宇宙航空研究開発機構(JAXA)は5月9日、小惑星探査機「はやぶさ2」に関する記者説明会を開催し、先月実施したクレーター探索運用(CRA2)の詳細結果と、今後の探査活動の見通しについて報告した。CRA2では、直径10mの人工クレーターを確認。イジェクタ(噴出物)の採取を目指し、今月16日にターゲットマーカーを投下する予定だという。

  • タッチダウン候補地点

    タッチダウン候補地点は現時点でこの11カ所。クレーターも含まれる (C)JAXA, 東京大, 高知大, 立教大, 名古屋大, 千葉工大, 明治大, 会津大, 産総研

円弧状に並ぶ副クレーターも発見

はやぶさ2は先月、「衝突装置」(SCI)の運用を実施。小惑星リュウグウ表面からイジェクタが出る様子を分離カメラ「DCAM3」が撮影するなど、ほぼ完璧な運用に成功していた。その後、表面を高度1.7kmから観測したCRA2により、人工クレーターを確認、観測データをダウンロードし、分析を行ってきた。

SCIの衝突場所については、目標とした地点からわずか20~30mしか離れていなかったことがすでに分かっている。クレーターの直径は10mとかなり大きく、深さは2~3m程度と見積もられている。ただ、正確な数字については、今後実施する予定の降下運用の観測結果を待つ必要がある。

  • SCIの結果

    SCIは非常に精度良く狙った場所の近くに命中した C)JAXA, 東京大, 高知大, 立教大, 名古屋大, 千葉工大, 明治大, 会津大, 産総研

SCIの衝突時、DCAM3の撮影によって、数百秒にわたってイジェクタが確認。大量のイジェクタが周囲に放出されたと見られ、着陸候補地点としていた「S01」エリアへの堆積が強く期待できる結果となった。衝突地点から離れるほど堆積物は薄くなるものの、目安として30mくらいまでなら堆積している可能性が高いという。

また、クレーターを中心として、円を描く場所により小さな副クレーターも見つかった。これは、事前の地上試験でも確認できていた現象で、SCIの爆発で前方に飛散した破片が衝突したものと見られる。地上試験と同じ現象が再現されたことから、SCIが正常に作動した証拠だと言える。

  • リュウグウ表面で見つかった副クレーター

    リュウグウ表面で見つかった副クレーター(赤)。円弧状に並んでいる (C)JAXA, 会津大, 神大)

  • 事前に行っていた試験の結果

    事前に行っていた試験の結果。内側と外側に円ができているのが見える (C:JAXA)

SCIによる人工クレーターの生成は、小惑星の内部物質を採取するための手段であるほか、本物の小惑星を使った衝突実験という側面もある。プロジェクトサイエンティストの渡邊誠一郎氏(名古屋大学大学院 環境学研究科 教授)は、今回の衝突実験の結果から「表層強度や表面年代の推定が可能」だと述べる。

  • 渡邊誠一郎

    プロジェクトサイエンティストの渡邊誠一郎氏

リュウグウのように重力が極めて小さい天体では、表層強度の違いにより、クレーターのサイズに大きな差が出る。今回、衝突した物体の重さや速度は分かっているので、そこから強度を逆算することが可能だ。

一方、表面年代は、既存のクレーターの密度から見積もられているが、表層強度によって、約900万年前(砂のように強度が無い場合)から約1.6億年前(手で引っ張ると簡単に壊れる程度の強度)まで、不確定性の幅が非常に大きかった。しかし今回の衝突実験で表層強度が分かれば、表面年代もより高精度に推定できるようになる。

  • はやぶさ2

    表層強度が分からないと、表面年代の推定に大きな不確定性が残る (C)JAXA

表層強度が分かると、リュウグウの形成過程や起源、小惑星帯から地球への物質輸送過程などが明らかになると期待されている。そして内部物質のサンプル採取に成功すれば、宇宙風化の過程なども解明できる。渡邊氏は「大きな成果に繋がる。今回の衝突実験が成功したのは非常に喜ばしい」とコメントした。

ところで、今のところ人工クレーターには特に名前は無いようだが、どうなるのか気になる人も多いだろう。人工的な地形は、国際天文学連合(IAU)では正式名称とならない決まりがあるものの、プロジェクトチーム内部で検討を進めているところで、「ぜひ良い名前を考えたい。決まったら今後発表する予定」(渡邊氏)ということだ。

タッチダウンに向けた準備を開始

はやぶさ2の今後の運用方針については、津田雄一プロジェクトマネージャが説明した。現在、リュウグウは太陽に接近しており、地表の温度が高くなることから、タッチダウン可能な時期は7月初めまでと決まっている。実施するかどうかは今後検討していくが、時間的な余裕はあまりない。実施する前提で、運用を進めていくという。

  • 津田雄一

    津田雄一プロジェクトマネージャ

運用名は「ピンポイントタッチダウン」(PPTD)。第1回目のタッチダウン(TD1-L08E1)もピンポイントタッチダウンだったのだが、この運用名は打ち上げ前から決まっていたものとのことで、技術的にはTD1-L08E1と同等のタッチダウンとなる模様だ。

TD1と同様に、PPTDでも低高度からの観測運用を行い、まず地表を詳しく調査する。1回目の降下運用(PPTD-TM1)は5月14日~16日に実施し、タッチダウンの目印となるターゲットマーカーを投下する予定だ。

  • PPTD

    5月15日12:30頃より降下を開始。16日11:30頃にターゲットマーカーを分離する (C)JAXA

着陸候補地点は、従来のS01エリアに加えて、今回、新たに「C01」「L14」という2つのエリアが発表された。3エリアの中から、比較的地形が平坦と考えられている地点が抽出されており、S01は5カ所、C01とL14は3カ所ずつの合計11カ所。直径はいずれも6~12mとなり、1回目に着陸したL08-E1と同等以上の広さはある。

  • タッチダウンの候補地点

    タッチダウンの候補地点。S01、C01、L14という3エリアがある (C)JAXA, 東京大, 高知大, 立教大, 名古屋大, 千葉工大, 明治大, 会津大, 産総研

C01は人工クレーターが作られたエリア。その中の右下の候補地点は、まさにクレーター内部の窪地だ。そしてL14は、S01に比べると、衝突地点からやや離れるものの、候補地点の大きさは広め。ただ、まだ観測の解像度は粗いため、今後の低高度観測により、着陸に支障があるサイズの岩が見つかる可能性はある。

PPTD-TM1では、まずS01エリアの観測を行い、中央より少し北東寄りの場所にターゲットマーカーを投下する。3つのエリアのうち、最初にS01に向かうのは、衝突点に近く、イジェクタを採取できる可能性が高いこと、そして3エリアの中では最も情報量が多くて降下しやすいという理由があるからだ。

PPTD-TM1のあと、2回目を5月末、3回目を6月前半と、最大3回の降下運用を行う予定だが、どこに降下するのか、追加のターゲットマーカーを投下するかどうかは、1回目の結果を見てから判断する。

特に注目したいのは、今回の降下でターゲットマーカーがどこに着地するかということだ。TD1では、狙った場所から15m離れた場所に落ちたものの、そのすぐ近くにL08-E1があったおかげで、タッチダウンを成功させることができた。今回の候補地点もすべて小さいので、ターゲットマーカーへの距離が大きなファクターとなるだろう。

  • 1回目タッチダウンの位置関係

    1回目タッチダウンの位置関係。L08-E1はターゲットマーカーに近かった (C)JAXA

ピンポイントタッチダウンは、ターゲットマーカーからの距離が精度に大きく影響する。クレーター内へのタッチダウンを狙う場合は、2回目以降の降下でターゲットマーカーを追加投下する可能性もあるが、2つのターゲットマーカーが視野に入ると、はやぶさ2が混乱する恐れがある。

技術的には3個までなら認識できるはずだが、これ以上、新たな技術チャレンジは避けたい。津田プロマネによると、ターゲットマーカー同士は「30m以上は離れていて欲しい」とのこと。衝突点が予想以上にS01に近かったため、追加で投下するかどうかは、なかなか悩ましい判断となりそうだ。

実施するかどうかは慎重に判断

最大3回の低高度観測を行い、ターゲットマーカーを投下した結果を精査して、タッチダウンを行うかどうか、6月初旬までに決定する。タッチダウンを行う場合、時期は6月末~7月初めとなる予定だ。

判断の基準となるのは、以下の3つのポイント。タッチダウンを行うには、この3つの条件をすべて満たす必要がある。

(1)科学的・工学的な価値があるか

大きな目的は、イジェクタを採取することなので、その可能性が十分高い必要がある。また、探査機内部には1回目タッチダウンで採取したサンプルがすでにあり、より慎重な運用が求められる。リスクが十分低いかという点も重要だ。

(2)タッチダウン運用が成立するか

1回目のタッチダウンでは、斜め降下や、姿勢のヒップアップなど、L08-E1に特化したシーケンスを準備し、成功させた。今回の候補地点も同じように狭く、十分な地形情報を得た上で、最適なシーケンスを設計する必要があるだろう。

  • 1回目のタッチダウンシーケンス

    1回目タッチダウンでは、このように複雑なシーケンスを用意した (C)JAXA

(3)探査機の状態に問題がないか

1回目のタッチダウン時、リュウグウ表面から舞い上がった砂塵により、探査機底面にある光学系が曇ったことが判明している。2回目のタッチダウンにおいて、支障が無いことを確認しておく必要がある。

今回のPPTD-TM1では、上記(3)の確認も行う。低高度で使用するレーザーレンジファインダ(LRF)は、前回のタッチダウン以降に使った実績がないため、信頼性が分からない。そのため、今回の降下では制御に使わず、計測のみ行う。今回は高度10mまで接近する予定だが、制御には高高度からレーザー高度計(LIDAR)を継続して使う予定だ。

ターゲットマーカーを分離してからは、光学カメラ(ONC)でターゲットマーカーの観測を行う。ONCの受光量の低下は、今のところタッチダウンに問題無いレベルと考えられてはいるものの、実際に低高度の運用で使ってみて技術評価を行う。

そして前回ターゲットマーカーを投下したTD1-R3運用と大きく違うのは、上昇中の動きだ。今回のPPTD-TM1では、ターゲットマーカーの投下後、ジグザグに動きながら上昇して離脱する。さまざまな角度から地表を撮影することでステレオ視を行い、1回の降下運用で地表の3D情報まで得る計画となっている。

  • PPTD-TM1の低高度での運用

    PPTD-TM1の低高度での運用。ジグザグ飛行でステレオ視を行う (C)JAXA