ISSN 0285-2861

JAXA宇宙科学研究所

2022

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News

No.498

高専／大学生も参画！観測ロケット打上げ成功！
発射点へと移動する観測ロケットS- 520 - 32 号機（下）とその打上げの瞬間（右）。
S- 520 - 32 号機は、2022 年 8 月11日に内之浦宇宙空間観測所から東南東に向けて打ち上げられました。当日の天候は晴れで、下の写真の中央上には満月に近い月が写っています。今回の打上げ実験で重要となる飛翔中のロケットの姿勢角は、
この月の光の入射方向や赤外線カメラで取得した地球の中心方向などを組み合わせて算出します。
（p 4 参照）

The Forefront of Space Science

SLIMの月面ピンポイント着陸技術
宇宙科学
SLIMプロジェクトチーム 石田 貴行（いしだ たかゆき）最前線伊藤 琢博（いとう たかひろ）
降りたい場所に降りる技術
21 世紀に入り、日本の「かぐや」をはじめとして月に関す

ポイント着陸技術について紹介します。

SLIMの目指す場所

る多くの高精度な科学データを得られるようになっていま

月の東側、赤道の少し南側に「神酒（みき）の海」があります。こうした科学データは月面着陸探査にパラダイムシフト

す。そこを拡大するとひときわ白く明るく見える直径 300 m

を起こしつつあります。すなわち、「降りられる場所に降り

ほ ど の クレ ー タ が あ り ま す（ 図 1）。 こ れ がSLIMの 目 指 する」探査から「降りたい場所に降りる」探査へのシフトです。

「SHIOLI＊」クレータです 。

これまでの着陸探査では地上の軌道決定結果などをもとに

SHIOLIは比較的新しく形成されたクレータであると考えら

着陸点へ誘導していましたが、この方式ではkmオーダの着れます。また、「かぐや」の観測データから、SHIOLIの放出物

陸誤差が生じます。結果として「それくらいの誤差が生じてにはカンラン石が多く含まれていることがわかっています。

も大丈夫な場所」として月の海などの比較的平坦で障害物のSLIMは着陸後、近赤外マルチバンド分光カメラを利用して、少ない場所に降りるのが一般的でした。しかし、これからのカンラン石の組成推定を試みます。カンラン石中の鉄とマグ

探査では険しい地形の場所にも安全に着陸できることが求めネシウムの比率は、マントルを作り出したマグマの海の組成

られ、一桁高い精度が必要となってきました。SLIMプロジェ

情報を反映していると考えられ、月形成時の材料やその後のクトではこれを実現するために長年ピンポイント着陸技術を進化を考える上で非常に重要なパラメータです。

開発してきました。その主なキー技術は、探査機の目である

一方で、科学者が観測したいクレータの放出物などの観測「画像照合航法」と、探査機の頭脳である「航法誘導制御」で対象は、一般的に工学の観点では近寄りたくない「障害物」

す。本稿ではSLIMが降りようとしている場所と、このピンとして認識されます。もし大きな石を踏んでしまったら安全＊ SLIM で実証を目指す高精度着陸技術は、月探査の新時代を切り開くことが期待されています。SLIM が、歴史のターニングポイントに挟まれる「栞（しおり）」となるよう願いを込めて、名付けました。
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目は航法カメラ、そして地図から探すのは探査機自身です。
画像照合航法は主に①クレータデータベース、②クレータ
抽出、③クレータマッチングという3つの要素で構成されます。
①クレータデータベースとは、地上で事前に用意するク
レータ地図です。SLIMは着陸の際画像照合航法を行う領域ごとに専用のクレータ地図を搭載しています。図 3 のように、かぐやなどから得たデータをもとに、クレータを抽出してデー
タベース化します。
②クレータの抽出には過去の月面探査機で観測した数多くのクレータ画像から主成分分析を用いて抽出した主成分ベク
トルをクレータのテンプレート画像として使い、テンプレート
マッチングする手法［1］を用います。着陸降下中にも航法カメラで撮像した画像から同じ手法でクレータを抽出します。この画像処理手法は画像の明るさの変動といったノイズに強く、かつ低計算量で処理時間も短いため、探査機への搭載に適し
図 1：SLIM着陸目標地点周辺のようす（3 km四方）。中央付近の明るいク
レータが「SHIOLI」。©SELENE/JAXAに着陸できない可能性があるからです。着陸後に放出物が観③抽出されたクレータはマッチング処理部［2］［3］に入力され、搭載されたクレータデータベース内で一致するパターン
を探索します。画像ではなくクレータの位置情報を用いて探測可能な視野範囲に十分あり、かつ着陸に適した安全な場索するため、精度を保ったまま少ない計算量で処理すること所、というのは限られています。こうした場所へ正確に降りが可能です。また、クレータの誤検出・未検出にも強い手法

るには高度な着陸技術が必要になります。

になっています。

どのように降りるか？
SLIMの着陸降下シーケンス

垂直降下の終盤には同じ航法カメラを用いて障害物検知［4］を行います。SLIMが安全に着陸するには高さ15 cm程度の大きさの石まで識別し、回避する必要がありますが、画像中の局

SLIMの着陸降下シーケンスを見てみましょう（図2）。SLIMは所的な明るさの変化を特徴量とすることで、そうした石を短1,000km近い距離を飛行しながら約 20 分間減速を続け、精度

時間で識別することが可能です。危険と識別された障害物の100m以内で着陸します。日本上空で例えると、北海道の新千分布から視野内で最も安全な着陸地点を自動で探索し、SLIM

歳空港を秒速約1. 7kmの速度（飛行機の数倍の速さ！）で出発

は月面へと降りていきます。

し、兵庫県の阪神甲子園球場内（100m以内）にピンポイント着

これらの画像処理技術は明治大学の鎌田 弘之教授、電気陸するイメージです。SLIMプロジェクトでは、減速を開始して通信大学の髙玉 圭樹教授、東京都立大学の小島 広久教授とから目標地点上空に探査機を誘導する段階を「動力降下フェー

ISASが長年かけて開発してきたものです。これらの技術がもズ」、続いて月面までの距離や速度をより正確に把握しながらうすぐSLIMミッションによって実用化されようとしています。

降下を継続し、軟着陸を行う段階を「垂直降下フェーズ」と呼んでいます。
SLIMのカギとなる技術をさらに掘り下げて見ていきましょう。

探査機のスマートな目、
画像照合航法・障害物検知

複数センサから現在の位置や速度を推定する「航法技術」
航法とは、自分の現在位置や速度などを正しく知る機能を指します。画像照合航法（カメラ）を通してSLIMは「ある瞬間の時刻」における位置情報を正確に知ることができます。SLIMの

もしあなたが地図を一枚だけ持って知らない町にいて、あカメラ（基軸方向と側面方向に2 台搭載）は機体に固定されてる場所へ行きたいとしたら、きっと自分の周りにある建物ないます。画像照合を行うにはどちらかのカメラを月面に対してどの目印が地図上のどこにあたるかを探すことで、自分がどこにいるか知ろうとするのではないでしょうか。これと同じことを月でやろう
とい うの が、SLIMのキー技術のひとつである「画像照合航法」
で す。SLIMの 場 合、
目印は月面上に無数に存在するクレータ、

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ています。

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図 2：SLIMの月着陸降下シーケンス。

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宇宙科学最前線

図 3：クレータデータベースとその元となるデータの一例。左から（a）数値地形モデル、（b）反射率マップ、（c）a,bを使って作成した模擬月面画像、（d）cから抽出したクレータの中心位置を示したデータベース。
©SELENE/JAXA

正対させて撮影する必要があります。ただ減速中は飛行制御

到達する最適経路をその場で計算し、計算した経路周辺で更に基づいて姿勢を決めるので、減速中はカメラが月面を向いなる微修正を行うことで、解決が図られています。再び車でているとは限りません。このため、減速を中断して機体を回転例えると、カーナビの道案内機能が「誘導」、ドライバーのハ

させて月面を撮影し、再度回転させて減速を再開する動作を

ンドルやアクセルの操作が「制御」に相当します。中でも道何回か繰り返す予定です（図 2）。ではカメラを使用できない期

案内機能に相当する「誘導則」の性能がカギであり、日本の間は、どのように自身の位置や速度を把握するのでしょうか？

大学研究者とISASが一体で研究に取り組んできました。

ここで活躍するのが「複合航法」と呼ばれる、複数のセンサ情報を統合処理して位置速度などを推定する演算技術です。

動力降下、垂直降下フェーズそれぞれに対して誘導則を構築しています。動力降下では、横浜国立大学の上野 誠也教

SLIMには、画像照合航法を行うカメラに加えて、機体の加授・樋口 丈浩准教授が主導される研究室との長年に渡る共減速を計測する「加速度計」が搭載されています。従って、画同研究を通じて築かれた「多項式誘導則」が搭載されていま

像照合航法が推定した「（ある瞬間時刻の）正確な位置情報」を起点として、その後は加速度計の「加減速情報」を積分するこす。多項式誘導則は、探査機が飛行する軌道を多項式（例：χ2 + 2χ+3 のように、数字と文字の足し算・掛け算からなるとで、探査機は常に高精度な位置速度を把握できます。また、式）で表現し、この軌道解をリアルタイムで計算する方式で月面との距離や速度を計測することが可能な「着陸レーダ」、

す。アポロ計画で採用された月降下誘導則にも通ずる手法で近距離での距離計測が得意な「レーザ測距計」、探査機の姿勢す。軌道が多項式で表現しやすい場合、つまり比較的長い距を計測する「恒星センサ」や「ジャイロセンサ」など、多数のセ離を長い時間かけて飛行するフェーズに適した誘導則と言えンサが搭載されています。高精度月着陸では、降下中の場面ます。一方、垂直降下フェーズでは、より短時間で大きな位に応じて、特徴が異なるセンサをいかに上手く使い分けて降

置修正を行う必要があること、これに伴い目標地点に辿り着下するのかがポイントです。

く軌道が必ずしも多項式で表現しきれない、曲がりくねりのその場で軌道を作り、目標地点へと導く「誘導制御技術」

ねた末、「自由落下」「水平位置修正」「鉛直減速」の 3 つのサブ誘導制御とは、自身の現在位置や速度と目標地点に到達するための経路（軌道）を比較し、ずれがなくなるように修正する機能を指します。高精度月着陸を達成するためには、画像照合航法からわかる位置誤差を修正する能力に加えて、燃料が枯渇しないうちに素早く降りることも大切です。
「精密に」フェーズの順に飛行するように区間を分割し（図 4）、各区間で生成した軌道を結合する方式を考案することで、解決しま
した。

終わりに
SLIMは、挑戦的かつ科学的価値の高いSHIOLIクレータに確かつ「素早く」到着し実に着陸するために、精度よく自分の位置を知る「スマートたいという相反するな目」と、目標地点への経路を自律的に導き出し飛行する「優要 望は、車 で 例えるれた頭脳」を併せ持った探査機です。世界でも例を見ない高と、全開アクセルor 急

精度月着陸の実現に向けて、チーム一丸となって奮闘していブレーキ の み を 用 いるところです。どうか応援のほど、宜しくお願い致します。

た 豪 快 な 運 転 で、目【参考文献】［1］ 岡田 怜史、中浜 優佳、森部 美沙子、他、主成分分析によるクレー
タ座標・サイズの検出とその評価、航空宇宙技術、Vol. 17 , pp. 61 67 , 2018［2］ 石井 晴之、村田 暁紀、上野 史、他、相似な三角形に基づくクレータマッチングによるSLIM 探査機の自己位置推定とその精度向上、
航空宇宙技術、Vol. 17 , pp. 69 - 78 , 2018［3］ 狩谷 和季、石田 貴行、澤井 秀次郎、他、高精度月着陸のためのクレータで構成する線分情報を用いた位置推定手法とその評価、航空
宇宙技術、Vol. 17 , pp. 79 – 87 , 2018［4］ 久我 共生、小島 広久、福田 盛介、小型月着陸機のための画像を用いた安全着陸領域識別に関する研究、日本航空宇宙学会論文集、Vol. 64 , No. 6 , pp. 303 – 309 , 2016

標 地 点 に ピタリ と 駐車するイメージです。
このような難易度の高 い 芸 当 が、SLIMの誘導制御には求められていました。
こ の 課 題 は、 現 在
図 4：SLIM垂直降下誘導則の概要。

大きい軌道になるなど、特有の配慮が必要でした。研究を重地点から目標地点に

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2022. 9No.4983

ISAS 事 情
観測ロケットS -520 - 32号機の打上げ
電離圏擾乱発生時の電子密度鉛直・水平構造の観測を目的としたS- 520 - 32号機は、2022年8 月11日の23:20（JST）にJAXA内之浦
宇宙空間観測所から打ち上げられました。
今号機には、大きく2つの特徴がありました。1つは、スマー
トフォンの位置情報アプリなどに用いられる全球測位衛星システ
ム（GNSS）を利用した、電離圏での全電子数観測（ロケット上でのGNSS-TEC）の実践です。GNSSを構成する数十基の人工衛星の各々からは複数の周波数の電波が送信されており、その伝搬経路の上の電子の存在により、ロケットに取り付けられた専用のアンテナへの到来時刻がずれます。そのずれを測定すること
で伝搬経路上の全電子数の推定が可能になり、さらにロケッ
ト飛翔中の様々な位置において測定することで、地上観測だけ
では得られない立体的な電離圏での電子密度構造を明らかすることが出来るのです。2つ目は、奈良工業高等専門学校、
ISASの大学院生やJAXA若手職員も研修生として参加しました（写真は筆
東北大学、富山県立大学、東者が実機の部品を目の前に研修生か
海大学、京都大学に所属の学らの質問に応じる様子）。

生さん達が自ら、それぞれ異なる5つの観測機器を設計・製造して行った実験であったということです。いずれもハード／ソフト
両面における既存の宇宙インフラとのコラボとも呼べるもので、前者はGNSSとロケット上でのGNSS-TEC観測、後者はJAXA職員
や関連会社さん（の知識や経験）と学生さん達との協働などがこれに該当します。
打上げの2 ヶ月前には、観測機器のロケットへの組込みとその機械的・電気的チェックを相模原キャンパスで実施しました。その後、満を持して7 月の打上げに臨んだつもりでしたが、その直前に技術的に確認すべき事象が検出されたため、改めて8 月の打上げを目指しました。電離圏の擾乱現象は、打上げ直前にならな
いと観測条件を満たしているかどうかが判らないため、その現象が発生し易い23: 00 ～ 24: 00の間、いつでも打上げが可能な状態
で待機しました。8 月8日の打上げ初日は期待した現象が発生しませんでしたが、幸いにも11日の23時過ぎに絶好の観測機会を得ることが出来ました。相模原キャンパスでは少し緊張気味であった学生さん達も、いざ打上げ！の時には自信に満ちた面持ちとなり、ロケットの飛翔中に送られて来る観測データを冷静に確認していました。比較的小規模でありながら、大型のロケットと殆ど変わらない運用体制を必要とする観測ロケットにおいて、次世代を担う学生さんが1人でも多く携わり、その実務を一部でも体験することの重要性を垣間見た気がします。
（増田 純一）2022年度気球実験
5月中旬から9 月初めまでを2022 年度気球実験の期間として設定し、大樹航空宇宙実験場での実験実施に臨みました。近年、地球温暖化の影響なのか、昔の典型的な描像とは全く異なる高層風が吹いて実験を実施できない日が頻発し、悩みの種となっています。しかし、今年は様々な工夫を取り入れることで、以下に述べる2回の飛翔を計画通りに実施することができました。
6 月6日に実施したB 22 - 07 実験は「新バラスト搭載法の飛翔試
験」を主目的としつつ、ピギーバックとして「極限環境ウイルス
DNAの成層圏曝露」、「高精度変位計測装置の実証」、「分散配置
9 軸姿勢ロガー群による飛翔中の気球各部の挙動測定」の3つの実験機器も搭載しました。実験方法の立案にあたっては、ポリエ
チレン製としては比較的小型（満膨張体積1万 5千立方メートル）の気球を用い、飛翔高度・時間などの要件を緩和することで、飛翔機会を得やすくしました。また、小型軽量化された 4 つの実験を混載することで、限られた飛翔機会から創出される科学成果の最大化を図りました。
7 月1日には「新型大気圏突入カプセルの飛行試験」を目的としたBS 22 - 07 実験を実施しました。前述のポリエチレン気球よりもさらに小型ながら飛翔機会を大幅に増やし得るゴム気球を用いることで、僅か 4日間という実験チームメンバーの短い現地滞在
期間中に準備から実験実施までを完遂することができました。
一方で、大型のポリエチレン気球（満膨張体積10 万立方メー
トル）を用い「火星探査用飛行機の高高度飛行試験」を目的とした

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B22 - 06 実験は、実施のための気象条件が厳しいこともあり、6 月上旬には準備を整えたものの実験期間中に飛翔機会を得られず、今年度の実 朝焼けのなか放球された大気球施を見送ることになりました。 B22-07号機。
大樹実験場での大型ポリエチレン気球の飛翔機会をいかにして増やしていくか検討を進めているところですが、実験をできるだけコンパクト化し飛翔機会を最大化できるよう実験を立案することも重要であると再認識させられました。
なお、気球実験は、最先端の宇宙科学研究の場であるとともに、若手や学生がミッション遂行の本番を経験できる貴重な機会
でもあります。今期も、JAXAに入ったばかりの新人を含む 9 名が短期研修などの目的で参加しました。今後も同様の取り組みを継続し、人材育成にも貢献していきます。
世界中で供給不足になっているヘリウムガスに関しては、今年の実験の必要量は確保できたものの、ロシア・ウクライナ情勢に伴い供給不足が一層深刻化しており、今後も先手を打って対応する必要があると考えています。
今年も新型コロナウイルス感染拡大防止策に努め、内外の関係者のご理解もいただくことで、実験を実施することができました。実験実施にご協力いただきました関係者の皆様に深く感謝します。
（福家 英之）NASA SLS Artemis I 打上げ延期
OMOTENASHI、EQUULEUS両探査機が搭載されたArtemis Iの打上げが8月29日21:33 ～ 23:33（日本時間）に予定されていたため、両探査機チームを始め、地上系・運用系の各担当者は夕刻からスタンバイしていました。打上げにあわせて「JAXAとみる、国際宇宙探査の夜明け」イベントも行われ＊、盛り上がっていたところでした。チームメンバーはNASA TVにて打上げカウントダウンの様子を見ていましたが、打上げに備えて冷却していた 4 つのエンジンのうちの1つが所定の温度範囲に入らず、21: 44に打上げ中止との発表がありました。
その後の調査で、これは温度センサの故障とわかり、実際にエンジンは冷えていることから、9 月3日（米国東海岸時間。日本
時間では 4日3:17）に再打上げ日が設定されました。事前には、「8 月29日の次の打上げ機会は 9 月2日または 5日（全て米国東海
岸時間）」と言われており、我々はこれら打上げ日については検討をしていたのですが、予期していない 9 月3日打上げとなったため、大変驚きました。打上げ日に応じて軌道が全く異なります
し、地上局の割り当て時間も異なります。従って、運用手順の細かいところが変わってきますし、担当者の勤務シフトも考え直さないといけません。関連部署とも連携し、様々な詳細検討を開始し、なんとか 3日の朝（日本時間）までに準備が整いました。
9 月4日は早朝の打上げのため、3日の深夜から準備を開始す
べくNASA TVを見ていたところ、今度は液体水素が漏れているので作業が中断しているとのこと。結局、水素漏れが止まらず、
今回も打上げ中止となりました。最新の情報では、次の打上げ日は 9 月27日(日本時間28日)となっています。
打上げが延期になったことは大変残念であり、またこれまで行って来た打上げ日に依存する多くの作業が無駄となってしまったことは悲しいのですが、打上げ直前までのリハーサルができ、しかも2回もできたことは大きな成果と言えるかも知れません。
OMOTENASHIとEQUULEUSは電源オフ状態で打ち上げられるので、打上げ約 4 時間後のロケットからの分離までは、我々は何もすることはないのですが、前日の過ごし方、厳しい運用に備えた
食料の買い出しなどは十分なリハーサルができました。一方で、プロジェクト室に集まった、大量の差し入れのお菓子を賞味期限までにいかに消費するかが喫緊の課題です。これからもご支援、よろしくお願いします。
（橋本 樹明、船瀬 龍）＊ 当日のアーカイブは右記でご覧になれます。 https://www.youtube.com/watch?v=GdPE39i6weo

第21回「君が作る宇宙ミッション（きみっしょん）」
開催
8 月1日から8 月5日の5日間、高校生向け体験型プログラム「君が作る宇宙ミッション」（きみっしょん）を開催いたしました。新型
コロナウイルスの影響で一昨年度は中止、昨年度はオンラインということで今年度こそは、と現地での開催を目指して準備してきましたが、7 月に入ってからの感染急拡大によりやむなくオンライ

ご参加いただき、活発な議論が行われました。JAXA研究者の方々から貴重な意見をいただき、高校生たちは多くの学びや刺激を得たことと思います。
きみっしょんでは、高校生の進路選択の幅を広げることを目的に、ミッション作成以外にも様々なイベントを実施しています。

ンでの開催となりました。
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。また、今年度はコンセプトを「宇宙に挑む初めの一歩」と定め、きみっしょんで高校生に一歩を踏み出してもらいたいという想いのもと、大学院生スタッフは準備を進めました。
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、約50 名の院生のサポートを受けて、ミッションの背景・目的・実現
手段等について検討しました。最終的に生命探査ミッション、月居住ミッション、系外惑星観測・探査ミッションと高校生ならではの柔 軟な発 想と頑張りにより、魅力的なミッションが3つ提案されました。
8 月5日の昼に行われた最終発表会
では、多くの職員や大 学院 生の方々に高校生とスタッフ全員で写真撮影。

成に関する講義、尾崎 直哉特任助教と兵頭 龍樹国際トップヤングフェローによるミッション作成における理学と工学の関わり合
いに関する講義を実施しました。また、大学院生の研究を紹介する「院生講義」を実施しました。実際に進行中のプロジェクトについてもお話ししてくださり、高校生たち（大学院生スタッフも）の目も輝いていました。また、普段関わることのない大学院生や研究者との交流は、高校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。
一方で、運営に携わった私たち大学院生にとっても、きみっ
しょんは大きな刺激になりました。高校生への指導を通して、自身の研究を振り返る良い機会になったと思います。また、高校生のパワーに感化され、多くのスタッフがもっと自分も頑張ろうと思ったようです。きみっしょんスタッフの今後の研究活動にも、皆さまご期待ください。
最後に、きみっしょんの運営・開催にご協力いただいた皆様に御礼申し上げます。ありがとうございました。
（第 21回きみっしょん事務局長 杉浦 圭佑）～松本 敏雄名誉教授の叙位・叙勲～

今年度は、「DESTINY+」PM、高島 健教授による宇宙ミッション作

8 月号で訃報をお伝えしました松本敏雄名誉教授に、生前の功績を称え、「従四位 瑞宝中綬章」が授与されましたのでお知らせします。
（科学推進部）ISASニュース

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銀河を
吹き渡る
風をみる 5

連載

第回

XRISMでの衛星運用準備活動

衛星シミュレータ。一番左は、衛星シミュレータにコマンドを送信する端末。一番右が衛星シミュレータの本体ハードはごく普通のパソコンです。

ジェクトレベルでの国際協力となっていることを踏まえ、NASAの運用担当エンジニアにこの運用計画書をレビューしXRISMプロジェクトでは、ASTRO-H「ひとみ」衛星の運用中に異常事象を起こしたことからの教訓として、「運用準備」の活動にプロジェクトの初期の段階から力を入れてきました。これまでの宇宙研の科学衛星では、「運用準備」と銘打った活動はあまりなかったかもしれません。昨今、開発するシステムが大きく、複雑になり、設計・開発・運用を分業せざるを得ない状況です。そのため下手をすると、設計・開発したシステムは、運用できないシステムだったということが起こりかねません。そうならないように、設計段階で、運用のことを考慮した設計になっているか、設計ではどういう運用を想定しそれは無理なく運用できるか、を確認する必要があります。また、開発試験段階では、ミッション達成に対して制約が発生していないかを確認し、「ヒト」が運用を行えるように準備を行うという「運用準備」
活動が不可欠です。ちなみに、科学衛星だけでなく、JAXA
全体でもこの「運用準備」の重要性が認識され、2020 年 3 月に「運用準備標準（JERG- 2 - 701：一般公開）」という文書が制定されています。
さて、ここからはXRISMでの運用準備活動を振り返ってみたいと思います。まず、最初は、「運用コンセプト」の制定です。これは、システム要求の前提となっている運用方
針の大枠をまとめたものになります。運用コンセプトの中で、「科学運用」についても「科学運用準備」として、前もって行なっていくプロジェクト計画としています。
（「科学運
用」、
「科学運用準備」については後日、この連載で紹介予定です。）「運用コンセプト」制定の次に行ったのが、「XRISM運用計画書」の作成です。ASTRO-HのリカバリーミッションでもあるXRISMでは、衛星システムの設計は基本的にはASTRO-Hの そ れ を 踏 襲 し ま す。 そ こ で、ASTRO-Hの 運 用シナリオ
を改めて見直して、XRISMではどういう運用を行う計画なのかを明文化しました。併せて、初期段階の運用方針、異常発生時の対処方針、運用体制の方針をまとめ、総括PDR（Preliminary Design Review）時 点 で、初 版 の「XRISM運 用計画書」を制定しました。また、XRISMでは、NASAがプロ

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ISASニュース

2022. 9No.498ていただきました。
続いて、運用計画書をもとに、運用の成立性を確認する
運用設計解析を衛星システムメーカーに行ってもらい、衛星運用文書の作成に入りました。衛星運用文書は衛星シス
テムメーカーが取りまとめます。が、ミッション機器サブシステムについては、ミッション機器チームに協力してもらい、JAXAが取りまとめ、源泉文書を作成します。また、運用に関して、衛星運用チームが実際に行う手順を、衛星運用マニュアルという文書にまとめます。現在、これらの文書作成、整備という作業を行うとともに、運用者が確実に運用できるような訓練計画、リハーサル計画の策定を、進めているところです。
XRISMでは、安全、確実な運用を行えるように、地上の運用システムに新たにいくつかの機能を導入しました。そのうちの 2 つを紹介したいと思います。
1 つ目は、衛星シミュレータです。この衛星シミュレータ
は、衛星搭載計算機である、データ処理系と姿勢軌道制御
系の計算機を模擬し、同じソフトウェアが動くようにしたものです。初期のクリティカル運用のリハーサル（緊急事態のシミュレーションも可能）に活用するとともに、総合運用性試験での運用成立性の確認、運用チームの訓練に使用する予定で、さまざまなシナリオの準備を進めているところです。
もう 1 つは、衛星自動監視システムです。衛星の異常を即座に判定できるものです。宇宙研の衛星に共通のソフトウェアとして、すでに現行の衛星にも使用されていますが、
XRISM用に、監視ルールを整備し、衛星総合試験（電気試験、熱真空試験）で使用しながら、監視ルールをブラッシュ
アップしているところです。
打上げまでは、文書用意、訓練、リハーサルとハードな「運用準備」活動が続きます。それで、打上げ後は余裕を持って、安全確実な「運用」を実施できればと考えています。


XRISMプロジェクト 運用マネージャ：
渡辺伸（わたなべ しん）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 ―NTCにおける実験の様子（大学と宇宙科学研究所の共同で、大気利用による再使用ロケットの高性能化に関する実験を実施しています）。

NTC敷地の北側では、1975年から液酸・液水エンジンの研究開発が開始され、その基礎実験を行うために極低温推進剤

第 7 回

試験棟が設置されました。ここでは、推力7 ～ 10 t液酸・液水
ロケットエンジンを構成するターボポンプやガスジェネレータ
等の機器開発試験が行われました。開発した機器は、エンジン
システムとして組み上げられ、最終的にタンクシステムと組み実験専門職人の住処：
能代ロケット実験場合わせたステージ燃焼試験までNTCで実施されています。極低温推進剤試験棟は老朽化したため、2011年から2015年にかけて段階的に更新を実施し、現在では、液化水素、液化酸素、高能代ロケット実験場（NTC）は、内之浦宇宙空間観測所から打圧水素ガス、高圧酸素ガスを利用可能な汎用実験設備としてち上げられるロケットで使われる各種固体ロケットモータの地再整備されました。液化水素の供給源としては、容量30m 3 の上燃焼試験を行うことを目的として1962年に開設された実験

液化水素貯槽が設置されています。本貯槽には常時液化水素場です。以降、観測ロケット、ラムダロケット、ミューロケッ

を貯蔵しており、任意のタイミングでユーザーに液化水素を供

ト、イプシロンロケットの開発試験を通じて、日本の宇宙科学

給可能な状態を維持しています。貯槽付属の蒸発器によって最ロケットの発展に寄与してきました。秋田県能代市浅内の日本

大 0.3MPaまで液化水素を加圧し、1時間あたり最大20 , 000L

海に面した南北に細長い敷地（南北 430m、東西167m）の中央の液化水素を送液することができます。また、液化水素を最部には、固体ロケットモータの地上燃焼試験に必要な設備とし

大93MPaまで昇圧し、供給するポンプ設備も付帯しています。

て、大気燃焼試験棟、真空燃焼試験棟、冷却水供給設備、火2019年には液化水素貯槽を拡張して大規模水素供給技術実証

薬庫が設置されています。このうち大気燃焼試験棟は、推力用試験設備が整備され、様々な液体水素供給技術試験に活用

500 tまでの固体ロケットモータを試験可能な設備として整備さされています。

れています。真空燃焼試験棟は、推力150 tまでの固体ロケット
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NTCは、真空燃焼試験棟や大規模水素供給技術実証用試験

モータの真空燃焼試験に対応し、棟内には内容積 475m の大設備など、日本ではここにしかないユニークな設備があり、型真空槽と15t天井走行クレーン2基が設置されています。NTC

さらに比較的市街地の近くにあるにも関わらず、最大 1km保では、これらの固体ロケットモータ地上燃焼試験設備を定期的

安距離を確保できるという安全面での特長が多方面で認識さな点検、メンテナンスによって丁寧に維持管理しており、最近れるようになり、これによって、NTCにおける実験の数が年々ではスペースワン社のカイロスロケットなど、民間ロケットの開増加傾向にあります。NTCの運営に関しては、5 名の常勤職発にも大きく貢献しています。また、固体ロケットの開発試験員に加え、宇宙科学研究所の専門・基盤技術グループ、研究がない期間には、大型真空槽の低圧環境を利用する基礎実験な系、および研究開発部門のNTC併任者による体制をとり、各どにも柔軟に対応しています。

実験における安全講習や環境教育の徹底、用水、電力設備、計測・通信機器といった実験環境の整備など、エリア管理業
務を遂行しています。
最後に、JAXA外の大学や企業がNTCでの試験実施を要望す
る場合の手続きを簡単にご説明します。まず、宇宙科学研究所との間で共同研究契約を締結していただく必要があります。試験内容によっては高圧ガス設備の変更工事が必要になる場合もあり、NTC職員が法令に基づく諸手続きを担当します。その後、試験計画について宇宙科学研究所の安全審査を受け、プログラ
ム会議において他計画との干渉がないことを確認の上、試験実施が承認される流れになっています。一連の手続きには通常2～ 3 ヶ月かかりますが、JAXA職員がしっかりサポートしますの

NTC南側より、真空燃焼試験棟（右）と再使用ロケット離着陸場（手前）、
水素試験エリア（奥）を望む。

で、お気軽にご相談ください。
問い合わせ窓口：NTC所長 小林 弘明（こばやし ひろあき）

ISASニュース

2022. 9No.4987

宇宙・夢・人S p a c e

H u m a n

D r e a m

学際科学研究系 助教

水村 好貴（みずむら よしたか）

1985 年、埼玉県生まれ。東海大学大学院総合理
工学研究科博士課程修了。博士（理学）。京都大学大学院理学研究科研究員、京都大学宇宙総合学
研究ユニット特定助教などを経て、2019 年より現職。専門はガンマ線天文学。

気球実験は宇宙への扉
その障壁を下げたい
MeV ガンマ線天文学を開拓する
── 2019 年、宇宙研に着任されました。それ以前は？

球からのガス排気とおもりの投下によって、どの風にどの程度乗るかを調整して飛翔航跡を制御します。十分な観測時間の確保や安全な飛翔と確実な装置回収には、高層風の状態がとても博士号の取得前に京都大学大学院理学研究科の教務補佐員に重要になります。地上気象と高層気象の予報を元に、いつが最着任し、それから 7 年 8 ヶ月で京都大学の 9 つの任期制ポスト適な放球で、どう飛翔すべきかを、保安と科学成果創出機会のを経験して、10 回目の着任で宇宙研に来ました。「研究者歴 1

最大化の両面で設計し制御するのが、私の主な役割です。

桁年、着任回数 2 桁」という経歴を持つ人は、あまりいないの── 運用に携わって感じたことはありますか？

ではないでしょうか。落ち着かず不安にもなりましたが、所属気球実験は宇宙への扉だと思います。しかし、人工衛星などにが変わっても自分の研究の柱であるガンマ線天文学に関わって搭載する場合より実験装置への制約が緩いとはいえ、私が苦労しいられたのは幸いでした。

たように、ものすごく簡単というわけではありません。宇宙への──どのような研究をされているのですか？

扉の障壁をもっと下げたい、と強く思うようになりました。

私が注目しているのは、メガ電子ボルト（MeV、メガは 10 の

自分たちの実験装置を気球搭載用に改造するのですが、それに6 乗）領域のガンマ線です。MeVガンマ線は、特に原子核の反は特有の技術が必要です。そこで、設計の一部分は個別に実施せ

応と深い関係を持っています。それを観測することで、宇宙のずとも済むよう標準規格を決め、「相乗り実験」のように小型実験

どこで、どの元素が、どのように合成され、どのように拡散し装置をまとめて搭載する機会の、より積極的な活用が効果的ではていくのか、元素の起源や進化が分かります。ただし、ほかのないかと考えています。技術的な障壁が下がるだけでなく実験機

波長での観測と比べてものすごく難しいのです。

会も増え、宇宙との関わりが少なかった分野からも学際的な新し私たちの研究グループでは、固体や液体ではなく、ガスを使った検出器を開発しています。これによりガンマ線の到来方

い宇宙実験が生まれるといいなと思います。

向の決定精度が格段に向上しました。しかし、新しいアイデア

傘に当たる雨の音が好きの検出器をいきなり大型の宇宙ミッションに仕立てることは大── 子どものころは、どのようなことに興味がありましたか？

変です。そこで、これまでに 2 回、気球に検出器を搭載して実雨の日に傘を差して歩いていると、ポツポツとかポンポンと験を行っています。私が参画後の 2 回目は 2018 年にオーストラ

か、いろいろな音がしますよね。小学生のころ、傘に当たる雨

リアで実施し、かに星雲などからのMeVガンマ線を捉え、設計の音が好きでした。それがきっかけで天気や天（そら）に興味

通りの観測感度を達成しました。MeVガンマ線を観測しようとを持つようになり、ゆっくりと空を眺めるのも好きでした。い

いくつもの研究グループがいろいろな検出器を開発しています

ろいろな形の雲があるなぁ、あんな遠くにも雲があるんだ、とが、設計通りの性能を達成できたのは私たちが初めてです。気飽きずに見ていました。そして今、高層気象にも関わってい球による観測の成果を積み重ねて人工衛星などを実現し、誰もる。つながりを感じます。

見たことがない宇宙の姿を解き明かしたいと思っています。

── 普段から心がけていることはありますか？

気球の飛翔航跡を設計し制御する

数 2 桁」の中で、珍しい経験もたくさんしてきました。例えば、

──気球実験への参加は 2018 年が初めて？

宇宙飛行士、軌道工学者、哲学研究者、芸術系の方などと協働

いきなり拒否はしないことです。「研究者歴 1 桁年、着任回

はい、気球実験についてほぼ何も知りませんでした。科学成して「有人宇宙学」という教育カリキュラムをつくりました。
「お果を確実に上げる観測器だけでなく、安全に実験を実施するた寺で宇宙学」という科学コミュニケーションイベントでは、おめの準備にとても苦労しました。初めての気球実験に感動して坊さんとお寺で対談をしました。違う分野や立場の人と接するいる余裕はありませんでしたね。それが実は今、気球実験の運と、知らない世界を知ることもでき、それが思わぬところで役用にも携わっています。

に立つ。そういうさまざまな経験があったからこそ、今の自分──どのような役 割を？

があるのだと思います。

気球は高層風に乗って飛翔し、実験を行います。このとき気ISASニュース

編集後記
今年も夏の暑さの残る中、東の夜空に浮かぶ丸い月にしばし見惚れました。見る 時々で表情が変わるように思うのは私だけでしょう
か？ままならぬものをなんとかしようと悪戦苦闘する日々が続きま
すが、できるまで待つ忍耐や、ゆっくりと月を眺める時間も大事にしたいものです。
（斎藤 芳隆）

ISASニュース

2022. 9No.4982022年9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
発行責任者／宇宙科学広報・普及主幹
藤本 正樹
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.498

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