第14回 ISAS宇宙科学シンポジウム

P2-198「たんぽぽ」サンプル地球回収後の初期分析・キュレーション・詳細分析の流れと微粒子検出摘出システムの開発
矢野創1、奥平恭子2、佐々木聰3、清永悠介3、小田島拓2、矢口勇一2、今井栄一4、Andrew Westphal5、田端誠1、橋本博文1、横堀伸一6、山岸明彦6、たんぽぽプロジェクトチーム
1：JAXA宇宙科学研究所, 2: 会津大学、3: 東京工科大学,
4: 長岡技術科学大学, 5：米・カリフォルニア大学バークレー校, 6: 東京薬科大学(e-mail: yano.hajime@jaxa.jp)
概要： 日本初のアストロバイオロジー実験「有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集（たんぽぽ）」は、2014-5年頃に国際宇宙ステーション(ISS)きぼう曝露部に打上げ、取り付けられ、運用が開始される予定である。６つのサブテーマを構成する実験群の中で、有機物を含む宇宙塵や地球由来の微生物を含む粒子、スペースデブリを低密度シリカエアロゲルで捕集する。採取試料の地球帰還後、それらをいかに破損・汚染させず、初期記載を終えて適切に切り出し、迅速に研究者に配布するかは、本ミッションの成功を握る一つの重要なカギである。「キュレーション」と総称されるこれら一連の作業に関して、たんぽぽの初期分析フロー、エアロゲル地図作成・切り出し装置の製作状況について報告する。

たんぽぽの科学目標と捕集する固体微粒子候補

ISSきぼう曝露部ExHAMに搭載するたんぽぽ実験装置：「捕集パネル」と「曝露パネル」「宇宙塵」：ST4（天然の地球外微粒子）「微生物」を含む
塵:ST1（天然の地球由来微粒子）

たんぽぽサブテーマと試料パネル・曝露面の関係

進行方向（東）面

上（宇宙）面ISS軌道
地球
反与圧部（北）面

捕集パネル Type-1
捕集パネル Type-2「スペースデブリ」:ST6（人工物の破片）曝露パネル Type-1

ロボットアーム

曝露パネル Type-2

Single Capture Panel x6(Space, Leading, North Faces)

Double Capture Panel x3(Space, Leading, North Faces)

日本独自の二層式0.01g/cc
エアロゲルを開発
・ 二層式で、H-IIB振動・衝撃QTレベルをクリアできる
ρ=0.010 g/cm3（EuReCaの1/6）を実現
有機物含有宇宙塵を想定し、ピーク温度を低下

船内実験施設船外実験装置船外実験プラットフォーム

Exposure Panel x2(Space Face)

Exposure Panel with Thermometer x1(Space Face)

たんぽぽ捕集・曝露パネルの運用・試料配分シナリオ
3．曝露実験＃１（ノミナル12ヵ月）

2．与圧部内作業（ExHAMへの搭載）

×6

5．曝露実験＃2（ノミナル12ヵ月）

×6

ExHAM

たんぽぽ捕集パネル用キーストーン装置プロトタイプの開発
PC Controlled Micro
Manipulator (Z)

7．曝露実験＃3（ノミナル12ヵ月）

Magnetic Fine Stage (XY)×6×3

Coarse Stage Controller

×3BeagleBoneBlack×3

Fine Stage Controller

PC×２

回収ExHAM
×6

ExHAM
×6Arduino

ExHAM
×6Rotation Stage (R)

ExHAM

×3

１．
実験試料の梱包・搭載
・打ち上げ

×6

4．ExHAMからの実験試料の取り外し・保管

×1

×3

×6

6．ExHAMからの実験試料の取り外し・保管

×1

×3

×6×1

Aerogel

8．ExHAMからの実験試料の取り外し・保管

Motorized Coarse Stage (Y)軌道上対照実験
CTB(ソフトバッグ)へ梱包

マニピュレー
タ＆ステージ
統合制御、映像記録、画像認識・解析用
ＰＣ

マイクロマニピュレータ

ＣＣＤ
顕微鏡

×6 ×3年分
捕集パネル Type-1

掘削用ガラス針×3 ×3年分
捕集パネル Type-2

高精細制御用
マイコン

エアロゲル試料小型高精細ＸＹステージ
実験試料の地上への回収＃１

実験試料の地上への回収＃2

実験試料の地上への回収＃3

大型粗動ＸＹＺステージ

×２ 曝露パネル Type-1

画像認識・三次元情報×1 曝露パネル Type-2

エアロゲル小片摘出(Courtesy: Dermott, et al.)×1 ×3年分

NeedleMotorized Coarse Stage (X)

軌道上対照実験用
曝露パネル

Fine Stage

求められる機能（１）捕集エアロゲル上の衝突痕地図作成（２）各衝突痕の三次元画像情報の取得（３）分析対象衝突痕を含むエアロゲル小片（「キーストーン」、または「ようかん」）の摘出Work Breakdown Packageの詳細（2013年度内）
WBS

内容

1: 仕様要求整理
システムブロック図、各コンポーネント仕様案確定

4: 設置場所確保

実験室内に二重クリーンブースを設置し、本装置BBMを試作するスペース確保 （以上はすでに予算執行済み）

5: 類似システム事
前評価

Stardust用類似システムで、たんぽぽエアロゲルからキーストーンを作成。操作性等を評価。（別予算：ISAS校費）

6: 摘出ツール試作

WBS5の評価結果に従い、摘出ツールのコンポーネント案を見直し、マニュアル作業レベルでツール類の適合性を評価

7: 制御プログラム
製作

WBS5の評価結果に従い、位置記録およびキーストーン作成
用マニピュレータ制御プログラム（MATLABベース）作成

8: 設計改良・BBM製
作予備審査

WBS5-7を受けて、WBS2-3の設計・構成案を改良。BBM製作にむけて要求仕様を満たせるか内部審査会を開催する。審査には、Stradust計画で初期分析を担当した日米研究者、たんぽぽ用エアロゲル開発者（田端）を含む。

ax)
L1
L2

3: コンポーネント
構成案確定

9: 設計確定

WBS8の推奨を受けて、設計を確定(m

たんぽぽ初期分析・キュレーション作業施設：
ISAS宇宙生物・物質実験室（LABAM）内二重クリーンルーム

2: 基本設計完了

10: 発注・製作

WBS9に従い、BBMコンポーネントを発注および自作開始

11: BBM完成

当該クリーンブース内へBBM構築完了

12: 制御プログラム
動作試験

制御プログラムをBBMへアップロードし、位置記録・キース
トーン作成用マニピュレータの動作確認試験を実施、評価

13: 操作デモ

WBS11-12後、再調整を実施したうえで、たんぽぽ用エアロゲルを使ってBBMの操作デモンストレーションを行う

14: 最終評価・成果
報告

WBS13を受け、本プロジェクトのアウトプットであるBBM性能の最終評価を行い、成果報告書にまとめる。

Impactor
ImpactDh (min) Entry HoleAngle (j)U1Impact Angle (q)
U2

P2
P1

Dh

（１）地球帰還カプセル回収（ロシア着陸または米国着水）（２）NASA/JSCにて受取、クイックルック記載（３）JAXA有人本部へ移管・空輸（４）ISAS-LABAM実験室内二重クリーンルームへ陸輸（５）曝露パネルは初期記載後、各サンプル提供研究機関で詳細分析（６）捕集パネルはLABAMにて初期分析・キュレーション・摘出後、各サブテーマ
研究機関で詳細分析

Carrot Track Intact Captured
Residues

1mm© NASA/JSC

This document is provided by jAXA.