ISSN 0285-2861

JAXA宇宙科学研究所

2022

8

News

No.497

ついにその姿を現した
小型月着陸実証機SLIM開発が進められてきた小型月着陸実証機SLIMも、ついに、実際に月に向かう“フライトモデル”
が組み立てられました。現在、このフライトモデルに対して様々な試験を行い、健全性や設計妥当性を確認しているところです。
上段：（左）宇宙空間の熱環境を模擬する熱真空試験装
置に運び込まれるところ、（右）ロケット結合部のフィッ
トチェック中。下段：ロケット振動への耐性を確認する
試験中（左）振動試験装置上、（右）音響試験装置内。

The Forefront of Space Science

迫れ、
あかつきの星!
（3）
宇宙〜太陽が駆動する金星大気の巨大な波〜
科学
剛（いまむら たけし）
東京大学 新領域創成科学研究科 教授 今村最前線
徹（こうやま とおる）
産業技術総合研究所 デジタルアーキテクチャ研究センター 主任研究員 神山
熱潮汐波とは？

金星は高度 50 〜 70 kmあたりに硫酸の雲の層があり、金星全体を隙間なくおおっています。この雲が昼側で太陽光を効

熱潮汐波は、潮汐という言葉が入っていても、月の引力

果的に吸収して暖まるために、大振幅の熱潮汐波が生じまによって地球の海に引き起こされる潮の満ち引きとは違いす。金星ではスーパーローテーションと呼ばれる、雲の高度ます。これは太陽（あるいは系外惑星であれば中心星）から

で 100 m/sに達する風が東から西へと吹いていますが、熱潮の放射が惑星大気の昼側だけを加熱することによって生じる

汐波がこの風を維持しているのかもしれないという予想が以大気中の波です。太陽光によって加熱される場所は、惑星の前からなされていました。惑星の自転と逆方向に伝播する熱地表に対して惑星の自転と逆方向に動いていきます。そのこ

潮汐波は、自転と逆方向の「角運動量」を持っています。太とによって大気中には惑星の自転と逆方向に（太陽を追いか

陽光による加熱は、主として低緯度の雲層高度の大気で起きけるように）伝わる波が生じます。全球規模の日変動現象とるため、低緯度の雲層高度で熱潮汐波が生じ、それがより高いうところは月による潮汐と同じです。熱潮汐波は惑星を東い高度や低い高度に向かって、また高緯度に向かって伝播し

西に 1 周して 1 波長とか 2 波長という巨大な波であり、天気ます。この伝播にともなって角運動量が運ばれると、大気を図上で視認することはできません。地球では水蒸気や成層圏回転させる力が生じるのです。金星に熱潮汐波があることはオゾンが太陽光を吸収して暖められることによって生じてい以前から知られていましたが、このあと述べるような「あかて、地表での振幅は 1 hPa程度と小さいものの、高層大気でつき」の多角的な観測によってその詳しい構造が明らかとなは大きな振幅を持ち大気循環に影響しています。

り、スーパーローテーションにどのように関わっているのか

この熱潮汐波が金星において重要な役割を果たしているを実証的に調べることが可能となりました。

ことが、金星探査機「あかつき」によってわかってきました。
「迫れ、あかつきの星！
（1）」は 2020 年 9 月号 https://www.isas.jaxa.jp/outreach/isas_news/files/ISASnews474.pdf（2）は 2021 年 10 月号 https://www.isas.jaxa.jp/outreach/isas_news/files/ISASnews487.pdf に掲載しています。
ISASニュース

2022. 8No.4971図 1：2015 年 12 月 7 日に同じタイミングで取得された（左）紫外カメラUVIと（右）中間赤外カメラLIRによる金星の画像。それぞれ波長 283 nmと8 – 12 μmでの撮影。LIR画像中の実線は赤道、白点線は昼夜境界線を示す。LIR画像に見られる南北方向の筋状の模様は地形の凹凸に起因する山岳波による。

雲の温度に現れた熱潮汐波は上向きであるため、熱潮汐波が持つ自転と逆方向の角運動

昼夜の加熱差によって生じる熱潮汐波は、太陽方向に対し雲層高度の大気がスーパーローテーションの方向に加速されて静止した、すなわち金星地方時に対して固定された構造ていることが推定されました。このような位相の傾きは、探を持つため、その全体像をとらえるためには昼夜両方を含査機と地上局を結ぶ電波通信を利用した電波掩蔽観測によっむ全ての地方時をカバーする観測が重要となります。
「あかてもとらえられています。

つき」の中間赤外カメラLIRは、雲頂から発せられる熱放射を
波長 8 – 12 μmで撮影して雲の温度分布を可視化する、いわ量も上方輸送されます。このような角運動量の輸送によって風速分布に現れた熱潮汐波

ばサーモグラフィです（図 1 右）。このようなカメラを金星に雲画像を用いた気象研究の常套手段として、小規模な雲

持ち込むのは今回が初めてであり、このことによって全地方の模様の動きから風速を求める方法がありますが、LIRで得時で数千枚に及ぶ雲温度画像を得ることができました。またられた雲画像は地球の雲画像と違って模様に乏しいという

Pioneer Venus、Venera、Venus Expressなど過去の金星探査問題がありました。小規模な模様のコントラストを強調し機とは異なり、「あかつき」はほぼ赤道面に沿った軌道を周ても、同時にノイズも強調されてしまい、結局うまくいか回しているため、赤道を中心として両半球に広がる現象を広ないのです。そこで私たちは、1 〜 2 時間間隔で取得された

い地方時で観測し続けることができます。このようなカメラ

画像を連続した数枚ずつ重ね合わせて平均することによっは熱潮汐波の観測にはうってつけです。

てノイズを低減することを試みました。単なる平均ではな

雲頂は不連続面ではなく、雲粒が高度とともに徐々に減少

く、画像データを緯度経度座標に展開してからスーパーするように分布しているため、熱放射は単一の高度から出てローテーションの速度で動く座標系に変換し、この座標系

くるのではなく、ある幅を持った高度範囲の熱放射が観測さにおいて画像を重ね合わせることで、スーパーローテー

れます。そしてその高度範囲は、雲から探査機に向かう熱放ションによって流される成分を強調したのです。こうして

射が真上方向からどれだけずれているか（出射角）によって得られた連続画像を眺めると、昼側では赤道から高緯度に変わります。そのため、LIRが観測する高度を放射伝達計算

向かう方向に雲が流れ＊1、夜側では逆に高緯度から赤道にによって推定し、出射角ごとにLIRデータを分類することに向かう方向に雲が流れる＊2 という傾向が雲頂高度で平均的よって、異なる高度の情報が得られます。

に存在することがわかりました（Fukuya et al. 2021）。これ

図 2 の左側の図は、高度 69 km付近を観測する出射角 60°まで金星の昼側では高緯度に向かう流れが観測されていまのデータを平均して得られた熱潮汐波の構造を示していましたが、これがそのような平均循環を表すのか、あるいはす。南北両半球とも赤道から中緯度帯まで波数 2（東西一周

熱潮汐波の特定の位相をとらえたものなのか、はっきりしに 2 波長）の半日潮と呼ばれる成分が強く、波数 1 の一日潮ていませんでした。今回の観測により、後者が正しいこと

は目立ちません。このように両半球の全地方時にわたる熱潮になりました。

汐波の構造が可視化されたのは初めてのことです。

こうして熱赤外画像を用いた雲追跡が可能となり、夜側

出射角によって異なる高度を観測できることを利用して、も含む全地方時で風速分布を求めることに世界で初めて成高度方向の構造についても調べました（図 2 右側）。高度とと功しました。得られた風速の地方時と緯度についての平均

もに波の位相が、地方時が早まる側へとずれています。この的な分布を図 3 に示します。どの緯度でも地方時によって風ことは雲中で励起された熱潮汐波の位相が下向きに伝播して速が顕著に変化していますが、これは熱潮汐波を反映していることを表しており、このとき群速度（エネルギー伝播）

います。この風速分布から熱潮汐波の一日潮と半日潮の速＊1 https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-021-03636-7/MediaObjects/41586_2021_3636_MOESM5_ESM.mov＊2 https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-021-03636-7/MediaObjects/41586_2021_3636_MOESM3_ESM.mov

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2022. 8No.497

The Forefront of Space Science

宇宙科学最前線

図 2：（左）2016 年 10 月から 2019 年 1 月までの 3 金星年以上にわたる雲温度画像を平均して得られた、熱潮汐波にともなう温度変動の地方時と緯度に対する分布（Kouyama et al. 2019 を改変）。（右）複数の出射角のデータを用いて求めた赤道域での温度変動の地方時と高度に対する分布（Akiba et al. 2021 を改変）。

度構造が初めて明らかとなり、ここから理論的考察をもとに沿った振動パターンが緯度とともに東西方向にずれておに上下流の振動も推定することによって、熱潮汐波が角運り、このために高緯度から赤道域へと角運動量が運ばれて動量を高度方向に運ぶことによってスーパーローテーショ

スーパーローテーション方向の加速が生じていることが明ンの維持に大きく寄与していることがわかりました。

らかとなりました。UVIデータから導かれたこのような南北「あかつき」の紫外カメラUVIからも驚くべき結果が得ら

方向の角運動量輸送は、前述のLIRの赤外線観測で明らかとれました。金星を紫外線で見ると雲頂に顕著な濃淡模様がなった高度方向の角運動量輸送とは別のメカニズムであり、観察されます（図 1 左）。これは二酸化硫黄や何らかの未同

熱潮汐波がこのような働きをすることは理論的にも指摘さ定の化学物質が不均一に分布しており、太陽紫外線の吸収

れてこなかったことです。見積もられた加速量はスーパーが場所によって違うためです。このような金星の紫外画像

ローテーションを維持しうる大きさであり、惑星気象学にを用いた雲追跡は以前から行われていましたが、解像度や新たな視点をもたらしたものと言えます。全球的な加速と空間カバレッジの不足のため、熱潮汐波による角運動量輸

減速のバランスの分析に、LIRによって得られた温度変動の送の評価には不十分でした。しかし「あかつき」のUVIは膨情報も使われました。「あかつき」の総合的な観測があって大な高解像度画像を取得し、これを新たに開発した高精度こその成果です。

な雲追跡手法で解析することにより、これまでにない高精度な風速データを得ることができました（Horinouchi et al.

展望2020）。雲層で散乱された太陽紫外線を撮影するので昼側の「あかつき」は金星気象の様々な要素を研究対象に掲げてい風しかわかりませんが、熱潮汐波にともなう風速の緯度線

ますが、とりわけ熱潮汐波に関してはこれまでにない豊富な情報が得られ、急速に理解が進んでいます。現在も新たなア
イデアにもとづく解析が試みられており、その成果についても近くご紹介できるでしょう。大気のスーパーローテーショ
ンは金星の他に土星の衛星タイタンでも見られるほか、土星や木星の低緯度にも似た現象が存在し、系外惑星でもそのような大気循環を示唆する観測例が増えています。中心星の近傍を公転する系外惑星が数多く発見されていますが、そのような惑星では中心星からの強い放射を受けて大振幅の熱潮汐波が生じているかもしれません。これらの惑星の大気において熱潮汐波がどれほど重要であるかはまだわかりませんが、金星という精密観測が可能な近隣の天体を対象としてメカニズムを理解することにより、広く惑星一般に応用していくことができるでしょう。
「あかつき」の観測の充実は、一方で数値シミュレーションによる金星大気研究の発展を促してお図 3： 雲温度画像を用いた雲追跡により得られた風速の地方時と緯度についての分布。スーパーローテーション成分を差し引いたもの。影を付けた領域は夜側であり、今回初めて風速の分布が得られたところ。矢印の長さは風速に比例し、緯度について 10 度の長さが 5 m/sに相当する。
（Fukuya et al. 2021 を改変）

り、観測と理論を両輪として金星をはじめ惑星大気の理解が深まっていくことを期待しています。

ISASニュース

2022. 8No.4973

ISAS 事 情
ベピコロンボ水星へ再び接近 ～2回目の水星スイングバイを実施～
日欧共同水星探査計画ベピコロンボの水星磁気圏探査機「みお」および水星表面探査機（Mercury Planetary Orbiter: MPO）は、2022 年 6 月23日に2回目の水星スイングバイを実施しました。
探査機は同日の18 時 44 分 22 秒（日本時間）に最接近高度198 km
を通過し、その後も目標通りの軌道を航行しています。水星周回軌道投入まで合計 9回実施されるスイングバイのうち今回は 5回目となります。2025年12 月に予定される水星到着までの長い旅路もようやく折り返しを通過したと言えます。
今回も「みお」に搭載されるほぼ全ての観測装置を稼働させ、
水星磁気圏や周辺宇宙環境の科学観測を実施しました。観測データは非常に良好で、2022 年 7 月にドイツのダルムシュタット
で 2 年半ぶりに対面で開催された科学チーム会議も各機器チームの報告に大いに盛り上がりました。1回目の水星スイングバイとの比較という観点でも面白いデータが得られており、今後の観測成果報告にご期待下さい。
最接近前後には運用状況を運用室からYouTubeで生配信する
試みを若手有志チームとともに実現し、同時接続で最大約 550

名、 再 生 回 数
5000回 以 上 と多 くの 方 に 視
聴頂き、やはり運用イベントは
ライブならではの臨場感を発信 で きる 貴 重
な 機 会 だ と 実 ベピコロンボ 2回目の水星スイングバイ時、最接近の
約 6分後に撮影された水星の姿。推進モジュールに搭
感できました。 載されている 2台のモニタリングカメラによって撮影3回目の水星 された。水星表面探査機本体や磁力計マスト、アンテナ（HGA及びMGA）が映り込んでいる。（Credit： ESA/
スイングバイは BepiColombo/MTM）
1年後の2023年
6 月に予定されています。運用チームはすでに水星到着に向けた運用準備を本格化させており、気の抜けない日々が続きます。水星への旅を続けるベピコロンボの今後に引き続きご注目下さい。
（村上 豪）XL-Calibur気球実験の北極圏フライト
日米瑞共同の気球実験XL-Caliburが、7 月12 日から18 日の 6
日間にわたって実施され、気球はスウェーデンからカナダまでフライトしました。本実験は、硬X線の偏光観測によりブラッ
クホールの幾何学的構造やパルサー風星雲内の磁場の様子を捉えることを目的としています。データ解析の結果はまたの機会に報告させていただくとして、今回はスウェーデン・キルナ市でだったため、ここからは滞在している全員で天候を祈る日々が始まりました。
最終的には 7 回も打上げに挑戦し、6 回は風向きや天候の影響によりキャンセルとにあるSwedish Space Corporation（SSC）のEsrange実験場でのなりましたが、期限 3日前の準備と打上げの様子をお伝えしたいと思います。
7 月12 日に 7 度目の正直で見日本グループは硬X線望遠鏡を担当しており、コロナ禍の下、 事に放球され、カナダ への広島大学・大阪大学・沖縄科学技術大学院大学・東京理科大学
長い旅をスタートさせるこのメンバーで、5 月 5日からフライト運用後の 7 月19 日まで現地とができました。この日は 打上げの様子。XL- Caliburのゴンドラが全長 12m。気球とゴンドラを含めたに滞在しました。5 月中旬には、我々の望遠鏡を含め、ゴンド
ほ ぼ 無 風 状 態 で、ゴンドラ
全長は 200mにもなり、上空 40kmをス
ラの組み上げが完了しましたが、そこからはNASAの気球本体を支えている大型トラック ウェーデンからカナダまで 6日間フライの船便を待ち続ける日々となりました。国際物流の遅延の影響 （ 愛 称ヘラクレス ）が 切り離 トしました。
を受け、当初の予定よりも 1カ月以上遅れて到着し、フライト
しまで微動だにしない、理想的な打上げとなりました（打上げ
レディとなったのは 6 月 23日でした。成層圏の風がスウェーデの様子はYouTube＊参照）。XL-Caliburチーム以外の人も一緒にンからカナダまで十分な速度で維持される見通しが 7 月15日まなって打上げの瞬間を拍手で祝ったのが記憶に残っています。
私にとっては、2013 年のPoGOLiteと 2016 年のPoGO+の 2 気球
実験もEsrange実験場から 7 月12 日に打ち上げられたため、この日付には何かの縁を感じます。XL- Caliburは、カナダから無事に回収が済んだ後は、次回は南極での長期間フライトを計画しています。引き続きのご支援どうぞよろしくお願いします。
キルナは北極圏のため、日本の夏とは大違いです。5 月でも雪が残っており、6 月になると1cm近い大型の蚊が大量発生（屋外にいると1人に 10 匹以上が群がる）し、7 月になるともう涼しい、という北極圏の夏をあらためて体験してきました。
（高橋 弘充）
5月にゴンドラの組み上げが完了した際の日米瑞XL-Caliburチームの集合写真。

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ISASニュース

2022. 8No.497＊NASA XL-Calibur Balloon launch attempt # 4
https://www.youtube.com/watch?v=puU3o3cuvzc

長期観測計画に基づく「あらせ」の後期運用延長「あらせ」衛星運用は、2018 年秋に定常運用から後期運用に移行していましたが、承認されていた 2021 年度末までの後期
運用延長期間の満了に伴って、更なる運用期間の延長を申請しておりました。今回「あらせ」は、2019 年 12 月からはじまった
第 25 太陽活動周期の全体をカバーして、内部磁気圏・放射線帯変動を総合観測することを目的に、2032 年度末までの 10 年
間、観測運用を延長すること、および観測運用終了の翌年度に廃棄軌道への移行運用、停波運用を実施する計画を申請し、宇宙科学研究所にご承認いただきましたので、ご報告致します。
「あらせ」の観測運用は 2017 年 3 月から開始されましたが、現在までの約 5 年間の観測は、図に示すように第 24 から 25 太陽活動周期への太陽活動極小期に対応しました。「あらせ」はこれまでの観測で、非線形波動粒子相互作用による放射線帯高エネルギー電子の生成や消失の様相を明らかにしてきました＊1
が、これまでは、DST指数 ＊2 が－150 より小規模な宇宙嵐しか観測できていませんでした。今後、太陽活動極大期に向けて、
これまで以上に大きな宇宙嵐に遭遇する機会が増えると予想されますが、大きな宇宙嵐時においても非線形波動粒子相互作用の効果がどれほど寄与しているのかは、「あらせ」の大きな科
学課題の 1 つです。太陽風の大規模構造や宇宙嵐の規模によって、ジオスペースは異なる変動を現すことが知られています
が、太陽風状態に対する応答としての宇宙嵐の多様性を解明するためには太陽
活動周期に亘った観測が必要不可 欠 で す。 今回いただいた、この貴重な観 測 機 会
を 活 か し て、 ジ
オスペ ー ス の 変
動 の 様 相 を明らか にし、 太 陽 圏
科 学 に 貢 献して行 きた いと考 え「あらせ」が観測した放射線帯（2.5 MeV電子フラックています。また、 スの地球からの距離（L値）依存性）と第 25太陽活動
新たな延長期間 周期の太陽黒点数の予測。
中に始まる新しい衛星・地上の観測計画との国際的な協調観測も計画しています。今後の「あらせ」の科学成果にもご期待い
ただくと共に、これまで同様、「あらせ」をご支援いただければ幸いです。
（篠原 育）＊1「あらせ」の科学成果の概要については、2022 年 2 月に発行された ISAS ニュース「あらせ」特集号をご参照下さい。
https://www.isas.jaxa.jp/outreach/isas_news/files/ISASnews_arase.pdf＊2 宇宙嵐の大きさを表す指数で、負数で絶対値が大きくなる程、規模の大きな宇宙
嵐を表します。

追悼

ISASニュース

2022. 8

松本 敏雄 名誉教授

松本さんは、名古屋大学で早川 幸男先生
（元名古屋大学教
ションSPICAが計画されてい授・学長）のご指導の下、赤外線天文学研究を始めた仲間でしきました。これは、世界的にた。私は、宇宙線物理からの転向を模索中でしたし、松本さも高く評価され、その実現にんは、新進気鋭の修士課程の学生さんでした。そんなわけで、 大きな期待がかけられていま
どちらも赤外線には無縁で、すべてがゼロからの出発で、大した。計画の規模の大きさか変苦労をしたことを思い出します。当時は、我が国の赤外線ら、わが国独自での実行が難検出技術のレベルは低く、また、赤外線観測に必要な観測基しいということで、ヨーロッパ
盤は皆無の状態で、先進国の米国との彼我の差は大きく、正 （ESA）との共同ミッションとし
攻法では敵わないので、特異な観測手法（偏光観測）や観測対て進められてきましたが、開象（拡散天体）を選んで、ゲリラ戦法で進むことにしました。
発途中での中断のやむなきに至ったことは残念なことでした。
その後、私は、京都大学に移り、地上観測を中心に進めまこのように、松本さんは、我が国のスペース赤外観測の推進したが、松本さんは、より挑戦的な、気球、ロケットを使ったに、終始指導的役割を果たし、リードされてきました。
観測によって、大気光、黄道光などの観測から、天の川銀河
一方、松本さんは、初期のロケット観測で見つけられた未の近赤外線マップの観測へと発展させていかれました。後者
知の近赤外線放射の追究を生涯かけて行われました。この放の観測は、10 年後に行われたCOBE（宇宙マイクロ波背景放射
射は、桁違いに強い黄道光に埋もれたもので、両者の分離は観測衛星）に先駆けた観測になりました。その後、観測の重点至難を極め、その確認は容易ではありませんでした。それを、を遠赤外、近赤外域での宇宙背景放射に向けられ、これが近長年にわたって、様々な手法での観測を重ねられ、特殊な解
赤外域での未知の放射成分の発見につながりました。
析方法を導入されて追究されました。最近では、米国のグ赤外線観測で最も重要な技術は、観測器を液体窒素、液体
ループとの共同ロケット実験や、また、ハッブル望遠鏡によるヘリウム（超流動状態）を使って極低温に冷却することですが、 深宇宙観測のデータを使った未知の天体の探索などで新しい
これを真空、無重力状態のスペースで実現することは至難の展開が期待されていました。そして、亡くなる寸前まで、研究業です。松本さんはこれをロケット実験によって実現されまし
論文の発表をされるなど、まさに、生涯現役を貫かれた見事た。この技術は、その後のスペースシャトル利用の回収実験
な一生でありました。
（SFU）でのIRTS（ミニ赤外線望遠鏡）実験、それに続く赤外線天
このようなかけがえのない仲間を失ったことは誠に残念で
文衛星「あかり」（ASTRO- F）の推進の原動力になりました。そ寂しい限りです。いまや、松本さんのご冥福をただただお祈の後、これらの成功に勢いを得て、究極的な赤外線観測ミッ
りするばかりです。
（奥田 治之）No.497

5

銀河を
吹き渡る
風をみる 4

連載

第回
図2：つくばで実施した機能試験の様子。手前がフライト品カメラ。

XRISMの「眼」
Xtend開発を振り返って

XRISM 打上げまでの短いタイムスケールで、メーカーと綿密にやりとりしつつ基礎データを収集し、仕様確定していく
スケジュールの過密さが、Xtend開発における第一の山場でした。このような多事多端に対応するために、Xtendチーム
は全国の研究者や学生が一丸となって取り組みました。北はXRISMに搭載されるミッション機器の 1 つ、XtendはX線

東北から南は九州まで、実験メンバーが相互に補助しながら望遠鏡（XMA）とCCDカメラ（SXI）から構成される軟X線撮像

試験・解析を進めることで、この過密スケジュールをなんと装置です。軟X線分光を担当するResolveとともにXRISMに搭か乗り切ることができました。

載されます。Xtendの最大の特徴はその広い撮像視野です。

第二の山場は、フライト素子の選定から地上較正までの

30 mm四方の大面積CCDを「田の字」状に 4 枚並べることで、一連の機能試験でした。X線CCDカメラを駆動するには、熱満月より広い 38 分角四方を一度に収めることができます。

雑音を低く抑えるために素子をー100℃以下に冷却し、結露観測研究において天体の構造から新しい事実が見つかることを防ぐためカメラ筐体を真空に保つ必要があります。試験はは少なくありません。例えばResolveが狙った領域の周辺で24 時間運転で行うため、停電などの不測の事態に備えて常何が起きているかを知るのに、Xtendの広視野撮像が大きな時チームメンバー数名が張り付くことになります。折り悪し役割を果たします。

くCOVID -19 で国内の行動制限が非常に厳しい時期でした。

XtendのCCDカメラSXI は 、すでに衛星システムへの組み当番を確保するだけでも大変な状況が続きましたが、とにか込みを終え、衛星試験を行なっています。開発としてはひとく動ける人員が最優先で試験に臨むことで、この第二の山場

段落といったところですが、そこに至るまでにはチームとしもどうにか乗り越えることができました。

て並々ならぬ苦労がありました。ここでは、Xtendのこれまでの開発の経緯を簡単に振り返ってみたいと思います。

組み上がったフライト品カメラの機械環境試験が第三の山場でした。その間に、これまでチームを率いてくれてい

Xtendの前身は、ASTRO-H「ひとみ」に搭載されたSXIです。

た大阪大学の林田 清先生が急逝されるという大変悲しい出

基本設計はこれを踏襲しています。ただしASTRO-Hで明ら来事もありました。しかし、試験自体は不思議なほど問題かになった課題に対処するため、Xtendでは多少の設計変更なく終えることができ、衛星システムへの引き渡しを滞りを行いました。少しでも質の高いデータを手に入れたいといなく行うに至りました。これまでに築いてきた体制の強固

うのは研究者の本然の欲求です。しかし、たとえ変更箇所がさが功を奏した形です。

僅少であったとしても、それがフライト要求を満たすかどう

ここで強調しておきたいのは、Xtend開発において、大学かを確認するには、ほぼ一から性能検証をやり直す必要があ所属の若手研究者や学生の果たす役割が非常に大きかった

ります。

ということです。CCDのデータ取得から性能評価・検出器
較正まで、目に見えにくい地道な作業はたくさんあります。
Xtendチームが膨大な仕事を大過なくこなせているのは、彼らの八面六臂の活躍に負うところが大きく、それを通じて技術継承もうまく行え、多くの若手が育ってきたことを実感します。
こうして無事に衛星に組み込めたことで、Xtend開発としてはひと段落です。しかし今後の衛星試験から初期運用までが本当の正念場と言えます。引き続き気を引き締めて試験を行い、XRISMが打ち上がった暁には、天文学に新風を吹き込
むような、大きな展望が拓ける（ Xtend！）ことを期待して

図1：（左 ）CCD素子をフライト品に組み込む林田清先生。
（右）4 枚のCCDが並んだフライト品カメラ内部の様子。

6

ISASニュース

2022. 8No.497います。
Xtendチーム／京都大学

内田 裕之（うちだ ひろゆき）

宇宙科学の未来を
切
り
拓
く

の集
団

― 科学衛星・探査機のことならおまかせください ―ジン運転中の軌道決定や、リュウグウ到着前の精密誘導など、「はやぶさ２」の運用で効果を発揮しました。リュウグウ滞在中にはLIDARと光学観測を用いて小惑星の軌道・重力場と探査機の軌道を同時推定する機能を「DMOODS」で実証しました。この機能は「火星衛星探査計画（MMX）」に向けて「ISSOP」に実装される事になっており、フォボスの近傍運用で利用される予定です。この例は、JAXAにおける先行的インハウス開発と、それを産業界に展開し安定的な定常運用に繋げるループの有効性を示す好例であると言えます。今後は「DMOODS」を国内外の深宇宙ユーザーに公開し利用拡大を図ることにより、NASA/
JPLのような重層的な軌道決定コミュニティを日本でも育成することを目標としています。
深宇宙地上局における送受信系、電波記録系の開発も本グループが貢献する活動の一つです。美笹深宇宙探査用地上局

第 6 回

開発プロジェクト（GREAT）では、本グループのメンバーがKa帯
低雑音受信系の開発において主導的役割を果たしました。メーカー主導で開発が行われた送受信モデムや固体電力増幅装置についても、JAXA側インテグの立場でプロジェクトに貢献しまし深宇宙追跡技術グループ

た。高精度な深宇宙軌道決定実現のためには地上局アンテナ位
置を数cmの精度で求める必要があります。電波天文観測用に開発されたIF信号系とDDOR計測用に開発されたデジタルバッ

深宇宙追跡技術グループは深宇宙機の追跡及び軌道決定に

クエンドシステムを組み合わせて、アンテナ位置計測のための関する地上系技術の開発と、深宇宙プロジェクト（プリプロジェ

測地VLBIを行うシステムを整備しました。その後測地VLBIを定クトなども含む）に対する技術支援を行うグループです。グ

期的に実施する事により、高い地上局位置精度が維持されていループ員は、深宇宙通信や深宇宙軌道決定が専門の工学系研ます。開発されたシステムを国内研究者が電波天文学・電波科

究者と、電波天文学や電波科学が専門の理学系研究者により構学観測に活用する体制も整えられており、科学成果の創出につ成されています。本稿ではこれまでの活動の例と今後のビジョ

ながっています。現在のシステムは受信機能に特化しています

ンについてご紹介します。

が、今後送信機能も付加し、衛星のテレメトリ・コマンド運用

日本における深宇宙軌道決定ソフトウェアの開発は、1985
年に打ち上げられた日本初の深宇宙機「さきがけ」に端を発しのモデム機能を後段の汎用PCでソフトウェア処理により実現するシステムの開発を目標にしています。

ます。1960 ～ 70 年代にNASA/JPLの主任研究員としてバイキ

追跡ネットワーク技術センターや国際宇宙探査センターと協

ング・ボイジャー計画の軌道決定を担当された西村敏充先生

力の上、当グループが主導して、JAXA深宇宙ネットワークの将が1981年に宇宙科学研究所に着任されました。西村先生の主

来構想の検討が行われています。2020年代の深宇宙ユーザー

導で富士通の協力も得て5年間の期間をかけて軌道決定ソフト

動向に基づき地上局の運用負荷を調査したところ、少なくても

ウェア「ISSOP＊1」を開発し、「さきがけ」の運用に使用しました。

2028年度まで臼田局を延命しないと要求を満たせないことが明その後深宇宙機の打上げの度に軌道決定の機能は強化さらかになりつつあります。今後延命に向けた具体策の検討を加れ、現在に至るまでJAXAの深宇宙軌道決定基盤ソフトウェア

速する予定です。

として「ISSOP」の開発が継続しています。最先端の軌道決定技

海外深宇宙局ネットワークとの国際協力体制の構築も本グ

術を先行的に実証する目的で、JAXAインハウスの軌道決定ソ

ループの役割の一つです。JAXA地上局運用の余剰時間を海外

フトウェア「DMOODS＊2」の開発が 2010 年から始まりました。

地上局との間でバーターにより融通しあう協定を昨年度までに

IKAROSでは、電波干渉技術を用いた高精度軌道決定手法であNASAとESAとの間で締結しました。世界の深宇宙局の局配置

るDDOR＊3 機能を日本で初めて実装し、本ソフトウェアでそを俯瞰すると、東アジアに位置する日本は地理的にユニークなの性能を実証しました。実証されたDDOR観測モデルは「はや価値を有しています。例えば過去には火星探査機InSightの火星ぶさ２」打上げに向けて「ISSOP」に技術移転され、イオンエン

到着時に日本局によるDDOR計測が必要であったため協力要請

国際宇宙探査センター
情報
共有

研究系
（通信技術
技術の
軌道決定 総合的活用
電波科学
電波天文）

深宇宙プロジェクト

技術調整

技術
支援

情報

深宇宙追跡技術
グループ
技術
調整

情

技術
調整
報

海外の深宇宙ネットワーク（NASA、ESA 等）

共

有

共有

C-SODA
技術
調整

追跡ネット
ワーク技術
センター
運用・維持
管理

JAXA 深宇宙局（臼田、内之浦、美笹）

深宇宙追跡技術グループと他の組織・部署との関係。

（その後、打上げ延期により要請はキャンセル）があったり、今年打上げのNASAの新型宇宙船ORIONの地球帰還時に日本局での3-wayドップラ受信が求められていたりする事例が挙げられます。今年度も様々な探査機の運用の打診が内々に届いていますが、その際に日本側で迅速に対応できる体制の構築が課題になっています。どのような探査機でも対応できる仮想汎用衛星
を局運用データベースに設定する対策を検討しています。

竹内央（たけうち ひろし）

＊1 ISSOP：ISAS Orbit determination Program＊2 DMOODS：Deep-space Multi-Object Orbit Determination System＊3 DDOR：Delta Differential One-Way Ranging

ISASニュース

2022. 8No.497

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宇宙・夢・人S p a c e

H u m a n

D r e a m

宇宙飛翔工学研究系 准教授

月崎 竜童（つきざき りゅうどう）

1984 年、 静 岡 県 生 ま れ。 東 京 大 学 大 学 院 工 学
系研究科航空宇宙工学専攻博士課程修了。博士（工学）。2013 年よりJAXA宇宙科学研究所助教、2021 年より現職。専門は電気推進。

光り輝くプラズマに魅せられ宇宙を行く
イオンエンジンの推力を 3 割上げる──小惑星探査機「はやぶさ 2」のイオンエンジンの開発に携わったそうですね。

── 國中所 長 の反 応は？
所長がイオンエンジンの研究開発を始めたころは、「何とか動けばいい」と言われていたそうです。
「今は動くのは当たり前で、要求仕様が高度で難しくなってきている。当時とは次元がまったく違う」とおっ

大学院生のとき、「はやぶさ」のイオンエンジンの地上試験モデル

しゃっていましたね 。確かにイオンエンジンは大きく進化しました。そを用いて、どうしたら性能を向上できるかを研究していました。いろの進化に私の研究が少しでも貢献できたことは、とてもうれしいです。

いろなアイデアを試していく中で、設計を少し変更するだけで推力が──電気推進の今後は？

3割向上することが分かったのです。宇宙研の助教となって「はやぶさ

電気推進の特徴は燃費の良さであり、そのため宇宙機の小型化が可2」のイオンエンジンの開発に加わり、その変更を設計に適用しました。

能です。一方で、超小型衛星では、電力が足りずプラズマを効率よく作──現在は拡張ミッション中です。状況は？

ることができません。この課題を解決するために、イオン液体を使う電2026年にフライバイする予定の小惑星に向けて、順調に飛行して気推進機の研究を始めています。電気推進はさらに進化し、地球周辺

いますが、送られてくるデータには、想定外のことも含まれます。イから深宇宙まで、超小型から大型宇宙機に至るまで、必要不可欠なもオンエンジンの寿命は、エンジン内部だけでなく、取り付けられてのとなっていくでしょう。

いる探査機表面の状態にも依存していることがわかってきました。
探査機全体を地上では再現できないため、要素を絞って再現実験を

電気の基本はミニ四駆で学んだ行い、裏付けを行っています。また「はやぶさ２」開発時に仕込んで──なぜ電気推進の研究をすることに決めたのですか。

おいた運用モードが、この故障モードに対して真価を発揮し、拡張

小学生のとき、宇宙飛行士の毛利 衛さんの活躍を見て、宇宙にミッションでも稼働し続けています。現在開発中のDESTINY+では、憧れました。中学生になると教科書に載っていた探査機ボイジャー

さらに長い運用時間が要求されており、探査機表面を含めて対策をが撮影した惑星の写真を見て感動し、将来は宇宙、特に探査に関わ施すことで、非常に完成度の高いものになるでしょう。

ることをやりたいと思うように。大学では航空宇宙工学に進み、研究室見学のとき、電気推進機が吹き出すプラズマを初めて見ました。

プラズマ診断法でイオンエンジンの進化に貢献

青紫色をした、とても美しい光でした。その光り輝くプラズマに魅せ──第3世代のイオンエンジンは、どの探査機に搭載されるのですか。

られ、電気推進の世界に入りました。

小惑星フェートンを探査する深宇宙探査技術実証機DESTINY+に搭── 子どものころ、宇宙のほかに興味があったことは？

載します。イプシロンロケットで低軌道に投入され、地球を周回しなミニ四駆です。私が生まれ育った静岡県にはタミヤというプラモデ

がらイオンエンジンで高度を上げて惑星間軌道に入るのですが、地ルやミニ四駆で有名な会社があったので、友達もみんな夢中でした。

球周回軌道でイオンエンジンを稼動させるのは初めてです。イオン

電気や機械の言葉や仕組みは、ミニ四駆やラジコンで覚えました。

エンジンから排気されるイオンビームは、ライフルの弾丸のようにもう1つ、静岡の子どもが夢中になるのがサッカーです。私も小学

回転しながら排気されるため、推力だけでなく、（推力軸まわりに回生で始め、高校でも続けようと思ったのですが、部員が100人もい転する）
トルクも生み出します。地球磁場からの影響も考慮し、このて同じポジションには全国大会出場の選手がいました。とても敵わな

トルクを最小化しなければならないというのが、大きな課題でした。

いと、体験入部でやめました。走ることなら自信があったので陸上助教になったばかりのときに、イオンの流れを可視化してトルクと部に入り、種目は1500mから5000mに取り組みました。大学、大学

磁場の関係を精密に評価する研究に取り組みました。
この成果にもと院でも陸上を続け、箱根駅伝の予選会にも5回出ています。今でもづ いて、今回、トルクを最小化できる設計を100分の1mmの細かさ

5000mは15分台です！

で決めることができました。推力も向上し「はやぶさ」の5割増です。

──ご自身の強みは？

この研究をしていたとき、イオンエンジンの生みの親だった國中 均

外交的で、相手の懐に無邪気に入っていくところですかね。無所長に「そんなものは役に立たない」と言われたことを覚えています。

邪気に近付き過ぎて怒られてしまうこともあるのですが、打ち解け

先日、所長に「役に立ちましたよ！」と言ってみました。

合って裏表なく本音で話し合える関係になることは、研究でもプロジェクトでも、普段の生活でも大切だと思います。

ISASニュース

編集後記
はるか遠くの金星で日夜起きている、昔から謎だらけだったスー
パーローテー ションは大気を持つ惑星では普遍的に起きていることには私も驚いた。日本の小 さな探査機でここまで明らかにしてくれたかと想うだけで居ても立ってもいられ ない。
（田中 智）ISASニュース

2022. 8No.4972022年8月号

ISSN 0285-2861

発行／国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構
藤本 正樹
発行責任者／宇宙科学広報・普及主幹
編集責任者／ ISAS ニュース編集委員長 山村 一誠
デザイン制作協力／株式会社 トリッド
〒 252-5210 神奈川県相模原市中央区由野台 3-1-1

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8No.497

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