（©池下章裕, JAXA）

はやぶさ2計画とRISE
Hayabusa-2 and RISE project office

RISE月惑星探査検討室
野田寛大
Hirotomo NODA, RISE/NAOJ
1

内容• RISEについて– 体制変更（2014.4 ~)– JUICE計画（ESA）に参加• はやぶさ2概要• レーザ高度計LIDAR
2

RISEについて（1/2）• 「国立天文台の惑星探査の唯一のチャンネル」• 月周回衛星「かぐや」（2007～2009)：レーザ高度計@主衛星・電波源@子衛星の開発、運用、科学成果の創出（月の測地学）• SELENE-2：搭載機器候補の検討（2008頃～）• はやぶさ2計画(JAXA)へ参入（2011秋頃～）• JUICE計画（ESA）へ参入（2012年～）
3RISEについて（2/2）• プロジェクト名変更（2012~ by 佐々木前室長)– 研究対象を月に限らず太陽系天体に広げる– RISE月惑星探査検討室（Aプロ）– Research of Interior Structure and Evolution ofsolar system bodies• 現室長着任（並木室長、2014.4～）– はやぶさ２（小惑星）＆JUICE（氷衛星）を軸に研究を進め、SELENE-2関連機器開発は一旦凍結（2014年度一杯で）4

JUICEJUpiter ICy moons Explorer
ガリレオ衛星 「地下海」存否• ESA L-class mission• 機器を国際公募(AO)• 2022打ち上げ• 2030木星系到着– Europa, Callistoをflyby• 2032ガニメデ周回
高度500 km円軌道 (100日)
高度200 km円軌道(30日)
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=49837

56

JUICE 搭載の観測機器
観測機器

内容

担当国

日本参加

1

JANUS

Camera system （カメラ）イタリア

Science参加

2MAJIS

Moon and Jupitor Imaging Spectrometer （可視・赤外分光）

フランス

なし

3UVS

UV Imaging Spectrograph （紫外線分光器）

アメリカ

なし

4SWI

Submilimeter wave Instrument （サブミリ波観測機器）

ドイツ

なし

5GALA

GAnymede Laser Altimeter （レーザ高度計）

ドイツ

H/W提供

6RIME

Radar for Icy Moons Exploration （氷衛星探査レーダー ）

イタリア

なし

7J-MAG

A magnetometer for JUICE （磁力計）

イギリス

Science参加

8PEP

Particle Environment Package （粒子環境パッケージ）

スウェーデン

H/W提供

9RPWI

Radio and Plasma Wave Investigation（プラズマ波動および電波観測機器）

スウェーデン

H/W提供

103GM

Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons（木星およびガリレオ衛星の重力および地球物理学探査）

イタリア

なし

11PRIDE

Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment（惑星電波干渉計およびドップラー実験）

オランダなし日本の参加：

H/W提供

Science参加

はやぶさ2• より始原的と考えられるＣ型（炭素質）小惑星に行きサンプルを取ってくる（はやぶさはS型）• 有機物、水質変性度（←サンプル、リモセン）• 小惑星の衝突進化（←空隙率測定←体積と質量推定）• RISEはレーザ高度計（LIDAR）の開発に参加
7

はやぶさ２現状• 今年冬期の打ち上げ準備が進行中• 相模原での総合試験終了（～ 9月)• フライトオペ＠種子島（9月～）– LIDAR電気試験、最終外観検査

8

2014年冬
打ち上げ

地球スイングバイ
2015年11-12月▼ミッションの流れ
2018年6-7月
小惑星到着

リモートセンシング観測によって，小惑星を調べる．その後，小型ローバや小型着陸機を切り離す．さらに表面からサンプルを取得する．
地球帰還
2020年11-12月

サンプル分析
（イラスト 池下章裕氏）

小惑星出発
2019年11-12月

安全を確認後，クレーターにタッチダウンを行い，地下物質を採取する．

衝突装置によって，小惑星表面に人工的なクレーターを作る．

9機器名

ミッション機器概要
役割

光学航法カメラ(ONC)

可視光の波長帯を中心に望遠と広角のカメラがある。望遠とのカメラの視野角はそれぞれ約5度と50度である。科学観測
ビゲーションに使われる。

赤外線分光計(NIRS3)3ミクロン帯を含む近赤外線の分光観測を行う。
視野角は約0.1度。

中間赤外カメラ
(TIR)

10ミクロン帯を含む中間赤外線で小惑星を撮像する。
視野角は10数度。

レーザ高度計(LIDAR)

探査機と小惑星表面との間の距離を計測する。小惑星の地形重力、アルベドなど科学データも取得する。
計測範囲は数10m～数10km。

サンプリング装置(SMP)

小惑星表面からサンプルを採取する。
「はやぶさ」のサンプリング装置から微修正。

衝突装置
(SCI)

2kgの銅の塊を2km/sに加速して小惑星表面に衝突させるこ
人工的なクレーターを作る。

分離カメラ(DCAM)

衝突装置が動作するときに撮影する.。

小型ローバ(MINERVA II-1A, 1B, 2)

小惑星表面に降ろして表面を調べる。 「はやぶさ」に搭載しMINERVAに似た小型ローバ３台を搭載。

小型着陸機(MASCOT)

小惑星表面に降ろし、４つの観測装置で表面を調べる。 DLRツ）とCNES（フランス）から提供。
観測装置：MicrOmega, MAG, CAM, MARA

10

探査対象小惑星の特徴
2014年4月の時点での情報
名称
確定番号
仮符号

小惑星1999 JU3の軌道： まだ名前は無い： 162173： 1999 JU3
1999年5月に発見された小惑星

大きさ： 約900 m
形： ほぼ球形
自転周期： 約7時間38分
自転軸の向き ： 正確な推定が困難
反射率： 0.05 （反射率が１に比べて小さい＝黒っぽい）タイプ： C型（水・有機物を含む物質があると推定される）
軌道半径
公転周期

(© JAXA)
推定された形状： 約1億8千万km： 約1.3年
11Hayabusa2 LIDAR +Z

CAD drawing of LIDAR+Y+X

To asteroid
LIDAR
Transmitter
ReceiverSpecification of LIDAR

wavelength1064 nm

Laser power

10 mJ

Repetition rate

1 Hz

Pulse width<10 nsec

Transmitter FOV

12.5 mrad

Receiver FOV (far)

1.5 mradRange resolution

0.5 m

12

Field Test Model of LIDAR
Receiver andtransmitter optics

Detector anddigital controller
230mm

240mm

Weight：3.7kg

Hayabusa-2
LIDAR has 3
optics; transmitter,long-range receiver
telescope (FAR),
and short-range
receiver (NEAR).

240mm
13Shape modeling &albedo
LIDAR ranging &Visible image data-> shape model

1999JU3

LIDAR Rx/ Tx power ratio-> surface albedo

Gravity measurement

Optical linkexperiment

Dust Detection
1999JU3

1999JU3

Dust countrange

RARR from Earthfree-fall &LIDAR ranging

Wait time14

形状モデルチームに測距データを提供する(1) 探査機の安全な航法(特にタッチダウン時)のために距離データを供する(2) 1999 JU3の体積を正確に測定し，密度を推定する(3) 自転軸の推定

Barnouin-Jha et al., 2008(4) 表層物質移動を考察するための基礎データ
月や惑星のような大天体とは手法の相違- Camera image: shape- LIDAR range: scale

イトカワの傾斜モデル

15

重力測定
第一の目的 = GMの測定• 第二の目的 = 内部の密度変化の推定
大小2つの球からなるモデルを使って観測条件を予想•––•

HP coordinate

重力中心と形状中心のズレを10 mの精度で観測したい
最新の形状推定とは整合していない

数値シミュレーションで必要なパス数を検討–––––

2 パス: 41 m
4 パス: 11 m
6 パス: 3 m
観測は降下，上昇，いずれの方向でも構わないので，接近運用の帰路に出来るだけ多くの自由投げ上げ観測を行いたい
ドップラー観測データが必須になる

Acceralation

16

「イトカワ」の場合
小惑星の密度（同じかさで比べたおもさ）から、「イトカワ」は”がれき”がくっ付いてできたことが分かった

17

小惑星のアルベド観測
小惑星表面は宇宙風化作用や組成の異なる物質の衝突等によりアルベドが変化する。
LIDARのアルベド観測から変化を検出
小惑星ベスタのダークレイ

宇宙風化作用の要因 [Matsuoka,2014]

シャックルトンクレータのアルベド変化(LIDARによる観測)(Zuber et al., 2012)

Dust cloud
1999JU3



Hayabusa-2

目的：小惑星ダストをその場観察で実証する
傍証は多い








小惑星表層進化/水平・鉛直物質移動

Tsuchiyama et al., 2011.

イトカワサンプルの起源
初号機に於けるLRFの不可解な挙動
Erosのダストポンド(~ 50 µm)
月のhorizontal glow
数値計算ではどんどん逃げていく
地形侵食
礫隕石の宇宙線照射年代， 太陽風打ち込み
IDP起源(イトカワサンプルの短い滞留時間)19初期運用(打上げ1年後)として光リンク通信実験を予定
 SLR(衛星レーザ測距)地上局からレーザを照射し、LIDARが受光後にレーザを送光する（光トランスポンダ機能）
 パフォーマンス確認（測距、回線計算、アラインメント）、軌道推定、衛星と地上の時刻同期


SLR地上局＠NICT小金井（口径1.5 m, 1μm, 1.2J, 10Hz）
 実施機会は探査機に入射できる太陽方向の制限による


20

まとめ
• はやぶさ２はC型（炭素質）小惑星を探査する• RISEはレーザ高度計（LIDAR）を担当• LIDARで行う事
• 地形
• 重力
• アルベド• ダスト• 光リンク

空隙率（porosity)推定、衝突進化
表層進化
アライメント測定、工学実験• JUICE計画GALA（ESA, 2022打ち上げ）へ

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