ISSN 0285-2861

JAXA宇宙科学研究所

2022

News

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No.494「ひので」軟X線画像で捉えた15 年にわたる太陽コロナの変遷。
2006 年から 2021 年までの 15 年にわたり「ひので」搭載のX線望遠鏡が撮影した画像から作成した。太陽活動の周期的な変化に伴い、太陽フレアが主に発生するX
線で明るい領域の数、サイズや発生領域の変化を見ることができる。
（p. 4 参照）
© NAOJ/JAXA/MSU

The Forefront of Space Science

宇宙
次世代太陽電池：ペロブスカイト太陽電池
科学最前線
優（みやざわ ゆう）
宇宙探査イノベーションハブ 宮澤
地球と太陽の距離は 1 億 4 , 960 万km。太陽から遠く離れた温でも成膜できるため、耐熱温度が低い薄膜フィルム上にも地球においても、太陽光が降り注ぐと暖かいことなどから、成膜できることから、曲げることができる太陽電池の製作が太陽エネルギーの総量が莫大であることが想像できます。潤

可能です。また、ペロブスカイト結晶の少数キャリア拡散長

沢な太陽エネルギーを利用する太陽光発電は、クリーンエネが長いこと、太陽電池に適したバンドギャップを有すること

ルギーの 1 つとして、地球上で欠かせないものになっていまなどから、最高エネルギー変換効率は 25 %を超えています。

す。宇宙機に目を向けると、太陽光発電が唯一無二の日照中溶液塗布により成膜できることを主な理由として、製造コスの実用的なエネルギー源であり、ほぼ全ての宇宙機に太陽電トが低く、製造に必要なエネルギーが小さいです。このよう池が搭載されています1 )。本稿では、“ ペロブスカイト太陽電池（以降、PSC）” と呼ばれる、実用化に向けて多数の企業やな特徴を有するPSCは、カーボンニュートラル実現に向けて耐荷重の低い屋根上に設置されることや、室内光下において

大学が研究開発中の太陽電池を紹介します。我々は、宇宙でも高い変換効率を維持する特徴も生かしてIoT用電力源としの最大の劣化要因である放射線に対して、PSCが極めて高いて実用化されることが期待されています。現状では熱耐久性耐性を有することを世界に先駆けて明らかにしました 2 , 3 )。

や光耐久性と変換効率の両立などに課題がありますが、多く

PSCは、2009 年に桐蔭横浜大学の宮坂 力教授らがABX 3 構の企業や大学が参画し研究開発が盛んに行われている現状を＊造から成るペロブスカイト結晶 を光吸収層に用いた太陽電考えると、数年以内に地上において普及するのではないかと池で発電できることを発見したことを始まりとして研究が期待できます。

スタートした、日本発の太陽電池です。図 1 にPSCの特徴をさて、宇宙科学とPSCの繋がりを見ていきたいと思いま

まとめました。ペロブスカイト結晶の光吸収係数が大きいたす。「はやぶさ 2」や「あらせ」などの探査機や科学衛星に使め、薄膜でも十分に光を吸収できることから、PSCは基板を用される太陽電池は、3 接合型化合物太陽電池（以降、3 接合

除いて 1 μm 厚以下で構成されます。更に、150℃以下の低型）が一般的です。宇宙を主な適用先として開発された 3 接＊ペロブスカイト結晶とは、立方体の中に正八面体を含むような構造を持つ結晶の総称である。構成される原子の種類により特性が大きく変化し、例えば高温超伝導体や強磁性体として働くことが知られている。
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No.4941

は実験により明らかになる値であり、ペロブスカイト結晶のK Lは明らかになっていませんでし
たが、ペロブスカイト結晶が大きいEgと大きいαを有することから、我々はPSCが高い放射線耐性を持つ可能性が高いことに着目して、桐蔭横浜大学宮坂研究室と共にPSCの宇宙応用に向けた検討を世界に先駆けて 2014
年にスタートさせました。宇宙機設計においては、放射線による劣化を考慮して太陽電池搭載

図1：ペロブスカイト太陽電池の特徴。

量を決めるため、放射線耐性が高いことは太陽電池パネルの小合型は、3 つの半導体材料を直列接続して幅広い波長を吸収型軽量化や低コスト化に寄与、すなわち観測機器を増やせる

していることなどから、実用化レベルの変換効率が約 30％

ことによるミッションの質の向上に寄与します。

と高いです。また、近年では 3 接合型が薄膜化され曲面にも＋では、どれだけPSCの放射線耐性は高いのでしょうか。太搭載できる薄膜 3 接合型が開発され、SLIMやDESTINY に搭

陽電池の放射線耐性の評価として、太陽電池に損傷を及ぼす

載される予定です。単接合PSCが、変換効率で（薄膜）3 接合

電子線、または陽子線を照射し、照射前後の発電特性を評価

型を上回ことは原理的に困難です。一方、コスト面と放射線する方法が一般的です。電子線は通過した経路に一様な欠陥耐性においてはPSCが優位になりそうです。（薄膜）3 接合型を導入するため、他の太陽電池と放射線耐久性の比較ができは材料や製造方法が複雑であり低コストでの製造が難しい上ます。陽子線は止まるところでエネルギーを落として局所的に、主な市場が宇宙に限られているため大量生産による低コに欠陥を導入するため、光吸収層で止まるエネルギーの陽スト化も難しい状況です。一方で、PSCは真空や高温環境を

子線が太陽電池に最も大きな劣化を及ぼすと考えられます。

必要とせず簡易な溶液塗布により低コストで製造できること

我々は、他の太陽電池と耐久性の比較ができる1MeV電子線、に加えて、地上用途における需要が見込めるため大量生産に光吸収層で止まり最も劣化を及ぼすと考えられるエネルギー

よる低コスト化も期待できます。そして、詳細な理由は解明の陽子線、双方の照射実験から、いくつかの有機無機ペロブを目指して研究中であるものの、PSCは（薄膜）3 接合型に比スカイト結晶を光吸収層とするPSCが、3 接合型に比べて高べて極めて高い放射線耐性を有することが明らかになっていい放射線耐性を有することを明らかにしました 4 )。例えば、ます。放射線環境と要求寿命によっては、寿命末期での変換

3 接合型の最大発電電力量が 38％低下する 1 MeV電子線 1 ×

効率は（薄膜）3 接合型と同等になることが期待されます。こ1016 /cm 2 を照射した後においても、図 2 に示す通り、PSCのれらのことから、地上における実用化を目指した研究開発が最大発電電力量の低下は見られませんでした。我々の報告に進み、高い変換効率と熱や光に対する耐久性を有し、高い放続き、PSCの高い耐久性を支持する結果が多数報告されてい射線耐性を兼ね備えた低コストのフレキシブルPSCが開発でます。

きると、大電力を必要とするミッションや放射線量が多い軌

なぜ、PSCの放射線耐性は高いのでしょうか。宇宙応用の道を飛翔するミッションに貢献できると考えています。
ここからは、我々の研究成果も含めてPSCの放射線耐性について紹介します。一般的な太陽電池の宇宙での最大の劣化
要因は放射線です。放射線が太陽電池に入射すると、半導体結晶中の原子が格子点からはじき出され、欠陥が導入され得ます。欠陥が少数キャリア（光生成した電子またはホール）の再結合中心として働いた場合、少数キャリアの拡散長（L）が短くなり（少数キャリアが進める距離が短くなり）、太
陽電池の出力が低下します。さて、各太陽電池の放射線耐性はどのように決まるのでしょうか。化合物半導体材料の放射線耐性の違いについて、バンドギャップ（Eg）、光学吸収係数（α）
、少数キャリア拡散長の損傷係数（K L）を用いて、次のように整理されています。Egが大きい程、放射線により低下が大きい表面電流成分の発生電流への寄与が小さくなる
ため、発生電流の低下が小さくなります。αが大きい程、光吸収層を薄くできるため、放射線により導入される欠陥量が少なくなります。K Lが小さい程、放射線によりLが短くならないことを示すため、発生電流の低下が小さくなります。K L

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No.494

図 2：1 MeV電子線

1 × 1016 /cm 2 照射前後の発電特性。

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図 3：MAPbI 3 とシリコンにおける、それぞれI原子とSi原子にエネルギーを与え た後の座標変位。

実現には、放射線に対する振る舞いを明らかにすることがを行っています。PSCについても、「高効率・低コスト・軽必要です。ペロブスカイト結晶が小さいK Lを持つ理由の解量薄膜ペロブスカイト太陽電池デバイスの高耐久化開発」の明のために、K Lを決めるパラメータ（欠陥捕獲断面積、キャテーマで、産学官が連携し、地上におけるIoT用電力源としリア熱速度、キャリア拡散係数、再結合欠陥導入率）についての実用化、その先の宇宙応用に向けた開発に取り組みまして、結晶構造や物性の理解が進んでいるペロブスカイト結た。将来の気球実験の高度化への貢献を目指して、極薄気球

晶MAPbI（
3 ここで、MA：CH 3 NH 3）とシリコンの比較評価を

膜上PSCの開発も実施しています。

行いました。評価の 1 つとして、再結合欠陥導入率を支配す
るはじき出しエネルギーを第一原理分子動力学シミュレー

おわりにションにて計算した結果を紹介します。図 3 に示すのは、日本発の技術であるPSCが実用化され、カーボンニュート

MAPbI 3 とシリコンにおける、それぞれI原子とSi原子にエネ

ラル社会の実現に貢献すること、更にはPSCの宇宙応用が宇

ルギーを与えた後の座標変位です。MAPbI 3 のI原子がシリコ

宙開発の発展に貢献できることを期待しています。最後に、ンのSi原子よりも少し低いエネルギーではじき出されること共同研究者の桐蔭横浜大学 宮坂 力教授、池上 和志教授をはがわかります。これは、MAPbI 3 中のI原子の方がシリコン中じめとする宮坂研究室の皆様、早稲田大学 山本 知之教授、のSi原子に比べて放射線によりはじき出されやすく、MAPbI 3

JAXA 廣瀬 和之特任教授、金谷 周朔氏、豊田 裕之助教、福がシリコンに比べて放射線耐性が高いとは言えない、という家 英之准教授、今泉 充氏をはじめ共同研究者の皆様に心よことです。他のパラメータについてもペロブスカイト結晶のり感謝申し上げます。

5)

K Lの小ささを説明できる優位性は見られませんでした 。小さいK Lを持つ化合物半導体InPについては、K Lが小さい理由の 1 つとして、室温下で放射線劣化後の発電性能の回復が報
告されており、ここがペロブスカイト結晶のK Lが小さい 1 つのキーかもしれないと考えています。
今回は放射線耐性に関する研究を中心に報告しましたが、宇宙応用、また地上での実用化の共通課題として、熱耐久性
や光耐久性の向上が挙げられます。まだまだ市場規模が小さい宇宙での応用のためには、市場規模が大きい地上における事業化に向けた研究開発と協働していく、または地上事業における成果を取り込んでいくことが重要と考えています。このような研究に適したJAXAの取り組みとして、宇宙探査イ
ノベーションハブにおいて、将来の探査に必要な技術を地上における技術課題解決と融合させ、得られた成果の地上での社会実装と宇宙探査への応用を目指すことにより、宇宙探査に必要な技術の継続的な研究開発を可能とする取り組み

参考文献[ 1 ] ISASニュース 2017 年 8 月号（No. 437）“ 変革する太陽電池と新しい宇宙科学ミッション ” 、豊田 裕之。
[ 2 ]Y. Miyazawa, M. Ikegami, T. Miyasaka, T. Ohshima, M. Imaizumi, and K.
Hirose, Evaluation of Radiation Tolerance of Perovskite Solar cell For
Use in Space. 42 th IEEE PVSC, 14 - 19 June 2015 , New Orleans.
[ 3 ] ISASニュース 2021 年 7 月号（No. 484）“ 宇宙研の半導体デバイス研究－深宇宙探査船団を実現するために－ ” 廣瀬 和之。
[ 4 ] Y. Miyazawa, M. Ikegami, H.-W. Chen, T. Ohshima, M. Imaizumi, K.
Hirose, and T. Miyasaka, Tolerance of Perovskite Solar Cell to HighEnergy Particle Irradiations in Space Environment. iScience 2 , 148( 2018 ).
[ 5 ] Y. Miyazawa, G. M. Kim, A. Ishii, M. Ikegami, T. Miyasaka, Y. Suzuki, T.
Yamamoto, T. Ohshima, S. Kanaya, H. Toyota, and K. Hirose, Evaluationof Damage Coefficient for Minority-Carrier Diffusion Length of TripleCation Perovskite Solar Cells under 1 MeV Electron Irradiation forSpace Applications. J. Phys. Chem. C, 125 , 13131 ( 2021 ).

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2022. 5

No.4943

ISAS 事 情
「ひので」
軌道上観測運用15年を超える
M-Vロケット最後の打上げで軌道投入された太陽観測衛星「ひので」による太陽観測運用が 15 年を超えました。
「ひのとり」の約 1年、「ようこう」の約 10 年に比べると、衛星の寿命が大きく延びています。3 年で計画されたミッションは、他衛星が今だ
実現できない高解像度の観測を 3 つの目（望遠鏡）で継続しています。ミッション成果を論文数だけで述べるのには抵抗がありますが、査読誌に掲載された「ひので」関係の論文は今年中に1500 編に到達する見込みです。日本のみならず世界各国の研究者が「ひので」観測を重宝してくれています。太陽活動サイク
ルの約 11年（磁気的に見ると約 22 年）をカバーしつつある貴重なデータが蓄積されています（表紙写真）。JAXAおよび宇宙研が主体として衛星運用を維持し、NASAやESA等の海外機関が打上げ当初と変わらないレベルで運用支援し続けてくれています。現在の「ひので」観測は、長い時間を要するなど観測が容易でなかったテーマや対象の観測に加え、新たに立ち上がった
衛星・探査機・地上観測設備などと協働した支援観測が増えており、太陽が関わる学術的課題に総合的に取り組む流れが強くなっています。すなわち、「ひので」は太陽圏システム科学の世
界観測網の中で重要な一翼を担っています。例えば、この 3 月には、Solar Orbiter探査機（ESA/NASA）が太陽 - 地球間距離の 3
分の 1以下の距離に接近し太陽観測をする初めての機会がありました。その際には、最高精度を誇る太陽面磁場データの取得
やEUV光によるコロナプラズマの分光観測が連携して行われ、データ較正から科学観測まで貢献するデータの取得が行われました。今後のデータ解析で何が得られるかが楽しみです。4 月に入ると、太陽表面には黒点群（X線では明るい領域に対応）が次から次に現れ、そのうち幾つかの黒点群は太陽フレアを幾つも発生させるまでに発達しました。特に、4 月中旬に太陽の東
リムから現れた黒点群は、2020 年始め頃からスタートした現太陽サイクル（第 25 サイクル）において現在のところ最も大きなサイズの黒点群に成長し、また複雑な磁場構造を伴ったため、Xクラスと呼ばれる巨大フレアを含む大中小様々な規模のフレアが頻発しました。
「ひので」も事前に予定していた計画を延期させて、この領域を常に追跡して観測を行いました。現太陽サイクルは今後数年かけてさらに活発化することが予想されています。なお、これらの貴重な観測機会が行われる前の 2 ヶ月間、定常観測を中断する事態が起こりました。衛星姿勢制御系の異常検知ロジックが通常と異なる衛星姿勢の動きを捉えたため、衛星を安全なモードに移行させる動作が起動したのです。姿勢系センサの劣化が原因と考えられますが、慎重を期した復旧作
業が時間をかけて行われました。長寿命の衛星の定常運用維持の難しさを感じた機会となりました。
（清水 敏文）OMOTENASHI/EQUULEUSは打上げ準備中
超小型探査機OMOTENASHI（OMOTと略記）とEQUULEUS（同EQUL）は、NASA SLS Artemis - 1 ロケットでの打上げに向けて準備中です。ロケット側は、4 月 1 日からNASA Kennedy Space
CenterにてWet Dress Rehearsal（WDR）と呼ばれる最終確認試
験が行われました。ロケットを発 射点に移動させ、燃料の充填など本番と同様の作業を行い、打上げ 10 秒前でカウントダウ
ンを停止させる試験です。残念ながらいくつか問題点が見つかったので、現在改修中で、再度WDRを行った後に打上げに臨むことになります。
この間探査機側は運用訓練を継続中です。通常運用の訓練は一通り終えたので、現在は主に、機器が故障した、あるいは性能が想定していたものと異なった場合の、いわゆるオフノミナ
ル・ケースの訓練をしています。問題が起こってからその場で対応していると手遅れになるので、事前にいろいろなケースを想定して対応策を検討しています。
両探査機は、JAXAの美笹局、臼田局、内之浦局に加えて、NASAのDeep Space Network（DSN）を使った運用を行います。
DSNは、米国ゴールドストーン、オーストラリアのキャンベ
ラ、スペインのマドリードの各場所に複数のアンテナがあります。OMOTは合計 10 個のアンテナ、EQULは 14 個のアンテナを使う可能性があるため、3 月までにその全てについて疎通試験を完了させました。DSN局は、Artemis -1 打上げ時には主衛星であるOrionと相乗りの 9 機のCubeSatを追跡する必要があり、アンテナが不足します。そこで、1 つのアンテナで 4 機まで同時に運用するMulti Spacecraft Per Antenna（MSPA）機能を使いMSPA時のスクリーンショット。ボイジャー 2号（VGR2）やジェイムズ・ウェッ
ブ宇宙望遠鏡（JWST）も同時に運用していた。ⒸNASA/JPL

ます。Artemis- 1 からの分離直後は、全てのCubeSatが近傍を飛行しており同じアンテナビーム内に入るので、このようなことができるのです。写真は、3 月 8 日のM SPA 試 験中のDSN
Now ページ * のスクリーンショットです。キャンベラの 36 番ア
ンテナを使って、OMOT、E QU L とイタリアの CubeSatである
ArgoMoon（ARGO）が試験中の様子です。同時に 3 探査機からのテレメトリデータを受信しながら、順番にコマンド送信する試験を実施しました。当初の打上げ予定よりもかなり遅れていますが、この時間を利用して万全の体制を整えつつあります。（橋本 樹明、船瀬 龍）＊ https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html

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2022. 5

No.494

米国 天文・宇宙分野のDecadal Survey Report“Pathways to Discovery”と今後の国際協力
2021 年 11 月、米国 National Academy of Scienceによる天文て、NASAは早速 2022 年 1 月に公募に向けてのアナウンスを出
学・宇宙物理学分野の Decadal Survey の検討結果をまとめた
しています。来年初めには公募が行われ、2030 年代初頭の打レポートが発表されました。今回のレポートの大きな特徴は、 上を目指して計画が進められる見通しです。
「遠赤外 Probeミッスペースからの計画について 2040 年代にまたぐ multi-decadal
ション計画」については、特にこれまで SPICA をすすめてきたな展望を示したこと、また特に超大型基幹計画については、 日本・欧州の研究者たちも遠赤外線での深宇宙観測を実現する
優先して検討すべきミッションのコンセプトは提言するもの
機会として注目しています。
の、まず、技術的・計画的成熟のための開発研究を相当なリ
このように 1000 億、1 兆円を越える大型・超大型望遠鏡計
ソースをかけて戦略的に実施することが提言されていること
画が世界をリードしてゆく中、我々はどのように宇宙観測衛です。優先すべき大型計画としては、ハビタブル（居住可能性星計画を進めてゆくべきでしょうか？ JAXA最大の宇宙科学を持つ）地球型惑星研究への取り組みが中心的課題として取りミッションは最大約 400 億円規模の戦略的中型ミッションで上げられ、そのために口径 6ｍ級の紫外線/可視光/近赤外線波
すが、ユニークな観点からこれら大型計画とも相補的な JAXA
長域の大型望遠鏡の実現を目標として定めています。2030 年
リードミッションを創出してゆくことが求められます。理工頃までに、6 年程度、$ 800 M規模の費用を想定する成熟度検学委員会の議論の元、各分野領域の「戦略的中型創出グループ討を行い、その成立性を確認しながら、本格的な概念検討に （GDI）」が、いよいよ、活動を始めています。一方、大型、超入るというものです。望遠鏡計画そのものの予算は$ 11 B（約大型計画に国際協力として日本の研究者が参画する機会は重1 . 4 兆円）が想定されます。
要です。限られた予算・人員の中で、日本の得意な技術、成一方、このような超大型基幹計画と従来の Explorer級のミッ熟した技術や科学研究でどのように国際協力の道筋を拓いてションの間を埋める$ 1500 M規模の「Probe級」計画を 2030 年
いくか。現状の枠組みを変革／超越して、超大型計画への大初頭にむけて実現することが提案されています。今回は、特に規模な協力可能性をどのように拓いてゆくのか、今後さらなSPICA計画の検討中止をふまえて遠赤外線観測を行うミッショ
る活発な検討が期待されます。
ン、あるいは、ESA Athena計画と相補的なX 線ミッションを競（山田 亨）
争的公募によりすすめることを提唱しています。これをうけ3年ぶりの宇宙科学講演会開催
新型コロナウイルスの感染状況が落ち着かず、2019 年以降
開催を見合わせていた宇宙研主催の講演会を 4 月30日（土）、約
300 名の来場者を迎えて、相模女子大学グリーンホールにて開催しました。
前回までは「宇宙科学講演と映画の会」と銘打ち、講演と合わせてショートフィルムの上映を行っていましたが、今回は久々に会場での講演会なので喋りたい人がたくさんいるのでは、という藤本 正樹宇宙研広報・普及主幹の鶴の一声で、お話しに重きを置くプログラムになりました。
講演は、津田 雄一教授、坂井 真一郎教授、山口 弘悦准教授の順に、それぞれのプロジェクトについて最新の情報を語り、続いて羽生 宏人准教授、福家 英之准教授、野中 聡准教授が相模
原以外のJAXA施設でどんな実験が行われているか、映像を交え紹介しました。
最後のコーナーは、講師 6 名が壇上に勢揃いして、会場の皆さんからの質問に答えるQ & Aセッションです。今回、初めての試みとして、スマートフォンでQRコードを読み取り、講師陣に質問を送っていただく方式を取りました。寄せられた質問を確認するために休憩時間に控室に集合した講師陣が、とても楽しそうに、でも真剣に意見交換をしている光景を見るのは本当に久々で、会場での講演会ができなかった2 年という月日を実感しました（講師陣は、司会の藤本主幹からの鋭いツッコミに備えて糖分

講師陣勢揃いで臨んだQ&Aセッション。

補給にも抜かりがなかったことを付け加えておきます）。
新型コロナウイルスの影響は、いろいろなところに波及し、我々に不安を与え、不便を強いています。だからこそ、「久々に会えたね！」という雰囲気が場内に溢れていたのはとても嬉しいことでした。
「どんな形であれ、いま出来ることをやる！」客席で様子を見守っていた國中 均宇宙研所長の背中がそう語っているような気もしました。
（宇宙研広報）ISASニュース

2022. 5

No.494

5

銀河を
吹き渡る
風をみる 1

連載

第回

図 1：軌道上でのXRISM外観。

短命ではありましたがASTRO-Hは、X線マイクロカロリメー
タによる高精度分光観測の威力を示しました。例えば、銀河団
ガスの運動エネルギーや物理状態を正確に知ることを可能に連載開始に寄せてし、銀河団ガスの乱流が予想よりも小さいことや、銀河団ガスの元素組成が、全く異なる環境にある太陽系組成と似ていることも発見しました。打上げ後の初期機能確認フェーズに取得されたデータで、新たな時代の到来を感じた矢先、ASTRO -Hは通信不能に陥り、結局は運用停止となってしまいます。

今 回から、X 線分光 撮像衛星 XR ISM（ X- ray Imaging and

JAXAは、ASTRO- Hの不具合事象に対して徹底した原因究明

Spectroscopy Mission）の連載コーナーがスタートします。このを行い、不具合の直接の要因とその背後にある要因を調べ、連載では、XRISMが取り組む研究課題の紹介や展望、機器の再発防止のための対策をしました。XRISM計画は、この再発開発状況、運用準備などをお届けする予定です。NASAとがっ防止策に基づいて計画されたプロジェクトです。

つり組んで取り入れたシステムズエンジニアリング、大学所

図 1は軌道上の衛星外観、表は衛星の仕様をまとめたもの

属の研究者や学生たちの力が発揮されている軟X線撮像装置です。ASTRO-Hの開発を通じ、従来の 30 倍のエネルギー分

Xtendの開発、国際共同で開発を進めている軟X線分光装置

解能を有する分光装置、焦点距離 12 mの望遠鏡を保持する構Resolve、「確実に運用できる」仕組みを目指した運用準備、そ

体の熱歪制御などの高度な技術が軌道上実証されています。

して科学成果の創出に向けた取り組みなど、様々な角度から

ASTRO-Hの開発成果を最大限活用し、受け継いだ教訓を確実

XRISMをご紹介します。

に実行するという方針で開発と運用準備を進めており、XRISMの基本的なデザインはASTRO-Hのそれを踏襲しています。違

質

量

2.3t

うのは、XRISMが、観測エネルギー帯を軟X線に絞り、硬X線

サ  イ  ズ7.9m x 9.2m x 3.1m

帯域は別のミッションに任せた点です。

設計寿命

3年

軌道高度

575±15 km

軌道周期

96 分

表：衛星の仕様

6

軌道上でのXRISMは、X線の宇宙天文台です。図 2 は、X線・可視光・電波で観測した銀河団Abell 1775 です。同じ天体を観測しても、波長によってその姿はずいぶんと異なります。
その天体や宇宙で起こる現象をより的確に理解するために、様々な波長で観測することが不可欠なのです。これまでの研究から、X線で観測する高温のプラズマは、宇宙におけるエネ

XRISMのミッションは、2016 年に運用を停止したX線天文衛

ルギーと物質の流れをトレースし、宇宙におけるあらゆる構星ASTRO-Hが担っていたサイエンスのひとつ、「超高分解能X線造の形成の重要なプローブになっていることがわかってきま

分光による宇宙物理の課題の解明」を早期にかつ確実に回復し、した。XRISMは、銀河団やブラックホール、超新星爆発・超新世界に届けることです。現在、国内外40を超える大学や研究機

星残骸など莫大なエネルギーを伴うダイナミックな現象や巨関から100 名以上の科学者や技術者が参加して、JAXA/NASA/

大な重力が関与する天体を調べます。

ESA及びメーカーとともに開発や運用準備を進めています。



XRISM研究主宰者 田代 信（たしろ まこと）

写真：（左）Resolveの試験の様子。（右）Xtendをつり上げて検査している様子。

図 2：銀河団の 1 つAbell 1775 のX線（左）、可視光（中央 ）、 電 波（ 右 ）の 画 像。（credit）X-ray: NASA/CXC/
Leiden Univ./A. Botteon et al.; Optical/IR:PanSTARRS;Radio: LOFAR/ASTRONISASニュース

2022. 5

No.494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 ―第 4 回

次処理プロダクトの創出、③探査データをブラウザで容易に表
示・解析・配信できるシステムの開発、④情報科学分野の手法を取り入れた新しい解析手法の開発、⑤探査データのアーカイブ化支援、を行っています。
特に①と⑤は、JAXAの探査ミッションに密接に関連している活動です。これまでの実績をいくつかご紹介すると、①では主に月極域探査ミッション（LUPEX）の着陸地点検討に必要なデー
タ解析を行ってきました。地球と異なり自転軸が立っている月の極域では、年間を通じて太陽高度が低く、常に日が当たらない永久影領域と、白夜のように日が沈まない超長期日照領域が存在します。これら領域の正確な特定には、地形データ（DEM）
を用いた太陽光の光線追跡シミュレーションを用いますが、いかに高解像度で人工的なノイズの少ないDEMを用意できるかが結果を左右します。NASAなどが公開しているDEMにはノイズが多かったため、JLPEDAではレーザー高度計の点群データや高解像度画像などを駆使し、より高精度で信頼性の高いDEM作成と、その作成技術を開発するところから行ってきました。独自探査データの処理・解析技術に特化した組織：

月惑星探査データ解析グループ

開発アルゴリズムにより、画像から全ボルダー（礫）の位置と大きさを検出したり、上記のDEMから生成される傾斜分布などを使って、着陸ハザードマップを作成したりもしました。LUPEXは
月面の水氷探査なので地表温度分布も重要で、熱観測データを使って任意の場所・任意の時刻における温度状態を推定する試

月惑 星 探 査デ ータ解 析グル ープ（JAXA Lunar and Planetary

みも行っています。今後はMMXの着陸探査に向け、Phobosの重Exploration Data Analysis group : JLPEDA）は、2016年に新設され力場計算や訓練用模擬地形の作成なども行っていく予定です。

たグループです。これまで日本では、惑星探査によって得られ一方⑤は新しい取り組みで、昨年度から準備を進めてきまし

た観測データ（以後「探査データ」）の解析は、大学等に所属するた。ここで言う「アーカイブ化」とは、探査によって新しく得ら

個々の研究者の技術や処理能力に依存して行われてきました。

れたデータをISASのデータ公開サイトに登録する前に、国際標

ところが「かぐや」以降、探査データの量や種類が急増し、ユー

準（Planetary Data System version 4: PDS 4）に準ずる形に整備す

ザ個々人の努力では処理しきれない状況になりつつあります。

ることです。この国際標準は、収集されたデータが数世代先お一方、科学研究のためだけでなく、将来の探査ミッション検討

よび他分野のユーザでも読み取れ、継続した幅広い価値の創出や効率的な運用のために、探査データの処理・解析ニーズは高が可能となるよう、データ利用時に必要とされるすべての情報

まり続けています。すでに米国ではNASA内部や米国地質調査所を統一されたフォーマットで記述することを要求しており、必（USGS）の宇宙地質学センターに、ESAでは欧州宇宙天文学セン要であれば国外機関の審査を経て、ようやく準拠が認められる

ター（ESAC）の科学データセンター等に、探査データ処理・解析ものです。これまでは各機器開発チームがそれぞれ自らの努力

専門組織が整備され、次の探査計画検討支援や、高次処理されでデータのアーカイブ化を行ってきましたが、それが本来最もたデータプロダクト創出による科学成果の増大化を行っていま労力を注ぐべき科学成果創出の大きな足枷となってきました。

す。JAXAにも、あらゆる探査データに精通し処理・解析技術に

アーカイブ化に必要な知識と技術を蓄積・継承し、アーカイブ

特化した組織の設立が求められ、それがJLPEDA発足のきっかけ

化作業の支援（規模的に可能であれば代行）を行う定常組織ととなりました。

なって、機器チームの負担を大幅に減らし、科学成果創出に存

現在JLPEDAでは、主に5つの活動：①探査プロジェクト・シ

分に力を注いでもらうのがこの活動の目的です。具体的には、

ナリオ検討に資するデータ解析、②サイエンス研究に資する高機器開発段階でのテレメトリ情報項目のレビュー、SPICEカーネ
ル とデータ説明文書の作成（もしくは作成支＊援）、観測データのPDS 4 準拠化、などの作業を想定し活動を行っています。
JLPEDAの活動詳細やご相談連絡先については、当グループホームページをご覧ください。
（https://jlpeda.jaxa.jp/）
佐藤 広幸（さとう ひろゆき）

月極域（> 84 ºS）における、地球との通信可視性マップ（左）と日照率マップ（右）。高精度化したDEMをもとに、2022 / 4 ～ 2024 / 3 の 2 年間を想定し行った日照・
地球可視性シミュレーションの結果。
＊軌道・探査機の姿勢・カメラ視野などの補助情報を、JPLが定めるファイル形式で格納したもの。

ISASニュース

2022. 5

No.4947

元宇宙科学研究所長
JAXA 名誉教授

井上一（いのうえ はじめ）

“紙と鉛筆”の夢

衛星名
CORSA「はくちょう」「ひのとり」
「てんま」
「ぎんが」
「あすか」
ASTRO-E「すざく」

衛星種類
X線天文衛星X線天文衛星太陽観測衛星X線天文衛星X線天文衛星X線天文衛星X線天文衛星X線天文衛星打上げ年月1976.2（打上げ失敗）
1979.2
1981.2
1983.2
1987.2
1993.2
2000.2（打上げ失敗）
2005.7

表：筆者の関った科学衛星計画。

ました。これらもまたわからないことだらけでしたが、現象を分析しいろいろと考察を巡らすことは実に楽しい作業でし私が大学院に入ったのはちょうど 50 年前、1972 年 4 月のた。特に、「はくちょう」やそれに続くX線天文衛星「てんま」ことになります。紙と鉛筆で宇宙の謎を解き明かしたいとは、軌道上で首振り運動（歳差運動）を起こし、なぜ、そのの夢を持ってのことでした。折から、アメリカのX線天文

ようなことが起こるかは、物理の応用問題としてたいへんお衛星「ウフル」が上がってX線星の新しい発見がぞくぞくともしろいものでした。実は、X線星の中には、歳差運動をしなされていた時でした。私の入った大学院では、当時、新ていると考えられるものがあって、そのような問題を考えて入生は大学院に入ってから自分の研究分野を決めることにみる契機ともなりました。
「はくちょう」以来、何機もの衛星なっていました。いろいろな分野について見聞きするうち、の開発に関わりましたが（表参照）、開発時や軌道上での種々

X線星に興味を覚え、その理論的研究を始めました。博士課の問題を考えることは、「現象をよく見る中から、現象を支程に進んでしばらくして、宇宙研（当時は東大宇宙航空研究配している本質的な点をじっくり考える」いい訓練の場を与所）で三人の助手（今の助教）募集があり、まわりからのす

えてくれました。2005 年からは、管理的な仕事に関わるこすめもあって、ダメもとで応募してみました。当時の宇宙ととなり、対処する問題の中味は大きく変わりましたが、問研には小田 稔先生のX線天文学研究室がありましたが、そ題の一番おおもとは何かをじっくり考えることが大事なこと

こに田中 靖郎先生の新しい研究室が加えられることになっに変わりはなかったように思います。

たためでした。実験の経験の全くない私でしたが、思いがけず、採用されました。3人新人をとるなら 1人くらい少し管理的な仕事もお役御免となり、大学院時代以来 40 年

毛色の変わった者を取ろうと考えた結果だったと後に聞か近い年月を経て、紙と鉛筆（＋パソコン）で天文学の研究をされました。

じっくり行う時間がまた持てるようになりました。この間、じっくり考えてみたいと思う課題がいくつもたまっており、私としては、理論的な研究もできるだろうとの甘い考えでそれらに一つ一つ自分なりに答えを出してみようと思いま

応募したわけですが、現実はきびしいものでした。田中研とした。それらの課題のほとんどは、関連論文こそたくさん

しての新味を出すべく新しいX線検出器の開発が始まり、実ありましたが、まだ本質的な理解は得られていないように

験室に入り浸る毎日を過ごすことになりました。X線天文衛

見えました。手始めに取り組んだのは、上で述べたX線星に星CORSAの開発も進んでおり、間近な打上げに向けた準備

見られる歳差運動の問題でした。これには、太い「降着リン作業にも動員されました。CORSAは打上げ失敗となってしまグ」というものを考えると、歳差運動をする方がエネルギー

いました（1976 年 2 月）が、すぐに再挑戦計画が立ち上がり的に安定すると言う解を得て、自分なりには答えが出せたました。田中研新開発のX線検出器を搭載したロケット実験と思っています。そして、この降着リングの構造の考察をが計画され、徹夜に近い毎日を過ごすことにもなりました。

さらに進めると、降着リングがX線星に関わるいくつかの課

そういうわけで、理論研究をじっくり行うこととは程遠い実

題を解く上で重要な役割を果たしている可能性が見えてき験と衛星開発に追われる毎日となったわけですが、今から思ました。今や、天文学の研究の範囲は大きく広がり、かつ、

えばその場その場で出会う種々の新しいことに対し、現象に理解も深まっています。しかし、本質的な部分は、意外と即した自分なりに考えた対処を行っていく、貴重な勉強の時わからないまま、周辺の研究がどんどん細かく行われてい間だったと思います。そして、ロケット実験（1977 年 9 月）

るようなところが、所々に感じられます。紙と鉛筆によるに成功し、CORSAの再挑戦機「はくちょう」（1979 年 2 月打上

理論研究者としては、まだ新人です。考えるべき大事な点げ）が無事軌道に投入されると、観測データの解釈や、衛星を少しでも指摘できればと思い、せっせと考えを巡らし、の軌道上でのふるまいを理解するという新しい仕事が加わり論文を書いているこのごろです。

ISASニュース

編集後記
太陽活動がだんだん活発になってきて、BepiColombo でも太陽フレアに起因する高エネルギー粒子が観測されています。
他の衛星・探査機でも観測されているようです。
太陽フレアには緊張しますが、いろいろな衛星・探査機の観測デー
タから今後得られる成果が楽しみです。
（小川 博之）ISASニュース

2022. 5

No.4942022年5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

ISASニュースはインターネットでもご覧いただけます。▶https://www.isas.jaxa.jp/
8No.494

宇宙科学研究所

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