ISSN 0285-2861

ニュース

JAXA宇宙科学研究所

2018

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No.450水星磁気圏探査機「みお」太陽電池パネル照射試験
2018 年６月 28 日に行われた
水星磁気圏探査機「みお」太陽電池パネル照射試験の様子。ヨー
ロッパ側モジュールの太陽電池パネルの試験で使用している強力なライトを Airbus 社の技術者付きでお借りして実施しました。

宇 宙 科 学 最 前 線

宇宙研の極低温推進剤用複合材タンク開発史
背景
ご存知の方はご存知と思いますが、衛星打上げロケッ
ト の 重 量 の 約 ９ 割 は 推 進 剤（ 例 え ば 燃 料 の 液 体 水 素（LH2）＋酸化剤の液体酸素（LOX）、或いは固体ロケッ
トの場合はポリブタジエン等）が占めています。何故これ程燃料が必要か興味のある方はツィオルコフスキーの公式を調べていただくとして、このお陰でロケットの胴体の大半の部分は推進剤の容器（以降液体を想定してタンク）となっていて、残り約１割の重量のかなりの部分（例えば半分程度）を占めています。打上げ能力向上のために推進剤タンクを軽くしたい、軽量な複合材で推進剤タンクを作りたいという要望は当然のことで、米国を筆頭に 1990 年代から開発が始まりました。この頃は米国でスペースシャトルの次の宇宙船が模索されていた時期であり、再使用型の機体では使い終わったタンク等のデッドウェイトを捨てられる通常の使い捨てロケットよりも機体の軽量化の要求が厳しくなるため、ある意味必然的な流れであったとも言えます。
一般に複合材は強度の高い繊維（例えば炭素繊維）を樹脂で固めた物ですが、この複合材の特性ゆえに開発は

宇宙飛翔工学研究系 准教授

竹内 伸介 （たけうち しんすけ）
難航します。まず１つ目の問題としては、特に酸化剤用タンクの場合に顕著ですが、樹脂が推進剤に負けて腐食する、或いは最悪の場合は酸化して発火する等の問題が生じます。また２つ目の問題として、特に一般に良く使われる極低温推進剤の場合、複合材が極低温に冷やされると樹脂がガラスのように硬く割れやすくなり（これを専門用語で靭性の低下と言います）、金網入りのガラス
板が温度差で割れるように樹脂にひび割れが発生し、内部の推進剤が漏れるという問題もあります。米国で再使用型ロケットの実験機 DC-X 用に液体水素用の複合材タンクが試作されましたが、この樹脂割れからの漏れ問題
でフライト使用には至っていません。
これらの対策として一番良いのは、化学反応にも極低温にも強くて腐食しない・割れない、かつ複合材として成形が可能な樹脂を開発することですが、中々そのように都合良くはいきません。次善の策としては、強度は複合材に持たせ、その内側に漏れを止めるための別材質の内張（ライナー）をするという手があり、宇宙研での複合材タンクの開発はこちらの方法で進めてきました。以下、その歴史をご紹介します。

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金属ライナー複合材タンク（2000 〜 2003）
最初に開発したのは液体水素用の金属ライナー複合材
タンクです。宇宙研でも 1990 年代後半から再使用型ロケットの研究と実験が行われており、その実験機に搭載する軽量な推進剤タンクが要望されて開発がスタートしました。実は一般の衛星等で使う高圧ヘリウムガスタン
クは、金属製のライナーの上に複合材を成形した構造となっており、これをほぼそのまま踏襲して大型化・低圧化し、内部に推進剤の揺動を抑える板などを追加して極低温推進剤用のタンクとしました。試作したタンクのラ
イナーの材質はアルミで、最薄部は厚さ約１mm 程度となっています。金属ライナーを極低温で使用する際に問題になるのは熱収縮で、内側にあるアルミは線膨張係数が大きく極低温で大きく縮むのに対し、外殻の複合材
は線膨張係数がゼロに近く極低温でも余り変形しないため、内部に極低温推進剤を充填するとアルミのライナーが縮んで複合材から剥がれようとする力が作用します。
ヘリウムガスタンクはこの対策として塑性処理（通常使用時より高い圧力を掛けてライナーを膨らんだ形状に
塑性変形させ、一方で複合材は塑性変形しないため、圧力ゼロではライナーと複合材が互いに押しあう状態にする処理）を行っており、常温付近ではこの処理の効果に加えて接着剤が靭やかに変形に追随してこれに耐えられるのですが、液体水素のような極低温になると塑性処理の初期変形以上の収縮が起きることに加え接着剤も靭性低下を起こして割れ（剥がれ）やすくなるため、耐えきれずにライナーが剥がれてしまいます。この状態で加圧するとライナーが圧力に耐えられず破断する（そしてライナーが破断すると予想通り複合材では漏洩は止まらない）ことになり、実際に開発時に発生して試作をやり直しています。この対策としては、複合材成形時の繊維の揃え方を見直す、硬化時に圧力を上げ積極的にライナーと複合材間に外圧を作用させる、等の製造上の工夫を行い複合材とライナーの密着力を上げることで解決しました。これ以外にもメタルＯリングが冷え過ぎてシールが効かない、ライナーの溶接部分が割れる等々の細かなト
ラブルもありましたが、試作４回にして無事漏洩の無い

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樹脂ライナー複合材タンク（2003 〜 2010）

金属ライナー複合材タンクの次に開発を行ったのが樹
脂ライナー複合材タンクです。これはライナーを剛性の低い樹脂で製造することで、金属ライナーの最大の問題点である極低温時にライナーと複合材の間で生じる熱応力を解消し、可能であればライナーの軽量化までを見込んだタンクです。ライナー用の樹脂には、極低温での破断伸びやガスバリア性、成形性、入手性等を考慮して液晶樹脂（Liquid Crystal Polymer, 以下 LCP）を選択しました。開発の最初期には LCP のフィルムを複合材外殻
内面に接着剤で貼り付けたりしていましたが、フィルムの重ね合わせの部分の接着剤に微小な割れが入ってそこから内部の推進剤が漏れたりするため、LCP のフィルムのみを重ね合わせて高温で互いに融着させ一体成型とすることで漏洩の無いライナーを作ることが出来ました。
しかしながらここでも問題になったのは、接着剤の靭性の低下でした。実はライナーは樹脂製でも配管類は樹脂や複合材にすることが出来なかったため、タンクの上部
中央付近には金属配管類を取り付けた口金と呼ばれる金属部品が埋め込まれており、ライナーと一体成型されています。この口金と複合材外殻が極低温で接着剤の靭性低下のため剥がれてしまう問題が発生しました。先の金属ライナータンクでも同じ問題が発生していたためここで抜本的な問題の解決を図り、靭性を扱う学問である破壊力学を設計に導入することで、靭性が低下しても耐えられる形状の設計が可能となり口金・ライ
ナーと複合材の剥離を抑えることが出来ました。この時点で極低温複合材タンクの設計技術はほぼ確立できたと考えています。この頃になると試験の方も手馴れてきており、開発の最初期では液体水素の充填加圧試験となると二、三十人で寄ってたかって何日もかけて準備して試験していたところが、数人で秋田県能代市にある実験場に行き、準備撤収を含めて１週間で試験が行えるようになっていました。（図２参照）自分達自身で迅速に試験が行えたことは、開発期間の短縮はもちろんのこと、仮2003 年 10 月 31 日に能代多目的実験場（現能代ロケット実験場）で実施したフライト実に試験自体が失敗に終わった場合でも
験 RVT-9-4 で高度約 42 m の宙を舞う RVT-9 の雄姿とその内部構造、黄色囲み部が断そこに至る状況を自身で克明に把握で熱施工された試作アルミライナー複合材タンク。（ISAS 映像記録班及び管制通信班撮影）
しな

図１

液体水素タンクを完成させることが出来ました。完成したタンクは JAXA 統合直後の 2003 年 10 月から 11 月に実施された「再使用ロケット実験機第３次離着陸実験（RVT-9）」において実験機に搭載され、３回のフライト
を無事成功させています（図１参照）。第２次離着陸実験で使われていた SUS 製液体水素タンク（容量 130 L、搭載重量 82 kg）に対し、容量 157 Ｌと増加しながら断熱材等を含む搭載重量で 35 kg と半分以下になっており、飛行高度向上（第２次 22 m →第３次 42 m）に大きく貢献しました。実フライトの極低温推進剤タンクに複合材タンクが使用されて空を飛んだ例としては世界初かつ原稿執筆時点（2018 年８月）でも世界唯一であり、複合材タンク開発の大きな金字塔です。

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宇 宙 科 学 最前線の使用を考えると致命的なため、型の整面や洗浄方法を見直す、電鋳時の電圧パターンを変える等々して試作を繰り返し、メーカーの努力もあって何とか解決することが出来ました。現時点でニッケル製直径 1,200 mm・長
さ 800 mm の俵型、平均的な厚さは 100 µm
程度のライナー（図３参照）で、ヘリウムガスを用いたリーク試験（ヘリウムリークディテク
ターというごくわずかなヘリウムガスを検出できる装置を使用）で漏れが検出されない試作品が完成する段階まで進んでいます。この試作ライナーに複合材を成形すれば一応のタンクは出来上がりですが、この先にも色々な技
術的課題が残っています。例えばライナー厚
図２ 2009 年２月に能代多目的実験場（現能代ロケット実験場）で実施した樹脂ライナー
さは現在100 µm 程度なのを軽量化のためリー複合材タンク液体水素充填加圧試験準備中の一風景、左側の薄緑フィルムで覆われクを止められる最低限の厚さ、可能なら 20 ～た銀色の物体が断熱材施工された樹脂ライナー複合材タンク。（筆者撮影）
50 µm 程度にまで落とし込んでいきたいと考えていますが、どこまで薄くしてガスバリア性が確保できき問題解決に大いに役立つため、開発において大きなア
るか、また薄くした際にどれだけの繰り返し使用に耐え
ドバンテージであり、毎回協力していただいた ISAS 職られるかは今後の試作とデータの蓄積が必要な部分です。
員の方々にはこの場を借りて深い感謝の意を表したいとまたフライトに使用するのであれば、タンク内部に飛行中思います。なお開発した液体水素タンクは 2011 年３月の推進薬の揺動を押さえるための板等を設置する必要が～ 2013 年３月に実施された高頻度再使用ロケット実験あり、これも製造時に大きな課題になります。当初はボト機第１次～第３次地上燃焼試験（FRV-1 ～ FRV-3）にルシップのように出来上がったタンク内に分解した内装品
おいて機体に搭載され、９回の地上燃焼試験を含む数十を外から組み立てていくことも考えていましたが、現在は回の繰り返し使用を経て問題は発生していません。一方型の中に組み立てた内装品を最初から埋め込んでおいてで樹脂ライナータンクには、ライナーが樹脂であるため電鋳を行うことを考えており、これについては今年度試作
酸化性・腐食性の強い推進薬は使えない、具体的には例を行う予定となっています。また現時点ではライナーの品
えば液体水素タンクには問題なく使えるが液体酸素タン
質確認のため別途作った型の上に電鋳でライナーを生成
クには使えない、という制約があり、これに対応するた
しリーク試験を実施していますが、将来的に製造プロセス
めに次の電鋳ライナータンクの開発に進んでいきます。
の管理でライナーのピンホール発生が抑制出来るようにな
電鋳ライナー複合材タンク（2008 〜）
れば、先に複合材殻を成形してそれを型として内部に電気メッキしてライナー付複合材タンクとすることで製造コ
最後に電鋳ライナー複合材タンクです。電鋳とは電気ストを大幅に抑えることが可能とも考えています。このよ鋳造の略で、電気メッキと同じ化学反応で金属を析出・
うに将来的な可能性を秘めた電鋳ライナー複合材タンク
生成する技術です。型上に金属を生成し、その後、型をの開発を進め、今後もロケットの軽量化に貢献していきた除去することを、特に電気メッキと区別して電気鋳造と呼いと考えています。
んでいます。この技術を用いてごく薄い金属皮膜を型上に生成してライナーとし、その上に複合材を成形した後、型を除去することでタンクとするもので、現在試作を進めている段階です。ライナーが金属製なので推進薬の腐食性等には強く、また金属製ではあっても極薄であるので複合材殻から剥がれようとする力は弱く熱収縮の問題にも対応しています。一般に電鋳は型の上に数ミリメートルから数センチメートル程度の金属を析出させ、その後型を除去（溶解）することで複雑な形状の中空構造物を作るのに用いられることが多いのですが、このタンクでは逆に回転楕円体等の比較的単純な形状の型の上に極薄の金属皮膜を生成することになります。
この際に苦労したのがガスバリア性で、やはり極薄の皮膜だと微小なピンホールが残りがちとなり、空気等では分からなくてもヘリ
ウムガスのような分子量の小さい気体だとわずかに漏れてくるということが起きます。これ
図３ 電鋳終了直後のまだ電解液で濡れているライナー（中央）、この後リーク試験等を実はヘリウムよりも更に分子量の小さい水素で施（2018 年２月撮影。株式会社 NEGENT（現株式会社 IST）提供）

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ISAS

事

情

「はやぶさ２」着地点候補決定「はやぶさ２」は順調にリュウグウの観測を続けています。 通 常 は ホ ー ム
ポジション（あるいは BOX-A）と呼ばれる高度 20 km 付

図１2018 年 8 月 17 日に行われた LSS 会合の集合写真。

近から観測を行っています。初めての高度を下げる運用

質を持つ物質が混ざっていることが分かりました。さらは、7 月 20 〜 21 日に行われました。BOX-C 運用とに、場所ごとに大きく違うことはないということも分か呼ばれるもので、ホームポジションから降下し、高度６りました。これは、表面のどこからサンプルを採取してkm くらいまでに達しました。また、8 月 1 日には高度も、リュウグウ全体を代表する物質が得られるというこ

５km ほどの中高度運用を行いました。そして、８月６日とを意味しています。つまり、科学的な観点からは、タッからはリュウグウの重力を計測するための降下運用を行

チダウンを行う場所に特に制約はないことになります。

い、８月７日に高度 851 ｍまでリュウグウに接近しまし今回、LSS において特に難しかった点は、リュウグウ

た。
（注：BOX-C 運用と中高度運用は高度的には似ていが多数のボルダーで覆われていることでした。可能ならますが、航法誘導の方式が異なるので呼び分けています。
）

ば直径 100 ｍの領域で平らでかつ大きなボルダーが無探査機運用においては、可能な限り搭載機器による観い場所を選びたいのですが、表面全体を見渡してもその測も行っています。観測によってリュウグウの全体形状

ような場所は見当たりません。それで、最もボルダーがや表面地形の特徴だけでなく、温度分布やその変化、可少なそうなところをいくつか選び、タッチダウン候補地

視光・近赤外線による表面物質のスペクトルの特徴など点としました。MASCOT や MINERVA-II についても、も分かってきました。観測データは、小惑星そして惑星

それぞれの条件を考慮して着地点が選ばれました。

の理解へ大きな貢献をすることでしょう。それと同時に、着地点候補が決まると、スケジュールも検討できま

これらのデータを使って、どこに着地するのかの検討もす。８月の時点で決まったスケジュールでは、まず９進められました。

月 11 〜 12 日にタッチダウンに向けた 1 回目のリハー

着地点を決めることを Landing Site Selection（略サル降下を行います。そして、９月 20 〜 21 日にはして LSS）と呼びます。LSS は探査機本体がタッチダ

MINERVA-II1（３機の MINERVA のうちペアになってウンする場所だけでなく、小型ローバ MINERVA-II や小いる２機）を、10 月２〜４日には MASCOT を表面に型着陸機 MASCOT の着地点も選定します。まずは、日降ろす運用を行います。その後、２回目のリハーサル降

本側と MASCOT チーム（メンバーは主にヨーロッパの下を 10 月中旬に行い、１回目のタッチダウンが 10 月

国より）がそれぞれ着地点を検討しました。そして、８下旬という予定になりました。

月 17 日に日本および海外のメンバーが相模原に集まり、

ここで、1 回目のリハーサル降下が非常に重要になり最終的な議論を行って着地点の候補を決めました（図１）。

ます。リハーサル降下では、タッチダウン候補地点上空

決まった着地点候補を図２に示します。タッチダウン、

数十メートルまで降下して、その表面の様子を詳しく調MASCOT、MINERVA-II がうまく手分けして探査する

べます。これで、安全にタッチダウンができるかどうか

ように場所が選ばれました。

を判断するわけです。リュウグウというボルダーだらけ

着地点を選ぶ条件は、まずは安全性です。これは、表の天体にいかにして確実にタッチダウンするか、それが面が平らで障害となるボルダー（岩塊）がないという条

今後の運用の焦点となります。もちろん、「はやぶさ」初件です。さらに、探査機の姿勢条件やリュウグウ表面の号機では失敗してしまった小型ローバ・小型着陸機を確

温度条件、日照条件、探査機の運用性などが考慮されま

実にリュウグウ表面に届けることも重要です。

す。また、科学的な検討も重要です。これまで得られた観測データを総合すると、リュウグウの表面は異なる性

いよいよミッションの最初の山場にむけて緊張が高まってきました。

（吉川 真）
図２

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着地点候補。L08 と示された領域 が タッチ ダ ウン の 候 補 地 で、
L07とM04 がバックアップとして選ばれた候補地である。MA-9が MASCOT の 着 地 予 定 領 域、N6 が MINERVA-II1 の着地予定領域になる。
（©JAXA、東京大学、高知大学、立教大学、名古屋
大学、千葉工業大学、明治大学、
会津大学、産業技術総合研究所）

BepiColombo「みお」のMPOとの結合「みお」(MMO) は打上げに向けて８月 20 日から８月22 日にかけて MPO と機械的・電気的に結合されました。
「みお」は７月２日に MOSIF の一部である MOSIF frameと機械的・電気的に結合されましたが、その後試験ケー
ブルを用いて、「みお」と MPO との間の電気的インター
フェースの健全性確認や、全モジュールを電気的に組み合わせたシステム電気試験、打上げ手順の検証のためのカウ
ントダウンリハーサル電気試験が行われてきました。
電 気 試 験 後、MPO へ の 太 陽 電 池 取 付、 多 層 断 熱 材
MLI の取付などの作業が行われ、MPO の準備が整った
ところで「みお」と MPO との結合が行われました。
結合作業は Thales Alenia Italia のチームにより実施

８月 20 日に行われた「みお」と MPO の結合作業の様子。

確認されました。

されました。
「みお」用の治具を使った作業もありました

MPO、MTM の太陽電池パネルは探査機とは別に折りが、一連の作業はスムースに運び、問題なく無事に終了

たたまれて搬入され、クリーンルームで展開されて探査しました。MPO と「みお」の間の間隔が狭く機械的結合機と結合されます。探査機と結合した後一旦折りたたん作業を実施するにはアクセス性がとても悪いため、大変で展開試験を行い、再び折りたたんで最終的な打上げ前だったと思います。背が高くて腕の長い作業員が活躍しの状態にされます。太陽電池パネルの展開は重力の影響ていました。Thales Alenia Italia のチームには小柄な人をキャンセルするためにパネルを吊り上げる治具を使用もいて、作業によって使い分けているのかもしれません。

します。MTM の太陽電池パネルは 14 ｍもあるため、８月 20 日にクレーンを使って「みお」を吊り上げてこの吊り上げ治具は巨大なものです。

MPO の上に降ろし、機械的に結合する作業、８月 21「みお」はこの後 MPO に結合された状態で MTM と日にコネクタ嵌合などの電気的結合作業が行われ、８月

ともに推進剤充塡作業が行われます。

22 日には MPO と「みお」に火を入れて「みお」との電気的チェックと「みお」の動作確認が行われ健全性が（小川 博之）最新情報は「みお」プロジェクトホームページに掲載されています。
http://www.stp.isas.jaxa.jp/mercury/index-j.html

第17回「君が作る宇宙ミッション（きみっしょん）」開催
７月 30 日から８月３日にかけて、高校生向け体験型イベント「君が作る宇宙ミッション（きみっしょん）」を相模
原キャンパスにて開催しました。きみっしょんでは、「自ら考え、自ら決定し、
自ら作業する」を理念として掲げており、高校生が主体的に宇宙ミッションの立案・検討を行います。
今年は、課題作文で選抜された高校生 18 名が３班に分かれ、総勢 34 名の大学院生のサポートのもと、ミッションにおける目的・手段・実現可能性等について検討しました。今回は、特に「定量評価」に力を入れ、実現

第 17 回きみっしょん参加者（赤ストラップ）とスタッフ（それ以外）。

可能性の検討について熱い議論が繰り広げられました。

の進路相談の場として「座談会」を設けました。普段関

８月２日の夕方に行われた最終発表会では、多くの職わることのない大学院生や若手研究者との交流は、高校員・研究員の方々にご参加いただき、時間が足りないほ生たちが進路を考える上で大いに参考になったはずです。

どに活発な議論が行われました。プロの研究者の方々か

一方で、運営に携わっている大学院生にとってもきみっら鋭い指摘を受けたり、貴重なアドバイスをいただいた

しょんは大きな刺激になりました。私個人としては、普段

りと高校生たちは強い刺激を受けたことと思います。

関わりのなかった大学院生や職員、研究者の方々と一緒に

きみっしょんでは、高校生の進路選択の幅を広げるこ

一つの企画を運営するというのは新鮮であり、研究と両立とを目的にミッション作成以外にも様々なイベントを企しながらの準備には骨が折れましたが、非常に充実した時

画しています。今年は、運用中の「はやぶさ２」の管制間を過ごすことができました。企画会議や事前準備で生ま室を見学したり、SLIM（小型月着陸実証機）プロジェ

れる他愛もない会話や他分野の研究の話は、どれも刺激

クトの澤井 秀次郎教授から衛星開発や自身の関わったプ的で、自分の視野を広げることにつながったと思います。

ロジェクトに関する講義を受けたりと現場の雰囲気を感

最後に、きみっしょんの実施・運営にご協力いただきじられるような企画を実施しました。また、大学院生やました皆様に御礼申し上げます。今後のきみっしょんに

若手研究者の研究を紹介する「院生ミニ講演」や高校生もご期待ください。

（小野寺 圭祐）

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ISAS

事

情

「平成29年度公募型小型計画・宇宙科学ミッションコンセプト提案」の結果について
平成 29 年９月 10 日に公募を開始した「平成 29 年

紫外線分光撮像観測により太陽大気と太陽風の形成およ度公募型小型計画・宇宙科学ミッションコンセプト提案」

び太陽フレアーのもととなる太陽大気の不安定性発生の公募は、平成 30 年１月 29 日に応募を締めきり６件のメカニズムの理解をめざす Solar-C_EUVST、広視野Ｘ

応募がありました。宇宙科学研究所は提案の評価を宇宙線望遠鏡と赤外線フォローアップ望遠鏡で遠方宇宙での理学委員会と宇宙工学委員会に依頼し、２つの委員会はγ線バーストと重力波対応天体の早期検出と位置同定を合同で「公募型小型・評価審査小委員会」を設置しました。

めざす HiZ-GUNDAM 計画です。今後、両提案に対して小委員会の評価結果は平成 30 年７月２日の宇宙理学工

アイデア実現加速プロセス (Pre-PhaseA1b) を実施し、学合同委員会に報告され、そこでの議論を経て承認され適切な時期にミッション定義フェーズ（Pre-Phase A2）

ました。７月４日に両委員会から宇宙科学研究所に送らに進んでよいかの審査（プリプロジェクト候補選定審査）

れた審査結果の答申を検討した結果、宇宙科学研究所はを実施する予定です。
「公募型小型・評価審査小委員会」

答申内容を研究所としての審査の結論とすることとし、には、大変な労力をかけて厳正なる審査をしていただき

７月 18 日に提案のあったワーキンググループに結果をました。小委員会委員および小委員会から評価を委託さ通知しました。次のフェーズに進むことのできる提案は、れた外部委員の皆様に深く感謝いたします。（満田 和久）

平成30年度第一次気球実験
平成 30 年度第一次気球実験は６月 18 日から８月「マルチクロックトレーサーによる大気年代の高精度化」実

10 日の予定で実施されました。本年度の国内気球実験

験の放球作業を開始しましたが、気球へのヘリウムガス注

では、理学観測３実験と工学実証１実験を実施すること

入直前になっても地上風が弱まらず安全な放球ができないが計画されました。

という判断で実施を断念することとなりました。その後も地

６月 25 日に高層風の状態の確認と追尾受信システムの上気象および高層風の状況は改善せず、８月６日に第一次気健全性確認のために測風ゴム気球を放球して放球準備を整球実験での全実験の実施を見送ることとなりました。本年え、その後各実験ともにほぼ予定通りに実験準備を完了し度実施できなかった各実験の取扱いについては、今後来年たところですが、今年の北海道は７月上旬にまるで梅雨のよ

度以降の大気球実験の選定の中で議論することとなります。

うな天候不順に見舞われ、またジェット気流が 7 月中旬か

今年度は４〜５月にオーストラリアでの気球実験を実ら下旬まで大きく南向した状態となり、放球機会を見出せな施したため、北海道大樹町では今回の夏の実験のみとない状況が続きました。ようやく８月１日早朝に放球可能な高りました。ご協力いただいた関係者の皆様に深く感謝い

層風の状況となり、その高層風状況に最も適した B18-05

たします。

訃

（吉田 哲也）報

大島 耕一 宇宙研名誉教授（享年 90 歳）におかれま

高柳 和夫 宇宙研名誉教授（享年 91 歳）におかれま

しては、平成 30 年８月５日（日）にご逝去されました。

しては、
平成 30 年８月 18 日（土）にご逝去されました。

大島 耕一先生は、昭和 32 年に東京大学理工学研

高柳 和夫先生は、ISAS の前身、東京大学宇宙航究所に赴任されて以来、一貫して同じ処で研究と教空研究所が設立された直後に着任された数少ないス

育に従事された。研究分野は、実験と理論の両面にタッフの一人である。先生のご専門は原子分子物理

わたる流体物理の基礎的研究、波動伝播の研究、さ学、特に原子衝突を対象とするものであった。これ

らに宇宙開発の要請に応えた宇宙環境制御法の研究

は基礎物理学の一部であるが、広く天文学、宇宙科学、まで、国内外の学界において常に指導的役割を果た

地球惑星科学などの基礎をなすものでもある。先生されてきた。特に多様な風洞装置や衝撃破管の開発

は戦後の日本において、この分野を独力で立ち上げ、に携わり、これを駆使して数々の先駆的な研究を行っ

大きなグループに育て上げた。また先生は宇航研がたこと、宇宙環境制御法という新しい技術分野の基ISAS になるまでの様々なプロセスにおいて、その都礎を確立したことなどが挙げられる。晩年は数値流度重要な役割を果たしてきた。その意味で、先生は体力学の発展に注力された。

ISAS の歴史の重要な一部である。

（小林 康徳）（市川 行和）お二方のご生前のご功績を偲び、心からご冥福をお祈り申し上げます。
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ISASニュース 2018. 9

No.450連載

第６回

ます。 殿、お宝をいただきます。
リュウグウの乙姫殿、お宝をいただきリュウグウの乙姫上

近日 参

近日 参上 「はやぶさ２」「はやぶさ２」「はやぶさ２」

H AY A B U S

A2す。

殿、お宝をいただきま

リュウグウの乙姫

近日 参上
H AY A B U S

A2

H AY A B U S A 2

距離計測を拒むリュウグウ「はやぶさ２」は、最終的に 2018 年６月 27 日に小惑
星から 20 km の地点で、相対速度を０として小惑星到着となったわけですが、その直前のアプローチフェーズ運用においては LIDAR（LIght Detection And Ranging）と呼ばれるレーザ距離計を用いて、到着の５日前からリュウ
グウとの相対距離を計測しようと、毎日試みていました。
LIDAR は小惑星との測距を行うセンサで、科学観測機器であると共に、タッチダウンなどの小惑星近傍運用における航法誘導制御に用いる重要な航法機器です。軌道決定や画像航法によってリュウグウとの距離は推定可能とはいえ、実際に１m 以下の精度で相対距離が計測できる
ことは航法において大きな意味を持ちます。我々は測距の成功を期待しながら毎日の運用で LIDAR の起動プロセスを繰り返しました。到着前にそれなりの余裕をもって測距ができるだろうと期待していましたが、実は全く測距ができず、何とか成功したのは到着を宣言した日の前日でした。
その後センサ設定値の調整を実施して、最終的には測距成
功率がほぼ 100％になったのですが、測距に苦労した原因は、リュウグウが黒く、表面反射率が低いために、想像以上に
LIDAR からリュウグウに照射したレーザ光の反射強度が低く、当初設定していた LIDAR のノイズ閾値などの設定値を再検討する必要に迫られたためでした。測距が困難な要因は表面反射率以外に、表面の凸凹の程度、リュウグウがコマのような形をしていることに起因するレーザが当たる斜面の傾きなどが図

小惑星との距離約22kmで初めてLIDAR測距が成功した瞬間（縦軸：測距値）。最初は測距のための設定値を調整していて、なかなか成功せず正しくない値が得られている。測距値が22kmとなったところが測距に成功した瞬間である。距離計測成功後に距離の値がゼロになっているところがあるが、これは計測ができなかったことを示している。このような距離計測ができないということがほぼなくなるように、LIDARの設定値を調整した。

関係していることが後の解析で明らかになってきています。
到着以降に続く、高度 6.5 km まで降下して高度維持をする中高度観測運用、高度 851 ｍまで自由落下で降下して重力を計測する重力計測降下運用においても LIDAR 測
距はリュウグウの「気まぐれ」に対し更なる工夫を必要としましたが、最終的にタッチダウンのための測距の目途を立てることができています。このセンサを活用して信頼性の高いタッチダウンを目指したいと思います。
「はやぶさ２」AOCS 担当 照井 冬人（てるい ふゆと）小惑星リュウグウの形状モデル「はやぶさ２」の形状モデルチームでは、ONC-T（望遠の光学航法カメラ）で撮影した画像などをもとに、リュウ
グウの三次元形状を計測して、形状モデルを作成します。
リュウグウの形状は、小惑星の成因や進化を考える上で基本的な情報であると共に、探査機の運用のためにも使われる、理学的にも工学的にも非常に重要な情報です。
われわれ形状モデルチームでは、２つの異なった方法で形状モデルを作成することにしています。１つ目の方法は、Structure-from-Motion（SfM）と呼ばれるステレオ視の手法の一種です。最近よく見かける、ドローンからの空撮の映像から地形や建物の形を復元するのにも同種の手法が用いられています。もう１つの方法は、Stereophotoclinometry（SPC）と呼ばれるもので、ステレオ視に加えて地形の凹凸と照明条件の兼ね合わせで生じる陰影情報も利用します。
「はやぶさ」ミッションでの小惑星イトカワの形状推定を始め、多数の探査ミッションで使用された実績があります。
本稿執筆時点では、リュウグウへの到着後の最初の観測データ（主に高度 20 km から撮影された画像）を用いた形状の解析が終了しています。幸いにして２つの方法

図リュウグウの形状モデル。左が SfM、右が SPC で作成したもの。
（© 会津大学、神戸大学、JAXA）

でほぼ同じ結果が得られており、正しくリュウグウの形状を復元できていることが確認できました。ポリゴンモ
デルの形で得られたリュウグウの三次元形状モデルを見ると、そろばんの珠のようなリュウグウの全体形状や、その表面にあるクレーターのような窪地、岩塊が再現できていることがわかります。今後、より高解像度の画像も取り込んで、詳細な形状モデルを作成していきます。
会津大学「はやぶさ２」形状モデルチーム 平田 成（ひらた なる）

ISASニュース 2018. 9

No.4507

宇宙エネルギー工学の今昔
JAXA 名誉教授

佐々木 進 （ささき すすむ）
宇宙エネルギーと言えば、皆さん何を連想しますか？

SPS 実証衛星のプロジェ

多くの人はいわゆる非科学的で怪しいスピリチュアルなクトの立ち上げに邁進しま“あれ”を思い浮かべるかもしれません。

した。最初は宇宙実験・観

ところで 1981 年に宇宙科学研究所が発足した当時、

測フリーフライヤー SFU、

宇宙工学の中に宇宙エネルギー工学という部門が発足しその後は国際宇宙ステーました。宇宙エネルギー工学というのは何とも漠としたション、大型衛星、最後は名称です。当時その部門の教授に就任されることになった

小型衛星での小型 SPS を

長友信人先生は所長の森 大吉郎先生にこの部門で何をや目指しましたが、苦節 20

れば良いか相談されました。答えは「君がやることが宇宙年、奮闘虚しく実現には至エネルギー工学である」という禅問答的なもので大いに面

り ま せ ん で し た。 た だ し食らわれたそうです。長友先生は 1970 年代に米国で盛SPSは未来志向の基礎研究

んに研究の行われた太陽発電衛星（SPS：Solar Powerの位置付けであったため、Satellite、宇宙空間で太陽エネルギーを用いて発電しそ

宇宙研のメインストリームの電力を地上に送る発電所システム）の構想に大変興味をのプロジェクト研究のよう持たれていたことから、SPS を宇宙エネルギー工学部門

な慌ただしさはありませんの研究の中心的な課題に据えられました。今では考えられでした。研究予算は小さくないようなおおらかな経緯ですね。

ても自由な発想で職員や学さて、当時私は惑星研究系の河島研究室で SPS とは直生、他機関の方々とともに研究を行うことができ、大変有接関係のない宇宙プラズマの実験室実験や宇宙実験をやっ

意義で楽しいものでした（写真）。宇宙研ではこのようなていましたが、1991年に縁があって長友先生の助教授と自由な基礎研究の割合がだんだん小さくなってきているよ

なりました。理学の宇宙プラズマ分野から工学の宇宙エネ

うに感じます。蟻の世界では 20% 程度がぶらぶらして（いルギー工学分野への鞍替えでとまどうこともありましたが、つの日か未来に役立つ基礎研究をして？）、組織の健全性

長友先生の指導を得て、それから退職までの20 年以上も宇を保っているようですが、宇宙研もその程度の割合で自由

宙エネルギー工学（SPS）の研究に携わることになりました。

な基礎研究ができるのが望ましいですね。宇宙エネルギー

SPS は全体システムとしては宇宙という枠に収まりき工学という部門名は個人的には好きな名前でしたが、残念れないエネルギーシステムである上、実用はかなり遠い将ながら2003年の組織変更で約20年の歴史を閉じました。

来のことと評価が定まっています。そのような途方もない

ただし、SPS の研究グループは現在も健在で今後ともそシステムの研究を、宇宙研の宇宙科学研究という枠の中での活動に期待しています。

実施するのはなかなか苦しいものがありました。長友先生

ところで冒頭に書いたように宇宙エネルギー工学部門には宇宙科学の枠を超えるために、宇宙科学分野以外の人たは、怪しい“あれ”の方面の宇宙エネルギーについての問ちも含んだグループを立ち上げ比較的近未来の SPS 実証

い合わせが時々ありました。目に見えない宇宙エネルギー

プラントの設計研究を実施されました。その活動はワーキ

は本当に実在するのですか？などです。このような異次元

ンググループから SPS 研究会を経て、現在の宇宙太陽発の問い合わせには正直困惑したものです。ところが退職の電学会に繋がりました。同じエネルギーシステムの将来構少し前あたりからなぜか“気功”に縁ができ、退職後は気想である核融合の場合は、名古屋大学プラズマ研究所が生功教室にも通うようになりました。気功を指導してくだ

みの親となり核融合研究所が生まれ、さらに ITER（国際さった先生は既に亡くなられましたが、その後も教室に通

熱核融合実験炉）に繋がっています。SPS の場合も学会のい続け、異分野での苦節 5 年、今では宇宙エネルギー（？）

活動が発展して、今後 SPS 研究所の設立、国際共同実験を使って、家族のちょっとした体調不良くらいは治せるよ

プロジェクト発足の経過をたどるかもしれません。

うになりました。ただしこれは本人の見立てですので、や

私自身は宇宙科学研究の枠内で実施可能な小規模なはり怪しい“あれ”なのかもしれません。

ISASニュース No.450 2018年9月号

ISSN 0285-2861

行／国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構
発行責任者／宇宙科学広報・普及主幹 生田 ちさと発

編集責任者／ ISAS ニュース編集委員長

宇宙科学研究所

山村 一誠〒 252-5210 神奈川県相模原市中央区由野台 3-1-1 TEL: 042-759-8008
本ニュースは、
インターネット（http://www.isas.jaxa.jp/）
でもご覧になれます。
デザイン制作協力／株式会社アドマス

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宇宙エネルギー工学部門で 1999
年頃製作された SPS 用トラス自動組み立てロボットと。長友先生
は一番右、筆者は最前列左。

ISASニュース 2018. 9

No.450編 集 後 記
台風が数多く、経験の無いコースをたどったり、異常に暑かったり、大変な８月でした。そんな中あきる野と能代の実験場にお邪魔しました。ご対応いただいた方に御礼申し上げます。
（石川 毅彦）＊本誌は再生紙（古 70％）、
植 物 油 イン キ を 使 用しています。