金星探査機「あかつき」、7月の軌道修正では初めてトップ側RCSを使用

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は7月9日、金星探査機「あかつき」に関する記者会見を開催し、7月に実施する軌道修正制御(DV)について説明を行った。あかつきはこれまでに3回の軌道修正制御を実施しており、今回が4回目。これに成功すれば、計画通り12月7日に金星に再会合する軌道に入ることになる。

これまでの経緯などについては、前回記者会見時の記事を参照していただきたい。

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2011年11月に実施した3回の軌道修正制御(DV1～3)により、あかつきは現在、2015年11月に金星に最接近する軌道を飛行している。このまま飛行して金星の周回軌道に投入することも可能であるが、この場合、投入時点の太陽摂動(潮汐力)の作用が近金点高度を下げる向きに働くため、周回中に金星に落下してしまう恐れがあった。

このリスクを回避するために実施するのが4回目の軌道修正制御(DV4)である。DV4前の軌道だと、金星軌道の内側から金星に接近する形になるのに対し、DV4後の軌道では、一旦、金星軌道の外側に出て、そこで金星に追いつかれるようになる。金星に接近する方角を変えることで、周回軌道の楕円の長軸の向きを変えるというわけだ。

ここまでは今年2月の記者会見で説明されていたことだが、今回のアップデートは、(1) DV4は3回に分けて実施する、(2) 金星周回軌道投入マヌーバ(VOI-R1)ではトップ側の姿勢制御エンジン(RCS)を使用する、の2点だ。

前回、DV4は「7月に1回実施する」と説明されていたが、3回に分けて実施することになり、それぞれDV4-1/2/3という名称が付けられた。必要なΔV(加速量)は87m/sで、現在の計画では、DV4-1で18m/s(94秒間)、DV4-2で53m/s(276秒)、DV4-3でその残りを実施する予定。もし3回で不足していたら、4回目を実施することで補う。

DV4を3回に分けたのは、上記の(2)が密接に関係している。あかつきのRCSは、トップ側(ハイゲインアンテナ側)とボトム側(メインエンジン側)にスラスタが4本ずつ搭載されているが、周回軌道投入時には、熱的な制約から、トップ側を使うことに決まったという。ボトム側を使う姿勢にすると、機体の温度が上がってしまうので、なるべく避けたいのだ。

ボトム側では不可能というわけではないが、ボトム側を使うとなると、温度の上昇を抑えるために、VOI-R1の直前に姿勢を変える必要がある。しかし、トップ側ならば、前日(12月6日)のうちに姿勢を変えておいても問題無く、運用に余裕が出る。理由としては、温度そのものよりも、むしろこちらが大きい。

ところが、過去3回の軌道修正制御では、すべてボトム側が使われており、トップ側を長時間噴射した実績が無かった。トップ側も姿勢制御系のアンローディングでは日常的に使われており、長時間噴射でも問題無いと見られてはいるものの、その性能試験の意味も兼ねて、DV4でトップ側を使うことになり、慎重を期して、3回に分けたというわけだ。

惑星の周回軌道への投入は一発勝負だ。前回の失敗でそれを痛感したわけだが、VOI-R1での噴射時間は1,145秒と、DV4の2.5倍程度だ。同じトップ側のRCSを使うので、今回のDV4に成功すれば、かなり展望は開ける。JAXAの中村正人・あかつきプロジェクトマネージャも、「かなり安心して投入に臨めるようになる」と述べる。

あかつきの現在の機体の状態については、特に問題は起きていないという。5年前、金星周回軌道投入に失敗したことで、あかつきは太陽に近づく楕円軌道を飛行。想定以上の熱量を受けたことによる機器の劣化が懸念されているが、今後、8月29日に9回目の近日点通過があり、熱的にはこれが最後の試練となる。

中村プロマネは、「紫外線により、金色のMLI(多層断熱材)は飴色に、白色のハイゲインアンテナは真っ黒になっているはず」としつつも、「洋服はボロボロだが、内部の温度はそれほど悪くなっていない。それなりの機能を維持している」と述べ、問題は無いとの見通しを示した。