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日本惑星科学会誌 Vol. 20, No. 3, 2011

LUNAR-A中止後のペネトレータ

田中 智 ，白石 浩章 ，早川 基 ，藤村 彰夫 ，
月内部構造探査ワーキンググループ
1111（要旨）2007年2月にLUNAR-A計画が中止となってから4年が過ぎた．その間もペネトレータの開発を続け，最後の試験と臨んだ2010年8月のペネトレータの貫入衝撃認定試験にて耐衝撃技術の確立を無事確認することができた．LUNAR-A計画の中止の際に日本惑星科学会にはペネトレータ技術の有用性と計画中止後の開発継続を訴えていただいた．本報告書ではペネトレータを用いた月内部構造探査計画であったLUNAR-Aの中止の後，衝撃耐性技術の確立迄のペネトレータ開発の経緯を紹介する．また，本報告をもってペネトレータの開発に期待を寄せ辛抱強く応援していただいた日本惑星科学会の皆様への感謝の念を伝える．

2007年2月第17号科学衛星（LUNAR-A）計画の中止

LUNAR-A計画について紹介する．ペネトレータは，が決まった．しかしLUNAR-A計画で開発を進めてい月や惑星の表面に地震計などの観測ネットワークを展た高速貫入型のプローブシステムは計画それ自体の中開する上で有力なツールである．ペネトレータは長止にも関わらずその高い有用性が認められ，その後もさ80cm程のペンシル型の観測装置でLUNAR-A計画開発が進められてきた．その後の開発が進められたのでは，短周期の地震計と熱流量計を搭載し，月の地震も日本惑星科学会においてペネトレータの持つ科学的（月震）と地殻熱流量を計測する目的で開発が進められな価値と開発の必要性を認めていただき声明文というた．
月面上に観測機器を設置する場合，着陸機に搭載し，形で御提出していただいたおかげである．プロジェク

人手もしくはロボットアームなどを利用して月面に設トの中止という前代未聞の逆境の中，暖かく御支援し置する方法が考えられる．アポロ着陸船は人が設置していただいた日本惑星科学会の皆様にはこの場を借りた代表例である．それに対し，ペネトレータは軌道上て厚く御礼申し上げたい．

からの離脱モーターは持つものの，減速することなく開発を進めてきたペネトレータは2010年度に実施しほぼ自由落下で月面に衝突貫入することで観測装置をた貫入衝撃試験において耐衝撃技術を無事確立した．

設置する．月面の場合，貫入時の衝突速度は300m/s

1990年に宇宙理学委員会にてLUNAR-A計画が宇宙科程にもなる．着陸機で必要な燃料や着陸制御機構はペ学研究所（ISAS）のミッションとして選定されて以来ネトレータでは不要であるため，1機あたりの総量を実に20年の歳月が流れた．本報告ではLUNAR-A計画軽く小さくすることができる．ゆえに同じ運搬能力のの中止後の経緯をお伝えし，耐衝撃技術を確立するにロケットで一度に複数機のペネトレータを運ぶことが至る迄の開発チームの活動と今後のミッション化に向可能になる．地震計測などネットワークであることがけての展望を簡単に紹介する．誠に不十分なことと思本質的に価値のある探査において，比較的低コストかうが，この報告をもって皆様の御支援への感謝の意をつ短時間でネットワーク観測を実現できる装置として表したい．

ペネトレータは高い価値を持っている．人類はアポロ

LUNAR-A中止後の経緯を報告する前に，事情を探査以降，地球外に地震計や熱流量計などの計測器のよくご存知でない方のために簡単にペネトレータとネットワークを実現していない．アポロ計画は冷戦時

1. 独立行政法人宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所
tanaka@planeta.sci.isas.jaxa.jp■2011遊星人Vol20-3_2校9.02.indd

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代の国家競争という背景の下，膨大な国家予算を10年以上も継続投入して始めてなし得た成果であった．も2011/09/12

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し日本がペネトレータを完成することができれば，ア定のロシアの衛星に搭載することを目指すことにしポロと同等以上の規模の観測ネットワークを一科学衛た．2007 年 3 月には ISAS 理学委員会に「月内部構造探星程度の予算でしかも一度に手に入れることができる．

査 WG」としてワーキンググループ設立提案を行なっこれは大変魅力的なプランであった．

た．メンバーは LUNAR-A 計画に携わった研究者のうペネトレータを用いたミッション構想の科学的な価

ち 30 代，40 代の世代が中心となり，4 機のペネトレー値が認められ，1990 年には ISAS の宇宙理学委員会にタと 1 機の着陸機によるネットワーク観測を行ない月て理学ミッションとして採択された．月の深部構造にの地殻から中心核までの一次元内部構造モデルを構築

迫る大胆なミッションとして大きな期待を背負いペネするという計画を提案した．月内部構造探査 WG は宇トレータと LUNAR-A の母船の開発が進められた．開宙理学委員会にて承認され，ペネトレータ技術を完成

発が進むにつれ，積載量，通信性能などが当初の見積させミッションに繋げる活動が再開することになっもりよりも小さいことが分り，ペネトレータの本数た．

も 3 台から 2 台，地震計も 3 成分から 2 成分と性能の縮ロシア側との交渉も 2006 年 11 月の初回以降，2007

小を余儀なくされた．また実際の貫入に際しては機軸

年 11 月，2008 年 2 月 と 交 渉 を 重 ね い よ い よ ペ ネ トと進行方向が斜交する迎角が付いた衝突となることもレータの完成を待つばかりの状態であった．そして分り，その実証試験のため迎角が付いた衝突実験が可2008 年 2 月 25 日米国サンディア国立研究所にて最終

能な米国のサンディア国立研究所で試験を行なわなけ確認として位置づけた貫入衝撃認定試験に満を持してればならなくなった．国内で実証試験ができなくな臨んだ．その結果次第で Luna-GLOB 計画において日ったことは輸出認可などの煩雑な事務手続きの必要本のペネトレータが実現するかどうかの大きな判断が性を始め費用的，時間的に大きな痛手となった．一下される重要な試験であった．大きな期待がかかる中

方 LUNAR-A のサイエンスチームには「地震計 2 台 2 成実施した貫入試験であったが，その結果は無惨なもの

分，フロッピー 1 枚のデータで月のコアを探るというであった．貫入後のペネトレータとの通信リンクがう当初の科学目標を達成できるか」という課題が与えらまく確立せず，さらに地震計のセンサーにも異常が見れ，ほとんど絶望的な中，月震波の波形計算の成果にられた．

よって辛うじてその実現可能性を示すことができた．

帰国後，早速その不具合調査が始まった．2008 年

LUNAR-A 計画を進めるにあたって次々と生じた問5 月には JAXA 内にペネトレータ認定試験不具合原因

題に対して開発チームは迅速な対応を続けたにも関わ究明チームが設置された．ペネトレータは高い耐衝撃らず，1995 年の当初の打ち上げ予定を延期したのを性を実現するために空隙をエポキシ樹脂で充填してい始め以降も相次ぐ不具合や打ち上げロケットの改修る．このため，製造に時間がかかるだけでなく，不具など外的な要因のために 6 度の打ち上げ延期を余儀な合が生じた場合の原因調査のための検査も手間がかかくされ，2007 年 2 月にとうとうプロジェクトの中止がる．最終的には分解して内部を確認するのだが，それ決定した．LUNAR-A 計画の中止はペネトレータ開発によって失われる情報もあるため X 線による透過診の断念を示唆したが，それによる惑星科学や地震学の断など非破壊の検査を十分に行なう必要がある．非破発展に与える影響が大きいと判断した日本惑星科学会，壊検査の後，いよいよ切断して不具合の原因の特定を日本地震学会から相次いで JAXA 理事長宛にペネト行なう．3 ヶ月に渡る詳しい調査の結果，不具合の原

レータの科学的な価値と開発の継続を訴えていただい因が分かって来た．通信確立ができなかった原因はコた．そのおかげもありペネトレータの開発自体は継続

ンデンサーの一つに充填材のクラックが伸展し破壊がすることが決まった．

生じたことであった．そのためコンデンサーの容量がLUNAR-A 計画の中止が確実視されるようになった

変化し異常な発振現象を引き起こしたことが明らかと2006 年 11 月にロシア側から日本のペネトレータをロなった．通信性能を上げるためにデータ処理系に追加

シアの次期月探査計画 Luna-GLOB に搭載しないかとした構造変更が潜在していた問題を顕在化させた結果の打診があり，ロシア側との協議の場を持った．検討であった．一方，地震計は信号線を接続する部分でのの末，ペネトータを即時完成させ 2012 年打ち上げ予

ハンダ付け方法に問題があることが分った．2008 年■2011遊星人Vol20-3_2校9.02.indd

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日本惑星科学会誌 Vol. 20, No. 3, 201112 月に原因究明調査結果と対策案がまとまり，調査た．発表直後に会場から湧き起こった拍手にこれまで委員会はその役目を終えた .の長い開発と最後迄諦めずに続けてきた努力が報われ充填材が原因となった不具合は 1998 年にも生じたる思いがした．

ことがあった．その当時の調査結果から破壊の原因としかし，試験は成功したものの結果が出るのが少なる歪は低温時の熱歪みによる影響の方が衝撃時のもし遅すぎた．3 月に行われたロシアとの会合で Luna-のよりむしろ大きいことが分っていた．従って衝撃試GLOB には間に合わないことがわかり搭載を断念した．

験を行なう前に熱応力を負荷することである程度状況だが，その一方でロシア側から Luna-GLOB 以降の月を模擬できると判断した．充填材や搭載機器の構成を着陸帰還探査においてペネトレータの搭載提案をする

改良しては低温試験を繰り返す作業が毎日のように続よう助言をいただいた．望みが潰えたわけではない．

いた．事故以来一年半の月日が流れたが，なかなか熱フル機能のペネトレータの完成には通信機能の向上

歪みに耐える技術は確立できなかった．対策として取等まだ開発の余地が残っているが，低温および衝撃耐った最終案はクラックの発生を防止するのではなく，性については技術確立を果たした．そしていよいよペ「安全」なクラックを発生させることで応力を解放しネトレータを用いた月惑星内部構造探査の計画を再び重要な搭載機器部分を守るという方式であった．2010

開始する段階に入った．しかし 20 年という月日で失年 5 月に熱構造モデル低温サイクル負荷試験を実施し，った信用を取り返しつつ，他のプロジェクト提案を退搭載機器の破損の可能性を与えるクラックがないこと

けてミッション化を実現するには相当な困難が予想さが確認できた．また，地震計の信号線のハンダ付けにれる．それでも，開発チームではペネトレータの実現

対しては日本溶接協会やセイコーインスツル株式会社に向けた検討が始まった．ロシアの次々期着陸帰還探の方々にご指導を仰ぎ，確実で信頼性の高い接合方法査機への搭載の可能性，日本の小型科学衛星計画におを確立することができた．

いて規模を小さくしたペネトレータ計画を工学実証試

そしてついに 2010 年 8 月にペネトレータの熱構造モ験として実施する可能性，月惑星探査で認められる前

デル 2 機をサンディア国立研究所にて貫入させる試験に地球利用，特に震災や火山災害などの災害時緊急配に臨むことになった．今回の試験は今後もペネトレー備装置としての実用利用に向けての可能性について検タの開発を続けるか否かを判断する最後の試験であっ討を始めた．ペネトレータの実現まではまだまだ道のた．製造の際のばらつきがあるため同一仕様の機体をりは遠いが，不屈の思いで開発と計画を進めている．

2 機製造した．そして 2 機とも機器に影響を及ぼすク

以上，御報告申し上げたように皆様の御寛容と暖かラックが存在しないことが「成功」の条件という厳しい御声援を受けてここまでやって来ることができた．

い判断基準で臨んだ．十分な検討と準備を行なって来誠に感謝の念に堪えない．また，ペネトレータの可能たといえど，結果としての成功は実際に打ち込んでみ性や将来性についてご理解いただき，是非とも開発チないと分らない．これまで以上の緊張と覚悟で臨んだームに御参加いただきたい．今後とも御支援，御理解試験であった．打ち込み試験は 2 機とも無事に終えたのほどよろしくお願い申し上げる．

が，ペネトレータの回路基板に破壊が生じていないかなどの詳しい調査は帰国後に行なわなければならない．
2 ヶ月あまりの調査期間を得て，すべての分解調査を終了した．そして，2010 年 10 月の実験結果のレビュ
ー会で 2 機の貫入機体のどちらにも問題がないことを報告することができた． 20 年という長期に渡るペネトレータ開発において一つの区切りが着いた瞬間であった．
2011 年 1 月の宇宙科学シンポジウムで一連の経緯と試験の成功を報告した．発表を担当した田中は冷静た
らんと努めて話をしたが，いつになく熱い発表となっ■2011遊星人Vol20-3_2校9.02.indd

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