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日本惑星科学会誌Vol. 30, No. 1, 2021

火の鳥
「はやぶさ」
未来編 その23〜砂漠の中心で，カプセルを回収する〜

中澤 暁1，はやぶさ２カプセル回収班（要旨）小惑星探査機「はやぶさ２」は，2020 年12月に小惑星リュウグウのサンプルを地球に届けた後，次の旅へ向かった．この「はやぶさ2」が立ち上がったのは，ちょうど10 年前，東日本大震災直後の2011年5月であった．プロジェクト化に向けた打合せや審査会を余震や計画停電などの中で必死に行ったことが思い出される．前例がないくらいの短期間で探査機を開発し，打ち上げから一連の小惑星近傍運用を終え，無事に地球帰還を果たせたことは当事者として非常に感慨深い．本稿では，カプセル回収班のとりまとめを拝命した筆者の視点を交えつつ，その最終フェーズである地球帰還とカプセル回収（日本への輸送を含む）について概説する．

1. はじめにジェクタカーテンを室内実 験のように連 続撮像できたことは感動であった．

「はやぶさ（以降初号機と呼ぶ）」は工学衛星であっそしていよいよ地 球 帰 還とカプセル回収である．

た．
「はやぶさ2」は一歩進めて科学衛星の位置づけ持ち帰ったサンプルは実 際に手に取ることができ，となり，非常に多くの分野がプロジェクトを支えた．

物質科学の出番となる．そのためのカプセル回収活「はやぶさ2」に限らず探 査機の開発フェーズは工

動は，後述のとおり探査機開発や運用とは大きく異学が主体となる．軌道設計から始まり，探査機ハーなった地上ならではの技術が支えることになる．
「はドウェアの電気，熱，構造，センサ類など各サブシス

やぶさ2」は多岐にわたる理 工学で支えられており，テムの開発，そしてそれらをまとめる運用設計，地上そこがまた面白味である．

系の設計開発，多岐にわたるメンバーが支えた．特に初号機で大きなトラブルが発生した化学推進系やイオンエンジン系のチームは，「 同じ轍を踏まない」という高いモチベーションで開発に臨んでいた．

2. 不具合はお宝
開発フェーズでは「地上でなるべく不具合を発生さ小惑星近傍運用になると，カメラや分光計，レーせ，軌道上に不具合を持ち込まないこと」をモットー

ザー高度計など理学チームの出番となる．とくに「はの一つに掲げていた．人が作った以上，不具合はどやぶさ2」では裾野が広がり，従来のリモートセンシうしても潜在している．それらをあぶり出すような試

ング 科学に加えて衝突実 験のメンバーが 加わった．

験を行い，地上で解決した上で宇宙に送り出すこと人 工クレータ生 成は衝突 実 験の野外バージョンでを目指した．どこまで達成できたか目に見えないが，ある．筆者もかつて衝突実験に少しだけ参画してい幸い「はやぶさ2」はここまで健全に運用できている．

たが，微小重力下で且つ実際の小惑星物質によるイ

初 号 機 は 種々の 不 具 合 やトラブル に見 舞 わ れた．ただし， それらの原因が 分 析され，L es sons

1.宇宙航空研究開発機構

宇宙科学研究所

L ea r nedとして「はやぶさ2」に引き継がれた．起こりうるトラブルとその再発防止策は非常に重要である．

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未来編 その23 〜砂漠の中心で，カプセルを回収する〜／中澤，はやぶさ２カプセル回収班

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図1：地球帰還運用のシーケンス[1]．
「はやぶさ2」のイオンエンジン系，化学推進系は完璧に役目を果たした．

これまで「はやぶさ2」が順調なのはこれらの不具合

降は，離脱運用をしない限り地球に落下してしまう．のおかげである．先人の不具合はお宝である．

T CM - 4で 微 調 整を行った後，12月5日にカプセル一方，初号機の地球帰還運用およびカプセル回収を分離した．軌道修正の機能をもっていないカプセはノートラブルであった．これは裏を返すと，トラブルはそのままの軌道でオーストラリアのウーメラに向ルが内在していたとしても炙り出されていない可能かって飛行した．そのままでは探 査機もカプセルと性がある．回収計画の検討は慎重に行った．

一緒にオーストラリアに向かってしまうため，直ちに3. 地球への帰還運用

T CM - 5を行った．スラスタの仕様 上限の長 時間噴射を3回行い，地球に落下する軌道から全力で離脱した．初号機で大きな不 具合のあった化学 推 進 系リュウグウのサンプルをカプセルに収 納した「はやも，「はやぶさ2」では大きなトラブルなく最後の大仕

ぶさ2」は，2019 年11月に小惑星を出発した．リュウ

事まで完遂した．再発防止にむけて両サブシステム

グウへの往路は3 年半かかったが，リュウグウと地球関係者の払った努力に敬意を表したい．の相対位置の関係で復 路は1年で地球に帰還した．
この1年間は，探査機帰還運用とカプセル回収準備を同時並行しなければならない．探 査機の確実な

4. 着地点選定と着地許可帰還のためには運用チームを削る訳にはいかないた「はやぶさ2」の軌道制約から，カプセルの着地点め，回収チームはJA X Aのあちこちの部署の支援をは南半球に限られている．着地点選定にはいくつか仰いだ．

条件がある．広く（100k m四方以上），平坦な陸地，2020 年9月に，復 路のイオンエンジン運用を終了

植物が繁茂していないこと，人口が少ないこと，などした．初号機の反省を踏まえた「はやぶさ2」のイオンが必要である．日本国内に着地させて回収できればエンジンは完璧に役目を果たした．その後，地球離どれほど楽で安心かと思うが，残念ながら日本には脱まで化学推進系が用いられた．軌道修正（T CM）

条件を満たす場所はない．

は段階的に実施した（図1）．地球に近づきつつ2回オーストラリアのウーメラ立入制限区域は，国防省の微調整を行った後，重要なT CM - 3を行った．そが管理している実 験 用の広大なエリアであり（関東れまでは地球を通過する軌道であったが，T CM - 3

地方の約4 倍！），オーストラリア国外からの飛翔体にて探 査 機は地 球に突 入する軌 道に修正した．以を受け入れる手続きも確立されている．初号機の実20

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績もあり，当初から着地点の候補であった．ただし，オーストラリアとしては他国からの飛翔体を受け入れ1の理解が得られるよう調整した．
コロナ対策では極力不確定性を減らすことを目指ることに当然慎重になる．A ROL S O と呼ばれる着した．もっとも大きな対策はカプセル回収チームの移地許可を得るために，回収チームは安全評価や環境動方法であった．当初計画では数週間前に銘々オーへの影響評価，緊急時の対応計画などを提出し，許ストラリアに移動する計画であった．しかし，3月に可を求めた．万が一，探査機ごと地球に再突入した

日豪間の定期便はほとんどが運休となり，渡航手段場合でも，探査機が大気圏突入時に全て溶融するこがいつ途絶えてもおかしくなかった．そこで，まずはとも解析して提示した．結果的にこの審査に1年を要定期便の状況に左右されないようチャーター機で移した．

動する方針を決め，入札など必要な手続きを開始し

前 項 の T CM - 3運 用 と カプセル 分 離 運 用 も，た．チャーター機による移動は不特定多数との接触

オーストラリアの 許 可を得 た 上で 実 施 することがが回避され，オーストラリアにコロナを持ち込まないA ROL S Oの条件であった．そのための安全担当官

ことと，カプセル回収班内でクラスターを発生させなが実際に管制室に詰めた．実施直前にプロジェクトいこと，日豪双方にとって有効であった．計 73 名のチームから探 査機 や管 制システムの 健全 性を提 示

オーストラリアへの移動は先発チームと，1週間後にし，安全担当官が確認し，両者が確認書に署名した移動する後発チームに分けた．筆者は先発であった

上で実施された．T CM - 3の許可が得られなければ，が，14名で貸し切りのB 787はなかなか貴重な経験探査機は地球を素通りすることになる．探査機状態であった．

を示した際に各値の意味などをその場で質問を受け入国時に14日間所定の場所で待機することが水る時間的余裕はないため，何を提 示して何をもって際対策の国際的なスタンダードとなった．国によって健全と判断するか，事前に丁寧に調整を行った．

異なるが，オーストラリアの待機は徹底していた．入5. 新型コロナウィルス対策

国審査と検疫検査の後，用意されていたバスに乗せられ，あっという間に指定のホテルの部屋に一人ずつ収納された．食事は3回とも紙袋にいれてドアの前

初号機の着陸許可が得られたのは地球帰還の約に届けられ，毎日健康確認の電話と警官（たまに軍4ヶ月前，とかなり直前であった．はやぶさ2では，早人！）による対面の在室確認があった．廊下の突き当めに取得できるように地球帰還の1年以上前の2019

たりには警官が座って目を光らせており，とても息抜年8月に申請した．初号機の実績から，申請すべき内きに廊下に出られる雰囲気ではなかった．完全な運容が分かっており筆者は少し楽観視していた．しか動不足なので，毎食の甘いデザートは我慢することし，申請後に新型コロナウィルスの問題が発生した．にした．2 週間ずっと一部屋で一人となるのでメンタあっという間に世界中に広がり，2020 年3月に全てのル状態も懸念された．そこで全員が参加するリモー

渡航者のオーストラリア入国は禁止された．急に事態トミーティングを毎夕行い，回収計画の確認を行うとが難しくなった．

ともにメンバー間で会話する機会を設けた．

コロナの問 題はいつ 終息するか 分 からない．まこの2週間で2回のP CR検査を受けた．オーストラ

た，探査機は健全であるが，いつ初号機のようなトリアで陽性が判明すると本人はもとより，判断によっラブルに見舞われるとも限らない．コロナ問題が収てはメンバー全員が足止めとなりうる．このリスクをまるまで地球帰還を延期する案は，大きなリスクを回避するため，日本出国前にあらかじめP CR検査をはらむため直ちに排除した．当初の計画通り2020 年うけて全員の陰性を確認して行った．検 査後は日本12月に地球帰還／カプセル回収を行う方針を固め，でもホテルで隔離生活とし，空港への移動もチャーオーストラリアにも表明した．カプセル回収計画もコターバスを用いて感染対策を行った．ちなみに，オーロナ問題対策を含めて見直し，オーストラリア政 府

ストラリア政 府のコロナ対策は経済維持よりも感染1抑制を優先しているように見受けられる．世界的にA ROL S O : Aut hor isat ion of Ret u r n of O versea s
Launched Space Object拡がった第三波の抑制に成功し，2020 年12月上旬

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未来編 その23 〜砂漠の中心で，カプセルを回収する〜／中澤，はやぶさ２カプセル回収班

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図2：カプセル回収計画概要[1]．の新規感染者数はオーストラリア全国でも10 名前後れていない．検討の結果，ビーコン受信局を増やしてであった [2]．回収チームで感 染 者 が 発 生していた5局とし，マリンレーダおよびドローンによる探索をら，確実に「はやぶさ２が日本から持ち込んだ」という追加した．シーケンスの各所で発生しうるトラブル／見方をされてしまう．オーストラリアで全員の陰性がリスクを洗い出し，対処できる計画になっているか丁確認できたときは，正直ほっとした．

寧に確認した．

出張期間の長さも大きな問題であった．カプセル

月の軌道の少し内側，地球からの距離約22万 k m

回収作業自体は準備と撤収を合わせて3〜4 週間でで分離されたカプセルはそのままの軌道で地球に再あった．しかしコロナの問題のため，日本帰国後の突入する．軌道伝播誤差は大きくないが，大気圏突待機も含めるとトータルで約2ヶ月の出張になってし入後のジェット気流や地上風で流されるため，カプまった．とくに帰国時には日本国内の発生数の方がセルの着地予想域は100×150k mの範囲となる．東

圧倒的に多く，「我々の方がクリーンなのに」と思い京都が数個入る面積であり，闇雲に探しても到底見つつ帰国 後の 待 機 生活を送った．カプセル回収へつからない．リュウグウのサンプルが納められているの参加を決めてから出張期間が増えたメンバーが大カプセル本体（インスツルメントモジュール）にはビー半で，所属組織や部署，家族にはご迷惑をかけてしコン発信器が仕込まれており，ビーコンを頼りに探索まったが，支えて頂いたことに大変感謝する．

する．着地予想域内にアンテナ受信局を5局配備し，ビーコンを受信した方位を集計する．インターネット

6. カプセル回収にむけて網などない砂漠地帯であり，方位は衛星電話（口頭）で報告する．集まった方位から三角測量の原理で位「はやぶさ2」のカプセル回収計画は「1フェイル発生2置を特定するのである．非常に原始的であるが，そしても確実に回収できること」
を基本方針とした ．初号の分インフラトラブルなどに強い確実な方法である．

機の計画をベースとしたが前述の通り，初号機のカ

ただしビーコン発信器は打ち上げ後，一度も動作プセル回収では内在するリスクが必ずしも洗い出さ確認ができていない．リュウグウ近傍で発信しても確認のしようがないため，カプセル分離から回収は

2

フェイル＝fail．ここでは不具合や想定外事象の意．

一発勝 負となる．そのためバックアップが必 須であ22

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る．火球観測から軌道を求める光学観測や，マリンれていく写真が有名であるが，はっきり言ってあの天レーダを用いた探索を並行して行った．NA S Aから候はたまたまである．砂漠地帯のため晴天ばかりと航空機の提供を受け，曇天に備えて雲上からの光学思われるかもしれないが，オーストラリアは普通に低観測も行った．更に，暴風雨などで地上からの観測気圧が通過する．今回，週に一度のペースで嵐に見が全滅する可能性もあるため，事後に探索できるド舞われた．地球帰還の前夜も強風であった．運用かローンも準備した．実際，ウーメラは乾燥しているが天候が一日ずれていたら，とぞっとしながら大きく揺場所によってはブッシュや池もある．着地点の状況にれる木々を見ていた．また，前述の熱波を乗り越えよってはすぐにカプセルを発見できないケースもありてようやくアンテナを設置した直後もひどい嵐であっうる．その場合には，数日かけてドローンとヘリコプた．夜になって急に風が強まり，あまりの風の音に夜ターで探索する計画とした．あらためて，宇宙と異な中に二，三回目が覚めたほどであった．翌日にアンテる地上のオフノミナル要素の多さを痛感した．

ナ1局が倒壊しているとの連 絡を受けた．写真を見

カプセル回収計画の概要を図2に示す．回収チーせてもらったが，脚部が破損し，八木アンテナの部ムの専門性はまちまちである．大気圏突入の宇宙機分がぐにゃりと曲がっていた．焦ったが冷静を努め，軌道解析や光学観測による軌道解析，電波観測の1局減らして探 索 することを想定し始めた．しかしノウハウ，ドローンの飛行技術，さらにサンプルの科現品を見たアンテナチームはハンマーで叩いて修復学分析や取扱の技術が加わる．探査機開発や運用，し，数日後には見事に復帰した．

リモートセンシング技術とは大きく異なる．しかも回

天候ばかりでなく，インフラに対する注意も必要

収作 業は10 年に数回しか 行われず，人と技 術の維であった．オーストラリア都市部はもちろん整ってい持も課題である．今回は，初号機の経験者に加わっるが，一旦内部にはいると携 帯電話も繋がらない．てもらいつつ，今後のミッションのために若手にも加連 絡手段の欠如は非常に危険であり，衛星電話がわってもらった．

必 須である．四輪駆 動車もオフロード仕様であって回収作業の地上局は非常に広い範囲に点在するもパンクもよく発生したため，必ず複数人や複数台ことになる．各地 上 局には2〜3 名が 配備され， 組で移動するルールとした．万が一の遭難に備えて，車立やオペレーションのために毎日宿泊施設から通っには飲 料水を必ず 積んだ．また，夜になると“通 勤た．未舗装のダートをオフロード仕様の四輪駆 動車路”にカンガルーやエミューが飛び出してくるため，必で，遠いチームだと片道 150k mを“通勤 ”しなければず明るいうちに帰宿することとした．本誌 読者にはならなかった．標識もない通勤には，オーストラリア

南極や海外僻地での経験者がいると思う．それに比国防省のスタッフにエスコートしてもらった．

べればまだまだではあるが，それでも日本での常識

今 回のカプセル回 収で 大きな困 難となったのが気温であった．初号機の回収は6月で南半球の冬であった．今回は12月であり夏に当たることは事前から想定していた．2018 年，2019 年の同じ時期に事前を切り替えて，想像力を働かせる必要があった．

7. いざ，カプセル回収調査やリハーサルを行い気候の確認を行っていたの

準 備段階のトラブルやエピソードはまだまだありだが，運悪く今回地上局を設置したその2日間に熱書ききれないが，本番は報道の通り非常にスムース

波が到来した．初日の最高気温が 40℃超，2日目はであった．報道だけでは現地メンバーの苦労や焦り45 ℃超であった．湿度は数％と非常に乾いており，が伝わっていないのが少しもどかしい．

日本では想像できない気候である．砂漠の炎天下で前夜の嵐が収まって当日は晴れであった．カプセ

は汗も乾いてしまい，事前の自覚無く急に熱中症にルの大気圏突入は現地時刻で明け方4 時，カプセルなりうる．当日朝に急いで連絡を回し，2日目の作業分離はその12 時間前であった．筆者は昼頃に本部は午前のみとした．に“出勤 ”し，カプセル分離をモニタした．探 査機のもう一つの困難も荒天，とくに強風であった．初号

健全 性が確認され，オーストラリアの安全担当官か機も「はやぶさ2」も満天の星空をカプセル火球が流ら許可が得られた．事前調整の甲斐があり，当日は

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未来編 その23 〜砂漠の中心で，カプセルを回収する〜／中澤，はやぶさ２カプセル回収班

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スムーズにことが進んだと後で聞いた．カプセル分

経度にもう一台の輸送用ヘリコプターが向かい，9 時離 のタイムラインコマンドが 探 査 機 にアップロード

半頃には本部に運び込まれた．

され，気がつけば途切れがちなスピーカから分離成

高度 10k mで分離された2 つのヒートシールドには功を喜ぶ拍手と喝采が聞こえた．少しの喝采の後，パラシュートがついていないため，別の場所に着地

T CM - 5が実施され，探査機は地球の脇を抜ける軌する．ビーコンも搭載していないため，アンテナでは道に入った．超ロングシュートが放たれた．キーパー

探せない．しかしドローンが威力を発揮した．想定さ正面に飛び込んでくることを強く願った．

れたエリアを連続撮像し，自作の識別ソフトがあっウーメラでは夕方に各アンテナ局や観測拠点へのという間に見つけ出した．ドローン担当者からは「間人員配置が完了した．機器の動作チェックやキャリ違いないから！裏表も言ってあげようか」と自信たっブレーションを実施した後，各自仮眠をとった．各観

ぷりの衛星電話を受けた．もう一つのヒートシールド

測拠点にはベッドを備えたトレーラーハウスを用意しは，ヘリコプターのパイロットらが飛行中に見つけてていたが，本部には仮眠室などなかった．何人かはいた．念のため風上から風下にむけた飛行していたちゃっかり宿から枕を持参し，床の上で仮眠をとってのが功を奏し，そのルート上で見つかった．

いた．

やきもきしつつもあっという間で，気づけば夕方

午前 2 時から作業を再開した．光学観測の航空機

前，15 時半にはカプセルの全てのパーツを回収し本も離陸し，各アンテナ局も準備を完了して午前4 時を部に届いていた．この日最後の安堵であった．数日迎えた．本部から約200k m離れた観測点から「カプかけての探索も覚悟していたが，結果的には着地しセル発光を確認！」，そして数分後には「ビーコン受て約11時間であった．22万 k mのロングシュートを無信！」の報をうけた．無事パラシュートが開傘し，ビー事キャッチした．

コン発 信器も機能していることを表していた．第一以降はカプセル/サンプルチームの出番であった．の安堵であった．アンテナ局の受信結果が本部のスインスツルメントモジュール からサンプルコンテナをクリーンに映し出された．5局の方位は綺麗に一点で取り出し，新 鮮なうちにガス採取が行われた．分析交わっていた．ハンマーで叩いて直したアンテナ局

は順調に行われたが，結果の解釈にサンプルチームも健全であった．事前のコンティンジェンシーケースは慎重であった．サンプル起因のガスが検出されれ訓練では，2局と3局が別々の交点を示したらどうすばサンプルがちゃんと採 取されている証拠になった

るかなど悩んだが杞憂となった．カプセルは風によっが，この時点ではコンタミ混入も否定しきれなかって東へ流されていったが，事前の予報通りであった．

た．タッチダウン時の映 像からサンプルが 採 取され約20 分間の追尾の後，高度が低くなって「ビーコンていることに疑いは無かったが，ウーメラで確証を消感」した．そこから更に風に流されることを考慮し得るには至らず持ち越しとなった．て，着地推定点を特定した．別途計測していたマリカプセルが地球大気に突入してから100 時間以内ンレーダや，オーストラリア国防省のC - バンドレーダにサンプルをJA X A 相 模 原キャンパス地 球 外 試 料の結果とも非常によく整 合していたのも安堵であっキュレーションセンターに運び込むことが要望されてた．

いた．そこで，カプセルは回収後直ちに日本に輸送すビーコンで推定された着地点は数 k mの誤差がある計画としていた．カプセルを積み込んだチャーター

る．この後は，探索ヘリコプターに搭載したアンテナ

機は12月8日深夜0時（現地時刻）にウーメラ空港からでビーコン信号を受けながら探した．ヘリコプターは日本に向けて離陸した．疲れも溜まっていたが多く5時過ぎに現場上空に到着した．ビーコンは受信しての関係者が見送った．ウーメラでのとりまとめ役としいたが，日の出前である．サーチライトではなかなかては一区切りであり，大きく安堵した瞬間であった．

目視確認ができなかった．ヘリコプターの燃料も怪

カプセルは同日11時半（日本時刻），相模原に運び込しくなってきた6 時過ぎ，ようやく低木に引っかかっまれた．大気圏突入から57 時間後であり，目標を大ているパラシュートとインスツルメントモジュールがきく上回る短時間で相模原への輸送が完了した．し確認された．大きな安堵であった．報告された緯度

かも開封したところ，大 粒のサンプルが 5.4g 確認さ24

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図3：着地点で記念写真[3]．インスツルメントモジュールのあった場所には日豪の国旗を立てた．

れた．全てが順調であった．偶然の要素もあり，次まわれる．探査機は次の小惑星に向かい，一方で次のた同じ結果が得られることが必然ではないが，今回サンプルリターンミッションが立ち上がりつつある．の結果を大いに喜びたい．

サンプルリターンミッションではリモートセンシング

ウーメラに残ったメンバーは数日かけて各機 材のデータに加えて，回収した物質からも知見が得られ撤収，梱包を行った．各アンテナ局に散っていたメン

る．惑星科学の多角性が一層増すことは大きな進歩

バーも本部に集まってきた．全メンバーとは約10日ぶである．バトンは物質科学に渡され，別なバトンは次りの再会であった．日本に帰国する前，メンバー数十の探査に渡される．本シリーズタイトル通り，転生を人でインスツルメントモジュールの着地点を訪れた．

繰り返す火の鳥のようなバトンリレーが 科学の発展途中からは車でも近づけないため，最後の1k m弱はに繋がるであろう．まずは，今回のカプセル回収の徒歩であった．初号機のひらけた着地点とは様子がL es sons L ea r nedを次のミッションに引き渡すこと異なって木が茂っており，間をよけながら進んでたどで，回収班のバトンの責任を果たしたい．

り着いた．パラシュートが引っかかっていた木の下をみんなで指さし，「ここに着地した！」と記念写 真を撮った（図3）．

8. おわりに

参考文献[1]「はやぶさ2」記者説明会（2020/12/4）説明資料より（本稿に合わせて微修正）[2] オーストラリア 保 健 省 ホ ームペ ージより（https://「はやぶさ2」の一部メンバーでは「映画をつくらせな

www.health.gov.au/news/health-alerts/novel-い」をモットーとしていた．初号機は数々のトラブル

coronavirus-2019-ncov-health-alert/coronavi-と，それをリカバーした関係者の不屈の努力と技術

rus-covid-19-current-situation-and-case-numbers）がドラマとなって全国展開の映画が3本作られた．あ[3] はやぶさ2ツイッターより（https://twitter.com/haya2_

りがたい話であるが，エンジニアとしては，起伏なく完璧にミッションをこなすことが目標である．映画に向かない内容であることを誇りに思いたい．随所で幸運にも支えられたが，打上げからカプセル回収まで大過なく完遂でき，このモットーを達成できたプ
ロジェクトチームを自画自賛したい．
リュウグウのサンプルの分析がまさにこれから行jaxa）