ISSN 0285-2861

JAXA宇宙科学研究所

ニュース

2018

7

No.448「はやぶさ２」ONC-Tによって撮影された
リュウグウ
2018 年６月 26 日、12：50（日本時間）頃の撮影。リュウグ
ウまでの距離は約 22 km。形は、予想していなかった“コマ（独楽）型”をしており、大きさ（直径）約 900 m の天体表面には大小のクレーターや、非常に多くのボルダー（岩塊）が見られる。
自転軸はこの画像でほぼ垂直方向になるが、赤道に沿って膨らみ（リッジ）も見られる。
（4P 参照）Ⓒ 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

宇 宙 科 学 最 前 線

衝撃波の数値計算とイプシロンロケットの空力解析
衝撃波の数値計算における課題
私自身が航空宇宙工学に興味を持ち始めたのは高校時代でした。東京工業大学工学部機械宇宙学科に進学した
私は、そこで JAXA（当時は航空宇宙技術研究所）の研究者の方による特別講義を聴講し、「流体力学はこんなにも航空機の実際の飛行・設計に役立てられているのか！」と驚きました。そして大学院では名古屋大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻の流体力学講座（中村 佳朗研究室）に進みました。
大学院では衝撃波が発生する二段式宇宙往還機の空気力学を研究テーマとしました。幸い名大には極（ごく）
超音速（マッハ 8.1、つまり音速の 8.1 倍の速度）流れを実現できる衝撃風洞装置があり、そこで実験を行っているメンバーがいたため、私はその数値解析を担当しました。しかし取り組んでみると、宇宙機にとても重要な「衝
撃波背後（下流）の空力加熱」が数値計算でうまく再現できませんでした。空力加熱とは空気力学的な作用（ここでは特に、衝撃波背後の高温状態と薄くなってしまった境界層）により周囲の気体から宇宙機に熱が伝わる現象です。この加熱が大き過ぎると宇宙機に致命的な損傷

横浜国立大学大学院 工学研究院 システムの創生部門（併任：理工学府
機械・材料・海洋系工学専攻 航空宇宙工学教育分野／機械工学教育分野）

北村 圭一 （きたむら けいいち）

を与え、2003 年にはスペース・シャトル「コロンビア」の空中分解事故にもつながってしまいました。
数値計算による衝撃波背後の空力加熱の再現には、博
士後期課程に進学後も悩み続ける事になります。なぜなら関連する研究例は多くなく、また調べれば調べるほど、
極超音速の空力加熱を完璧に扱える計算方法が見当たらなかったためです。中には上手に極超音速機の空力加熱
を数値計算で美しく捉えている研究例もありましたが、私が同じ方法を真似しても満足の行く結果を得る事ができませんでした。当時の私はとても混乱しました。
そこで博士後期３年生の時に米国ミシガン大学へ１年間、交換留学をしました。ミシガンでは数値流体力学（Computational Fluid Dynamics Conference, CFD）の大家 Roe 先生の下で流体の数値計算法の研究を行いました。その結果、既存のどの方法を用いても、極超音速流
れでは「カーバンクル現象」と呼ばれる衝撃波における不安定解（図１左）やその亜種が現れてしまう事を明らかにしました。つまり、空力加熱を完璧に再現できる方法は存在していなかったのです。不安定解は手法や条件によって現れたり現れなかったりするのですが、中にはISASニュース 2018. 7

No.4481

衝撃波を安定に捉える
流体数値計算法『SLAU2』の提案

図１

宇宙機先頭部を模擬した CFD（圧力等高線）。従来法で「カーバンクル現象」が起き、衝撃波形状がおかしくなっている状態（左）と、SLAU2 により正常な数値計算が行われた例（右）。

たまたま現れなかった場合のみを載せてしまう事で「カーバンクル現象を解決した」と謳っている論文もありました（著者らの意図ではなかったと思いますが…）。これにより、「CFD による空力加熱の再現は可能だ」と考える研究者やユーザも少なくなく、業界自体が混乱していました。我々はこの問題を整理し、カーバンクル現象の起こりやすい状況や、比較的起こらない方法を体系的に調べ上げて AIAA Computational Fluid Dynamics Conference（2007 年、米国マイアミ）にて発表しました。聴衆の反響は大きく、講演後にトイレで隣に来た人が「We have（an）excellent speaker!」とほめて下さった事が今でも研究の大きな励みなっています。なおこの成果は 1 年半
後、AIAA Journal に掲載されました※１。

AIAA で発表後まもなく帰国し、2008 年 3 月に名古屋大学中村先生の下で無事に博士（工学）の学位を取得した私は、翌 4 月より JAXA 情報・計算工学センター（現・第三研究ユニット、居室は宇宙科学研究所内）でプロジェクト研究員としてお世話になることになります。センター
長の嶋さんは CFD 手法の国内で数少ない研究者（しかも現役）で、当時開発中だった計算手法 SLAU（Simple
Low-dissipation Advection-Upstream-splitting-method）の研究を私もお手伝いする事になりました。SLAU は従来の圧縮性 CFD 手法の弱点であった低速流れ（非圧縮
流れ）における問題（数値的な散逸量が過大となり、解がおかしくなってしまう）を簡単な定式化で解決したものです。また高速流れ、つまり衝撃波においても比較的安定な性質を有していました。しかしそれでも、異常解が現れてしまう場合もありました。そこで私はミシガン大学での研究を活かし、SLAU や類似手法の性質を詳細に調べ上げました。そして高速流れにおいては、数値的な散逸（解をぼやけさせる代わりに、計算を安定化させる）を衝撃波内部においてのみ、マッハ数に応じて大きくさせる事で、カーバンクルを大幅に回避する事に成功しました（図 1 右）（当時調べた限りでは、カーバンク
ルを完全に回避しました）。この改良手法を SLAU2 と名付 け、Journal of Computational Physics に 発 表 し ま した ※２。現在、SLAU と SLAU2 を併せると圧縮性流体の計算法としては 7 割程度の国内シェアを占めます。また
SLAU2 は前身の SLAU と異なり、理想気体以外にも利用できる事から、燃焼、混相流、超臨界流体、電磁流体などへと適用されてきており、JAXA ソルバ FaSTAR や LSFLOW、戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「革
新的燃焼技術」による燃焼解析ソルバ HINOCA などに標準実装され社会で広く活用していただいています（最近では、スタンフォード大学の SU2（Stanford University
Unstructured）コードにも実装され始めているようです）。

ロールモーメント

SMSJ

衝撃波
図２

2

イプシロンロケット空力解析例（マッハ 1.5 飛行時）。機体の色は圧力（白が最も高く、次いで赤。青が最も低い）。機体先端や突起先端の白色箇所で最も高い圧力を受けている事が分かります。

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No.448

宇 宙 科 学 最前線
提案手法を用いたイプシロンロ
ケットの空力解析：「ロールモー
メント」の予測
一方で JAXA 研究員としては、好きな研究のみを行うというわけにはいきません。私は当時開発中であった次期固体ロケット（仮称）の空力
WG（ワーキンググループ）と、その空力解析（CFD により空気による力やモーメント、周囲流れ等を明らかにする事）に必要となる CFD ソフト
ウェア LS-FLOW の開発チームに参加しました。１年目はロケットの風洞試験（JAXA 宇宙科学研究所の遷・図３ 細長物体周り高迎角（150 度）流れの空力解析例（マッハ 0.1 飛行時）。迎角 150 度とはほぼ後
超音速風洞を利用）に参加しながらろ向きの飛行状態であり、通常の飛翔体は経験しません。よって空力的知見も乏しいのですが、今回の数値計算により大小様々なスケールの渦が機体各所から発生する様子が捉えられました
も、思うように数値計算結果が得ら（色は圧力で、青が低圧）。
れない日々が続きました。しかし２年
JAXA 退職後、私は日本学術振興会特別研究員 PD とし目辺りからようやく LS-FLOW の検証を終え、風洞実験結果て NASA グレン研究所の客員研究員、その次に名大助教と付き合わせながら次期固体ロケットの空力計算が行えるを経て現職に就きました。現在では上記の研究を更に発ようになりました。研究論文の執筆と異なり、成果を身近展させ、ロケット一般に働くロールモーメントへの突起な人にすぐに喜んでもらえる…そんな「モノ作り」の楽し部の影響や、JAXA 再使用ロケットに役立つ大迎角空力特さを知った貴重な時期でした。そして 3 年目くらいにロケッ
性について大学院生たちと一緒に研究を進めており（図トの名称が「イプシロン」に定まった頃、複数の論文にイ３）、既に論文を複数発表したり※４, ５, ６, ７、学生優秀発表
プシロン空力研究の成果を発表できるようになりました。
賞を受賞※８したりしています。ここでも、（主に学生たち
ロケットの空力課題の一つに、「ロールモーメント」とが）JAXA の遷・超音速風洞装置やスパコンを利用させて呼ばれるものがあります。これはロケットの基軸周りに発いただいております。やはり「JAXA のロケットに貢献で生する回転モーメントの事で、もしこれが発生した場合きる」という研究は学生の高いモチベーションにつながっにはロケット後端に搭載した３軸ジェット（SMSJ、Solidている事を実感しております。JAXA―大学間の連携は多Motor Side Jet と呼ばれる）による姿勢制御が必要となり
くの宇宙科学の問題を明らかにし、また確実に学生を大ます（図２、数々の突起部から衝撃波が発生し、これにきく成長させています。昨今の情勢を鑑みますとルール
よりロールモーメントが作られている様子が分かります）。
のある程度の厳格化は避けられないのかも知れませんが、しかし３軸ジェットに積載できる燃料に限りがあるため、今後もぜひともこの JAXA―大学連携を続けさせていただ
必然的にこれによる姿勢制御能力にも限界があります。
きたいと切に願っております。
何卒宜しくお願い致します。
一方でこのモーメントは、その値が小さすぎる故に実測が困難でした（ノイズに埋もれてしまう）。そこで数値シ
謝辞
ミュレーションによりこれを予測する必要があったわけ
最後になりますが、名古屋大学（現・中部大学）指導です。我々は自ら実施した風洞試験による綿密な検証を教員の中村 佳朗先生、JAXA 情報・計算工学センターの行った後、提案手法である SLAU および SLAU2、内製ソ
嶋 英志センター長（JAXA 研究員時代の上司）、ミシガ
フトウェア LS-FLOW、そして JAXA スパコン JSS（JAXA's
ン大学 Roe 教授、同卒業生の Farzad Ismail 博士、JAXA
Supercomputer System）を駆使して、イプシロンに働く
イプシロンロケットの空力研究でお世話になった JAXA
ロールモーメントが「プロジェクトが想定している範囲内
野中 聡先生、葛生 和人先生（現・東海大学）、藤本 圭の大きさである事」「前身の M-V ロケットと同程度の大き
一郎様、入門 朋子様、福添 森康様、計算力学研究センター
さである事」を示しました。これにより、2011 年当時のの青野 淳也様、イプシロンロケットプロジェクトチー
設計内容を大きく変更する事無く 2013 年の初号機打上
ムの皆様、横浜国立大学北村研究室のメンバーに感謝申げに至ったものと聞いております。この成果は Journal of
し上げます。
Spacecraft and Rockets に収められています※３。
参考文献※１ Kitamura, K., Roe, P., and Ismail, F. “Evaluation of Euler fluxes for hypersonic flow computations,” AIAA Journal , Vol. 47, No. 1, pp. 44-53. doi:10.2514/1.33735 (2009)※２ Kitamura, K., and Shima, E., “Towards shock-stable and accurate hypersonic heating computations: A new pressure flux for AUSM-family schemes,” Journal of Computational
Physics , Vol. 245, pp. 62-83. doi:10.1016/j.jcp.2013.02.046 (2013)※３ Kitamura, K., Nonaka, S., Kuzuu, K., Aono, J., Fujimoto, K., and Shima, E., “Numerical and Experimental Investigations of Epsilon Launch Vehicle Aerodynamics at Mach 1.5,”
Journal of Spacecraft and Rockets , Vol.50, No.4, pp.896-916. doi:10.2514/1.A32284 (2013)※４ Aogaki, T., Kitamura, K., and Nonaka, S.: Numerical Study on High Angle-of-Attack Pitching Moment Characteristics of Slender-Bodied Reusable Rocket, Journal of Spacecraft
and Rockets （掲載決定）,※５ Inatomi, A., Kitamura, K., and Nonaka, S.: Numerical Analysis on Reusable Rocket Aerodynamics with Reduced-Yaw-Force Configurations, Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan"ISTS Special Issue" （掲載決定）.
,※６ Aogaki, T., Kitamura, K., and Nonaka, S.: Computational Study on Finned Reusable Rocket during Turnover, Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan "ISTS Special Issue ",（掲載決定）.
※７ Harada, T., Kitamura, K., and Nonaka, S.: Roll Moment Characteristics of Supersonic Flight Vehicle Equipped with Asymmetric Protuberance, Trans. JSASS Aerospace Tech.
Japan "ISTS Special Issue" （掲載決定）.
,※８ 河内 和観、原田 敏明、北村 圭一（横浜国立大学）、野中 聡（JAXA）、“ 非対称突起物を有する細長物体空力特性についての超音速風洞試験 ”、日本航空宇宙学会 第 49 期
年会講演会、1B09（2018 年 4 月）

ISASニュース 2018. 7

No.448

3

ISAS

事

情

「はやぶさ２」、小惑星リュウグウに到着
2014 年 12 月３日に種子島宇宙センターから打ち上げられてから 1,302 日、ついに「はやぶさ２」がその探査の目的地である小惑星リュウグウ（Ryugu、確定
番号 162173）に到着しました。リュウグウ到着は、
2018 年６月 27 日、午前９時 35 分（日本時間）です。
見えてきたリュウグウは、意外なものでした。
「はやぶさ２」は、６月３日に往路のイオンエンジン運転を終了し、その後は望遠の光学航法カメラ（ONC-T）でリュウグウを撮影しながら接近していく光学電波複合
航法を行いました。６月３日の時点で、リュウグウまでの距離は 3,100 km で、リュウグウに対する接近速度
は 2.6 m/s ほどでした。その後、10 回の軌道制御を行って相対速度をだんだん落とし、リュウグウから約 20
km のところで相対速度をほぼゼロとし、リュウグウにリュウグウ到着記念の集合写真。

到着したわけです。
ONC-T で撮影されたリュウグウは、最初は点状でし形の小惑星は、英語ではトップ・シェイプと呼ばれていたが、細長い形状はしていないとか、少し角張っているます。トップとは、こま（独楽）のことです。このようとか、接近するにつれだんだんその形状が見えてきまし

な形の小惑星がいくつもあることは近年のレーダーの観た。そして最終的に見えてきたものは、ちょうどそろば

測などで分かっていたのですが、すべて自転周期が２時んの珠（たま）のような形の小惑星でした（表紙参照）。

間から４時間ほどと短いものでした。リュウグウは自転

これは、誰も想像していなかったものです。このような周期が７時間半ほどですから、誰も「こま型」だとは思わなかったわけです。
さらに、自転軸の向きは黄道面にほぼ垂直で、当初予想されていたように極端には傾いていないことも分かりました。これは、今後のミッション計画にとっては都合がよいものです。一方で、表面には大小様々なクレーターが見られますし、さらには非常に多くのボルダー（岩塊）で覆われていることも分かりました。また、赤道部分はリッジ（山の尾根）のような「張り出し」が見られます。
これらのことは、タッチダウンにとっては難度が高くな

ONC-T によって撮影された地球とリュウグウ。地球は、地球スイング
バイの直後（2015 年 12 月４日）に撮影されたもの。リュウグウは、
2018 年６月 21 日の多バンド画像から b,v,w バンド（波長 0.48, 0.55,
0.70 µ ｍ）を用いて天然色化したもの。
Ⓒ 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

ることが予想されます。
リュウグウの姿は、新しい惑星科学の開幕を予感させます。今後、詳しい探査により新たな驚きが数多く待っていることでしょう。

（吉川 真）

水星磁気圏探査機MMO最終充塡
北緯５度、赤道直下の南米ギアナ。季節は雨季で、ほぼ毎日激しいけどすぐに止むスコールと強い日差しの中での生活です。街の外はジャングルで、街の中は基本フランス語だけど中には英語を話す人もいる白人・黒人・アジア系など様々な人種から構成されています。
そんな仏領ギアナで、水星探査計画 BepiColombo の日本担当の磁気圏探査機MMO（Mercury MagnetosphericOrbiter）の打上げに向けて、作業が進んでいます。４
月末にオランダから CSG（ギアナ宇宙センター：Le
Centre Spatial Guyanais）に空輸しました。５月から4

５月 29 日～６月６日にかけてギアナ宇宙センター（CSG）で行われた水星磁気圏探査機 MMO の推進系の加圧作業の様子。

は簡易電気試験やバッテリー・SED の組付けなど、概ね搭載燃料は、超高圧の窒素ガスです。調圧弁で一定圧力準備が整った所で RCS（Reaction Control System）に制御されたガスの噴射で姿勢制御を行います。MMO は水の気密試験・最終充塡を実施しました。

星周回軌道に到着後、SED（Spin and Ejection Device）

ISASニュース 2018. 7

No.448

によりスピンしながら分離されます。初期チェックアウト

なリークも長期間では無視出来るものではありません。

後、磁気センサ等搭載の伸展物を展開して観測を行いまCSG の 広 い ク リ ー ン ル ー ム で は ESA 担 当 の MPO

す。RCS の主な役割は、１）伸展物展開で低下するスピ（Mercury Planetary Orbiter）、MTM（Mercury

ンレートをスピンアップすることと、２）通常運用で太Transfer Module）、MOSIF（MMO Sunshield and陽風により MMO が少しずつ傾くのを立て直すことです。

Interface structure）と一緒にいる壮観な状況の中でス

気密試験は水星軌道上の最悪温度 60℃を想定してクリーンメッシュの防護壁に囲まれた中で実施しました。

27.7 MPa まで加圧し、タンク・バルブ等からガスが漏

そ の 後 は、 最 後 の 詳 細 電 気 試 験、MLI 等 の 取 付、れないかを調査しました。試験ガスには分子量の小さい

BepiColombo として組上げ、MPO・MTM への推進薬（ヒドヘリウムガスを用います。これで漏れない事を確認し、ラジン／四酸化二窒素／キセノンガス）充塡を経て、アリア

分子量が大きく漏れにくい窒素ガスを 23.2 MPa まで

ン５へ搭載し、打上げを待つ事になります。MMO に充塡した

最終充塡しました。打上げから水星到着まで６年半も期

窒素ガスを使うまで、まだまだ長い道のりです。（志田 真樹）

間が有るので、気密試験はとても重要になります。僅か※ MMO の愛称は「みお」に決まりました。（６月８日発表）

平成30年オーストラリア気球実験
JAXA では北海道大樹町でさまざまな理学観測や工学実証のために大気球実験を実施していますが、昨今成層圏の風が不安定で数時間以上の気球飛翔を実現することが困難になっています。一方で、天文や宇宙線物理などの分野で高精度、高感度の観測を行おうとすると、20時間程度以上の長時間観測が必要となり、大型で高価な観測器を陸上で回収して再利用することも求められてきました。また、日本からは観測が困難な銀河中心などを対象とした南半球での気球実験も要望されてきました。
宇宙科学研究所では「長時間観測」、「陸上回収」、「南天」といったキーワードを必須とする研究に対応するた
めに海外でも大気球実験を実施してきました。過去イン

GRAINE 実験

放球直前の様子。

ドやブラジルなどで大気球実験を実施してきましたが、2010 年以降オーストラリアでの定期的な実験実施を目

その後４月 26 日に GRAINE を放球し、東向きの成層

指して準備を進め、2015 年に理学観測１実験を実施し、圏風にのって 1,000 km 東方のクイーンズランド州まオーストラリア気球実験の第一歩を踏み出しました。そで飛翔し、高度 35 km 以上で 15 時間弱の観測を行いして今回、本格的なオーストラリア気球実験キャンペー

ました。飛翔中のガンマ線事象を記録したエマルションンを計画し、今年２月 16 日から大気球を放球する北部

フィルムは翌日回収され、シドニー大学で現像されたの準州アリススプリングスでの現地準備を開始しました。

ち神戸大学、名古屋大学で解析されています。残る FITE

今回のキャンペーンでは「気球搭載遠赤外線干渉計によ実験は、現地実験準備が遅れ、また最後の放球機会と期る晩期型星の高解像撮像（FITE）」、「気球による MeV ガ

待した５月中旬に地上風の状態が悪化したため、残念な

ンマ線天体国際共同観測（SMILE―II+）」、そして 2015

がら実験実施を見送ることとなりました。

年にも実施した「エマルションガンマ線望遠鏡による宇宙現地実験班の様子は本号に坂井さんが寄稿されていま

ガンマ線観測（GRAINE）」の３実験を計画しました。約す。また今回得られた科学成果についてはいずれ各実験

一カ月の現地準備の後、SMILE―II+ と GRAINE の２実験グループに本誌で報告していただきたいと考えています。

は４月初めまでに準備完了となりました。

大気球実験グループは既に次のオーストラリア気球実験

SMILE―II+ は成層圏風が弱いターンアラウンドというキャンペーンに向けた準備を始めています。オーストラ時期の４月７日に放球され、アリススプリングス周辺を

リア側の相手方である豪連邦科学産業研究機構やニュー高度 37 km 以上で飛翔し続け、26 時間余の観測を実

サウスウェールズ大学とより強固な協力関係を築いて、現できました。オンボードの観測データを含むペイロー

今後も継続的に日本国内では実現困難な気球実験の機会

ドは翌日回収され、京都大学で解析が始まっています。

を提供していきたいと考えています。

（吉田 哲也）

再使用ロケット研究の現状
ISAS ニュース 2015 年３、５、６月号の以来、再使

これまで何度かご報告しました再使用観測ロケットの用ロケットについての記事がありませんでしたので、最技術実証プロジェクトは 2016 年度に終えました。再使

新の状況についてご紹介します。

用観測ロケットは、高度 100 km 以上まで飛翔して発ISASニュース 2018. 7

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5

ISAS

事

情

射点に戻ってくる垂直離着陸型のロケットで、機体・エ昨年度の後ンジンを使い捨てずに 100 回以上繰り返して使うとい半 から 推 進 系

うものです。

や構造系など、この技術実証プロジェクトにおいて、従来のロケット

実験機の組みにはない技術的な課題を解決するためエンジンや機体シ立て作業を開ステムに関する技術実証に取り組み、100 回以上の繰り始し、いよいよ返し使用が可能なエンジンを開発するなど、再使用観測

この７月より能ロケットの運用システム開発に向けて大きく前進しまし

代 ロ ケ ット 実

た。この技術実証の次のステップとして、これまでの研験場にて推進究から得られた技術や成果を最大限に活用して小型の実系の特性を確験機を構築し、繰り返し飛行実験により運用や誘導制御

認するためのなどシステムレベルでの技術獲得を目的とした研究活動

地上実験などに取り組んでいます。

再使用ロケット実験機 RV-X の組み立て作業。

が始まります。飛行実験に向けたさまざまなデータの取得

この再使用ロケット実験機（RV-X）は 2003 年まで

や、安全かつ効率的な運用方法の確認など進めていきます。

飛行実験を繰り返した RVT よりも一回り大きく（全長約この実験機をさまざまな新しい技術を実証するための７ m）、より将来に向けた技術を獲得するためのシステム

プラットフォームとして活用し、我々が次のゴールとしとなっています。実験機のエンジンは技術実証で開発したて目指す再使用観測ロケットや、さらなる将来の再使用

再使用エンジンを機体に搭載できる形態に改修して取り型宇宙輸送システムの構築に向けて研究活動を加速した

付け、エンジン開発を担当したメーカなどとの共同研究でいと考えています。みなさま、応援よろしくお願いします。

進めています。

チームのみなさん、頑張りましょう。

（野中 聡）

Ｘ線分光撮像衛星プロジェクト、始動2018 年 ７ 月 １ 日、 Ｘ 線 分 光 撮 像 衛 星 プ ロ ジ ェ クト（X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission:XRISM）が始動しました※１。
2016 年４月に運用を終えた X 線天文衛星 ASTRO-H（「ひとみ」）が軌道上で取得した科学データは、設計どおりの高いエネルギー分解能を達成し、わずか１カ月の観測ながら 10 編を超える観測成果論文の出版に結びつきました。これは ASTRO-H のコンセプトの科学的価値を示しており、銀河団やブラックホールの謎の解明につながることを強く期待させるものでした※２。そのため、
ASTRO-H 代替ミッションの早期実現に対する強い要望
を国内外の宇宙物理学コミュニティからいただき、これまで NASA、ESA、大学等の協力を得てプロジェクト化に向けた準備を進めてきました。

奈良女子大学での全体会議（2018 年 5 月）。

す。また、プロジェクトマネージャ（PM）のもと、科代替ミッションの開発方針としては、限られたリソー

学成果創出に責任をもつプリンシパルインベスティゲー

スの中で確実にミッションを実現するため、“Better is

タ（PI）と、技術的なシステム実現に責任をもつプロジェ

the enemy of good enough” を 標 榜 し ASTRO-H

クトエンジニア（PE）を配置し、良い意味で意見を対峙の開発成果を最大限活用することとしました。一方、させ、最適解を見つけます。

ASTRO-H の教訓を分析し、リスク低減のために必要と科学面では、科学成果創出を担う研究者で組織するサ判断した設計変更は確実に取り込むべく検討を行いましイエンスチームを発足させ、５月には第１回の全体会議た。一例として、軌道上で何等かの異常が発生した場合を奈良女子大学で開催しました。遠隔参加を併せて 100

でも衛星の安全を確保するため、「姿勢制御サブシステ

名を超える科学者、技術者が参加し、３日間にわたり活ム」、「衛星システム」、「地上系を含めた総合システム」

発な議論を行いました（写真）。次回は 10 月に金沢で開の多層にわたる状態監視・安全措置を施すことによって催する予定です。

ロバスト性向上を図ります。
プ ロ ジ ェ ク ト マ ネ ジ メ ン ト 体 制 に つ い て も、

Ｘ線分光撮像衛星（XRISM）プロジェクトは、内外の多くの協力を得て、2020 年度の打上げを目指します。

ASTRO-H の教訓を踏まえて改善します。NASA が共同

6（前島 弘則）プロジェクトとして参画することで、NASA の経験・知※１

見を取り入れてシステムズエンジニアリングを強化しま※２

ISASニュース 2018. 7

No.448

プロジェクト移行を機に、プロジェクト準備段階に使用していた名称「Ｘ線天文衛星代替機（X-ray Astronomy Recovery Mission: XARM）」を一新しました。
http://www.jaxa.jp/press/2016/07/20160707_hitomi_j.html

連

載

第４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 2Landing Site Selection
Landing Site Selection（LSS） と は、 着 陸 点 選 定 を意味します。
「はやぶさ２」では、サンプリング 地 点、MASCOT、
MINERVA-II の着陸点を決める活動です。LSS は、理工一体さらに国内外のサイエンティストとエンジニア一体で進めなければ成立しないプロセスであり、はやぶさ２
プロジェクトのチームワークが試されることになります。
小惑星サンプリング地点は、主に科学的成果が最大となる地点を選択します。
「はやぶさ２」は小惑星に到着す
るとすぐに、リモートセンシング機器で小惑星を詳細に観測します。その後速やかに解析を進め、小惑星上で最も「魅力的」な領域を探し出します。未知である小惑星環境に依りますが、「はやぶさ２」は、最大 3 回のサンプリン
グが可能です。サイエンスチームは、この 3 回のサンプ
リングチャンスを視野に入れて判断し、どこのサンプルであれば、太陽系の起源の解明に近づくことができるのかを検討します。また、MASCOT、MINERVA-II は母船のサイエンス機器とは異なったスケールの観測を行うことができ、それらの着地点も一緒に決めることも重要です。
しかしながら、「はやぶさ２」はリュウグウのどこからでもサンプリングできるわけではありません。サンプルを採取するためのタッチダウンは、「はやぶさ２」母船にとってはリスクを伴う運用であり、できるだけ安全な場
所からサンプリングを実施する必要があります。具体的

仮想のリュウグウについて LSS の訓練を行ったときの図。タッチダウンの安全性を数値で表現して小惑星上に色別で示してある。数値が小さいほど安全。灰色は危険な地域、白は数値が 20 以上。訓練では、特に安全な領域としてラベルが記載されている 6 カ所が選ばれたが、その中で科学的に最もよい場所が B ということになった。

には、表面温度が低いことや表面に大きな岩がないことなどを確認する必要があります。また、「はやぶさ２」を小惑星へ降下していく際には、地球との通信や航法誘導が成立している必要があります。このような制約のため、科学的成果が最大となる地点と安全にタッチダウンできる領域が一致しない可能性があります。そのため、サイエンティスト、エンジニアが一緒になって議論し、互いの要求を理解し合い、目標点を決定します。
LSS は、すべては未知なるリュウグウ次第です。この原稿を執筆している時点でリュウグウは見えてきましたが、麗しの乙姫がどんなところに住んでいるかは分かっていません。
願わくは、リュウグウの乙姫に微笑んでもらえますように。
「はやぶさ２」システム担当 山口 智宏（やまぐち ともひろ）

イオンエンジン往路完走と中和器の地上耐久試験状況
2018 年１月 10 日から開始していた「はやぶさ２」の第３期イオンエンジン運転は６月３日 14：59（日本時間）に 393 m/s の増速を完了し、これにて往路の運転はすべて終了しました。往路の総増速量は約 1,015 m/s、試験運転を含め少なくとも１台のイオンエンジンが稼働していた宇宙動力航行時間は 6,515 時間で、これまでに 24
kg の推進剤キセノンを消費してなお 42 kg が残っています。「はやぶさ２」のイオンエンジンは「はやぶさ」搭載品を改良して１台あたりの最大推力を８mN（ミリニュートン）から 10 mN に増強しています。打上げ後はほとん
どの時間を９mN 以上で極めて安定に稼働し、3 台のスラ
スタすべてがほぼ 10 mN の過去最高推力を維持して往路の運転を終えました。
「はやぶさ」では 10,000 時間から 15,000 時間の運転後に発生した中和器３基の不具合により一時は地球帰還が危ぶまれました。「はやぶさ２」では中和器の長寿命化のために放電室内壁をプラズマから防護し、電子放出に必要な電圧が低減されるように磁場の強化を行いました。
試作中和器で実使用環境を忠実に模擬した毎週１回のオンオフによる高温・低温のサイクルを印加する耐久試験

を 2012 年夏から実施し、2014 年 12
月 の「 は やぶさ２」打上げ 時 点 では宇 宙 作 動が予 定 され ている時間の２ 2018/6/3 往路完走時点までの「はやぶさ２」イオ
倍 に 相 当 す ンエンジンの宇宙作動実績（6,515 時間）と中和器の地上耐久試験実績（48,550 時間）。
る２万時間を無事にクリアしています。41,770 時間経過後の放電室内部観察でも特に異常は見られず、往路の運転完了の６月３日時点で 48,550 時間に到達しており、今後とも可能な限り試験を続行する予定です。この地上耐久試験の順
調な進捗は「はやぶさ２」での今後の地球帰還までの復路イオンエンジン運転に対する自信を与えてくれるだけ
でなく、DESTINY+ や OKEANOS などの将来計画の検討の根拠にもなっています。
「はやぶさ２」イオンエンジン担当 西山 和孝（にしやま かずたか）

ISASニュース 2018. 7

No.4487豪州の中心で気球に魅せられて研究開発部門 第四研究ユニット

坂井 智彦 （さかい ともひこ）

旧ハンガー前にて現地スタッフと FITE チームと一緒に。

2018 年の３月から５月半ばまで大気球実験に受信班としいつもと変わらない抑揚を抑えた声で３、２、１放球というて初めて参加させていただきました。実験場所は、豪州の中

掛け声のみです。運用は長い時で次の日の日中まで続きます

心アリススプリングス、周囲に広大なアウトバックの風景がが、これを準備作業で現場を駆けずり回ってくたくたになっ広がる空港脇のBalloon Launch Stationにて行われました。

た人も区別なく全員でこなします。ロングリーチ方向に飛ぶ

放球場といっても新旧のハンガー（格納庫）が２棟、それに時には、放球後セスナに乗って気球を追い越し、先回りして小さな小屋が数棟あるだけのこぢんまりとした佇まいでした。

待ちかまえます。現地の受信コンテナに入ると、おなじみに

実験は日本から持ち込んだ機器の設営から始まります。現なった受信機から聞こえる復調音。ビコン・ビコンとリズム

場は工事現場そのもの、現場監督吉田 哲也先生の指示のもよく刻み、時折ジャーという測距音。受信班の斎藤 芳隆さと、フォークリフトが入り乱れクレーンもひっきりなしに動んがこの音を聞かないと落ち着かないと言うように、なんだ

きます。放球リハーサルが終わるまで約１カ月間、40 度近か気球の鼓動を聞いているかのような安心感がありました。

くになる炎天下のもと、突撃してくるハエをものともせず、観測が終了すると今度は気球を着地させます。どこに落とメーカ、宇宙研一丸となって一気に進めます。宿に戻ると一すかは井筒 直樹さんの航路予測頼み。刻々と変わる予報の変して皆さんの個性が発揮されます。飲み派は、ビールが主

もと、地図とにらめっこしながらベストな着地点を決めま

食の繊細な班長を筆頭に、皆から好かれていじられる最年長、す。0：00 に Show Up（出勤）して、24：00 手前に無事

自虐ネタ満載の陽気なムードメーカ、幸せそうな笑顔のまま

着地、次から次へと変わっていくさまはさながらテレビドラダウンする同期。体力派では、永遠に泳ぎ穴掘りを続けた冒マの『24hours』の世界のようでした。さらに実験はこれ

険家、半ば強制的に目覚めたランナー、実験機器もウエイトで終了でなく、最後に回収が待っています。ここで登場するに見えてしまうアスリート。趣味では、器用に創作する若きのが回収班の福家 英之さん。行き先にどんな困難が待ち受

パティシエ、日本料理研究家のパパさんなど、本業が何かわけてようとも、七つ道具を携え、現地の百戦錬磨の強者達をからなくなる人達でした。そして宿でも日夜課された使命に率いて道なき道を進み、鮮やかに回収してきました。

務めた遺志を継ぐもの、影の努力を見せずにさらりとこなす

各自が専門分野を持った最小限の体制、先人達から引き継人達、あと、
なんでもできるゆえに1,000 km 東のロングリー

いだ歴史の重み、サイエンス側から牽引する大学、気球にはチ受信コンテナを一人孤独に守っていた方もいました。

宇宙研を凝縮した世界がありました。サイエンスの方々が人

放球日は前日深夜から作業が始まります。放球場所まで気生をかけて実験に挑んでいるのが直に伝わる距離感、朝会夕球、ゴンドラ、ガス、放球台車を運び、気球の通り道に何十会のテンポのよさと問題発生時の喧噪、SE の手法を織り交枚ものマットを敷き、動作チェックを行ったのち風の判断をぜ自分たちで知恵を絞る気球班、そこにはまだまだ実験をし待ちます。No Go の判断がでた時は、何日かかけて周到にているという小刻みのよい感覚がありました。おりしも実験

準備してきたことが一からやり直しです。その時の吉田先生

期間中に異動を知らされ、15 年お世話になった相模原ともの毅然とした後ろ姿が印象的でした。Go 判断が下った場合

お別れ、その最後を締めるのに相応しい２カ月半でした。新はガス入れが始まります。気球の高さは膨らんだ状態で約

たな東奔西走の日々が始まりましたが、フットワークが軽く

130 m、その姿はまるで巨大なモンスターが何もない平原

それでいてタフな皆さんの姿を思い浮かべると、不思議と前に突如現れたかのごとく圧巻でした。手足（注入口）をゆら向きに乗り切れそうな気がします。何もかも自分たちが限らゆらとさせてはためいている巨大な生き物のようで、朝日にれた中で手を動かして解決しないと前に進まない、そんな決照らされて輝き、何とも言えない荘厳な風景でした。

して大きくはないプロジェクトの意気込みが、もっともっと放球は唐突に始まります。ランチャー班の飯嶋 一征さんのJAXA 全体に広がればなと思います。

ISASニュース No.448 2018年7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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ISASニュース 2018. 7

No.448編 集 後 記「はやぶさ２」のリュウグウ到着をお伝えすることができて、編集担当として、またこのミッションに関わってきた者としてとても嬉しいです。これから１年半のランデブー期間、様々なドラマが待っていると思います。乞うご期待！
（田中 智）＊本誌は再生紙（古 70％）、
植 物 油 イン キ を 使 用しています。