「はやぶさ2」の機体は種子島に輸送。種子島では、推進剤の充填などの作業を行い、打ち上げに備える予定だ。

初号機はトラブルがあったことで注目され、そのあまりにドラマチックな展開ゆえに、社会現象にもなった。あれは狙ってできるようなことではないが、「はやぶさ2」の旅路について問われた國中プロマネは、「もちろんスムーズな方がいいに決まっている」と笑った後、次のように答えた。

「宇宙の現場は決して甘いものではないと思っている。そういうことがあってもへこたれないように、プロジェクト一同、気を引き締めて新たな航海を目指したい」

初号機は世界で初めて、小惑星からのサンプルリターンに成功したが、まだ1回成功しただけである。前述のように、初号機の経験をフィードバックし、「はやぶさ2」では様々な改良が盛り込まれたものの、それでも、全く平穏無事で済むような生やさしいミッションではないだろう。覚悟が込められた、非常によいコメントだと筆者は思う。

(大塚実)