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日本惑星科学会誌Vol. 29, No. 4, 2020

一番星へ行こう！日本の金星探査機の挑戦 その44
～ΔVと三機協同観 測：2020年10月の多忙な「あかつき」～
佐藤 毅彦1,2,山﨑 敦1（要旨）2020 年10月は，あかつきが金星の周回軌道に入ってから間もなく5 年という時期でしたが，特筆すべきイベントのあった「多忙な一か月」でもありました．ひとつは，探査機にとって4 年半ぶりの「軌道微修正運用」であり，もうひとつは「日本の宇宙機3機による金星協同観測」という，日本の宇宙科学史上でも初のイベントへの参加です．その二つについて，運用の当事者目線からドキュメンタリ風にお伝えしています．

1.「超長時間日陰」
を避けよ！

回軌道に入って約4ヶ月後）以来，久しぶりのことです．今回の修正はPha se C ont rolを略してP C 2と呼あかつきは金星の赤道面近くを西回りに，約11地ばれます（2016 年 4月4日はP C1）．P C 2により日陰時球日をかけて一周回する軌道をとっています．長楕円間をどれだけ短くできるか，計画値を表 1の右側にま軌道の長半径は約37 万 k mで，周回軌道上でときどとめました．日陰の起きるタイミングからして変わりき金星がつくる影「日陰」を通過することになります．

ますので一対一対応にはなっていませんが，最長で長期の軌道計算を行ったところ，2022年2月11日よりも250 分，これまでの実績内に収まる見通しであるこも先に「超長時間日陰（半影を含む）」が頻繁に起こるとが分かります．

ことが分かりました．
「あかつき」搭載のバッテリーはそもそも，最長 90分の日陰を安 全に過ごすことを想定したものです．
そこはもちろんマージンもあり，また高信頼の日本

2. 決戦は2020年10月7日，わずか4秒間の大勝負製ということもあって，これまでに最長 259 分の日陰PC2の実施日は2020年10月7日，日本時間21: 22: 00（2019年1月30日）を乗り切ることができました．しかと決定．内惑星の金星はこの時間帯，日本からは非し2022 年2月11日よりも先に予測されたのは，300 分可視となりますので，D S N局
（NA S Aが運用する深を超え500 分に近い「超長時間日陰（半影を含む）」

宇宙探査用アンテナ局ネットワーク）のお世話になりであり，しかもそれが頻繁に起きます（表 1の左側）．

ました（マドリッド局からゴールドストン局へとリレー

2019 年1月30日の経験から推測して（2022 年までのする運用）．

間にも徐々にバッテリーの劣化は進行しますから），10月7日といえば，B epiC olomb （o 以下ではB Cと300 分超を乗り切ることは難しそうです．そこで軌道略 記します）が金 星フライバイをするわずか一週間の微修正計画が練られました．

前です．何もそのタイミングで「リスクがゼロではな

実は軌道を修正するのは，2016 年 4月4日
（金星周
1.宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所
2.総合研究大学院大学・物理科学研究系・宇宙科学専攻

い」P C 2をやらなくてもよさそうなものですが，しかしそこには事情がいくつもあります．P C 2は近金点に探査機が差しかかるタイミングで行うものであり，選択 肢は10月7日または18日または29日でした．最一番星へ行こう！日本の金星探査機の挑戦 その44 ～ΔVと三機協同観測：2020年10月の多忙な「あかつき」～／佐藤，山﨑219

表１： ΔＶ実施有無による長時間日陰時間の違い．

後の29日では予備日を確保することができません．

です！これから15 年先ではその前に燃料が尽きてし18日は，15日のB Cスイングバイとの協同観 測 延 長

まうでしょうから，実質的に「超長時間日陰の心配は線上にあり，ここでのデータ取得を行いたいところ．

なくなった」ことになります．ΔVオペレーションをす

そうすると消去法的に10月7日になるわけですが，7るのも，これが最後でしょう．そう思うと少しさびし日ならではの利点もあります．この日であれば，スラい気もします（もちろんリアクションホイールに蓄積しスタ噴射姿勢へと移行する際，探査機のY 軸（常にた擾乱アンローディングのため，秒以下の噴射はとき角運動量をもたせている方向）を傾ける必要がなく，どきありますが）．

安 全 性の高い実 施が 可能なのです．所の了承を得て，10月7日に向けて準備作業が始まりました．
スラスタの噴射時間はわずか 4 秒，探査機速度の変化であるΔV量として約 0. 53 m /sという小さなものですが，これが表１のような大きな違いを生むのです．逆にいえば，このΔVに対するごく微小な誤差も先々の大きな差になり得るわけで，慎重かつ正確にこれを達成しなければなりません．

3. そしてPC2の結果はこうして P C 2を無 事 終えたあかつきは次の大仕事，15日のB Cスイングバイ・イベント（金星協同観測）へ向けた準備に取りかかったのでした．

4. 協同観測計画
B Cは水星軌道に向かうため金星での減速スイングバイを10月15日に実施する計画で，1年以上前からこの日の前後に金星観測を行う計画を進めていました．現在金星を周回する唯一の探査機「あかつき」も同時観測を計画し，地球を周回する惑星分光観測衛メンバーが固唾を飲んで見守る中，探査機に仕込星「ひさき」も金星に視野を向けて，日本の宇宙機 3

まれたタイムライン・コマンド（直 前の臼田局運用でミッション協同による金星同時観測という壮大な計アップロードしたもの）は着実に実行されてゆきまし

画となったのです．各衛星の特徴を生かして，金星のた．すべてが終了し，「出来上がりの軌道」をもとに雲層から金 星近傍の宇宙空間プラズマまで総合的ΔV量を計算したところ，98 % 以上が達成されていな観測，複数衛星での観測で初めて可能となる全球ることが分かりました．この場合，これまでの最長実的な観測，そして，同時・同波長帯観測による相互較績259分を上回る日陰の発生はなんと2035年7月3日

正データの取得が目的です．

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図1. 原点に金星，太陽方向を右側に固定した座標系で，黄道面に投影した各探査機の軌道．赤線が10月の「あかつき」の軌道を示し，太線部分がBC（「みお」）の金星最接近前後数時間の軌道を表します．青線がBCのスイングバイ軌道を示し，「 ひさき」は地球方向（緑矢印）から観測します．(ISASニュース掲載図より)当日の「あかつき」，B C，「 ひさき」の軌道位置関係大限有効に活用するには，スイングバイの前後数日を図1に示します．
「あかつき」と金星の間をB Cが通以上観測を継続していることが必要となります．
「あ過し，その反対側から「ひさき」がモニタリング観測す

かつき」は紫外 イメージャおよび中間赤外カメラでるという構図です．
「 あかつき」は，遠金点を過ぎた当

1～2 時間毎に雲頂の構造と温 度を10日間以上観測たりに位置し視直径小さめの金星しか観測できないし，「ひさき」で金星電離圏の極端紫外分光観測を前のは残念ですが，その一方で固定した地方時を連続後 1週間継続，B Cで金星の赤外・紫外の分光観測やして観測できるメリットがあります．

金星周辺のプラズマ環境計測を実施する，という協B Cのスイングバイは15日ですが，もちろんこの日だけ観測すればよいものではありません．ご 存じのとおり，金星を覆う雲はスーパーローテーションしていますし，大気圏・電離圏は熱潮汐波・重力波で数日の周期変動が知られています．貴重な協同観測を最同観測計画を立案しました．

5. 観測の実施結果「あかつき」は，10月12日から金星観測を再開しま一番星へ行こう！日本の金星探査機の挑戦 その44 ～ΔVと三機協同観測：2020年10月の多忙な「あかつき」～／佐藤，山﨑

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図2. 10月15日13時頃（日本時間）に「あかつき」搭載紫外イメージャ（左）および中間赤外カメラ（右）が捉えた金星像（Credit: Planet- CProject Team）．

した．P C 2 後の初観測ということで撮像後すぐに観イングバイ時の金星観測キャンペーンも成功させ，極測データを確認したい焦る気持ちがありましたが，めて多 忙な一か月を過ごしました．日本の宇宙機 3

金星の協同観測のために観測姿 勢を継続する必要

ミッション協同による惑星同時観測は，地球以外でがあります．協同観測機会は一瞬で過ぎ去るのに対は日本の宇宙科学史 上初めて実現されたものです．

し，データ再生は後日でも可能ですから，そこ（即日金星の近くに日本の探査機が 2 機飛翔し3 機での協観測データを再生できない）はぐっとこらえたのでし同観測が成功したことは，今後の惑星科学への日本た．協同観測時の画像データを再生開始できたのはの貢献度をますます高める実績になると期待します．

16日で，付帯情報まで含め必要なデータがすべてそろったのは19日のことでした．心落ち着かずの数日を過ごしましたが，無事に図2に示した画像を取得することに成功しました．B Cの金星最接近は10月15日
12 時 59 分（日本時間）で，その最近接時刻の画像です．
紫外線の画像（左）は，10月15日の13時01分と13時05 分（日本時間）に撮影された2 波長（283n m : 赤 と365n m : 青）から疑似カラー合成したもので，昼半球の雲の濃淡が見て取れます．中間赤外線の画像（右）は，13 時 08 分（日本時間）に撮影された雲頂の温度を色付けした画像で，視直径の小さめ金星像にも関わらず熱潮汐波構造がはっきりと見えています．今後の定量的なデータ解析が待たれます．

6. まとめ超長時間日陰回避のためのP C 2を無事成功させた「あかつき」チームは，「ひさき」とともにB C金星ス