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日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 4, 2023

太陽系小天体探査の現状と今後の展開：
理学・工学双方の課題から考える
深井 稜汰1，
菊地 翔太2，
久保 勇貴1，
坂谷 尚哉1，
嶌生 有理1，
木村 駿太1，
尾崎 直哉1，
村上 豪1
2023年7月12日受領，査読を経て2023年8月7日受理（要旨）今後の日本の太陽系科学探査では，最重要の科学的課題を適切な技術によって効率的に解決することが求められる．2022 年度は，I SA S 惑星探査ワークショップ2022・第24回惑星圏シンポジウムの二度にわたり将来の太陽系小天体探査を見据えたスプリンターミーティングが行われ，現状の科学的課題・
技術的課題について議論がなされた．当課題を解決する糸口として，試料の貴重性に基づき探査天体・探査方法を選定したサンプルリターンミッションや，多数の小天体の形成過程を大局的に理解するためのフラ
イバイミッションの推進が提案された．

1. はじめに体探査の新たな種を育て，様々な形で解決し多様な学問分野へと発展させる試みがなされた．2021年度

小天体探査は，はやぶさ・はやぶさ2をはじめとすの本スプリンターミーティングの議論では，「 小天体のるサンプルリターンミッションの成 功などに基づき，組成・形状・起源等は非常に多様のため，それぞれの太陽系科学探 査において重要な位置を占めている.

探 査で異なる科学目標を達成し得るものである」こ

現 在は各国が 将 来の小天体 探 査ミッションを提案とが再認識されており，2022 年度はその議論を引きして いる中，I S A S / JA X A ( I nst it ute of Space継ぐ形で進められた．

a nd Ast ronaut ica l S cience/Japa n Aerospace

本 稿は次なる小天体 探 査を提案する機 会のため

Ex plorat ion Agency) を中心としたミッション立に，理学・工学双方の情報の基盤を作ることを目的と案には，欧米に対して予算規模が少ない等の困難もする．そのために，小天体探査で解決し得る科学的抱えている．日本独自の探査を提案するには，理学・課題と，現状の技術的課題を2022 年度スプリンター

工学双方の課題をもとに新たな観点を生み出す必要

ミーティングの議論に基づき整理した．加えて理学・がある．

工学双方の課題を踏まえ，現時点での小天体 探 査

2022 年9月に 開 催され た I S A S 惑 星 探 査 ワークの展望を議論した．本 稿は「惑星科学／太陽系科学

ショップ（PEWS: Planetary Exploration WorkShop)，

研究領域の目標・戦略・工程表（R F I : Request for2023 年2月に東北大学で開催された惑星圏シンポジ

I n for mat ion）」や，I S A Sが掲げる「宇宙科学・探査

ウム (SPS: Symposium on Planetary Sciences)

ロードマップ」とは趣旨が異なる．あくまでスプリンにおいて，小天体 探 査を議論 するスプリンターミー

ターミーティングの限られた時間の中で小天体 探 査

ティングがそれぞれ１時間超に渡って行われた．各の動機を対等に俯瞰したものであり，今後の道のり

ミーティングにはリモート参加・対面参加により50 名を規定するものではなく，また全ての可能性を網羅

以上が議論に参加し，科学的課題を発端として小天した議論ではないことに注意したい．

1.宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所
2.国立天文台fukai.ryohta@ja xa .jp

太陽系小天体探査の現状と今後の展開：理学・工学双方の課題から考える／深井，他

2. 科学的課題

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星帯におけるC 型小惑星の存在度に対して地球上に飛来する量は非常に少ない．特にC I ( Iv u na -t y pe)

小天体探 査で解決すべき科学的課題は，以下のコンドライトは，これまでに9 個しか発見されていな通りである．惑 星科学における課 題は，1) 地 球まい．これは地球の大気圏で C Iコンドライトの母隕石

たは地球型惑星への揮発 性物質の輸送と起源の解が消失することによるサンプリングバイアスであると

明，2) 太陽系天体の形成過程の解明，3) 太陽系天考えられる．こうした意 味で，C 型小 惑 星のサンプ

体の進化過程の解明の三点である．天文学において

ルリターンには大きな価値がある．C 型小惑星探 査

は「太陽系の起源物質の解明」，生物学においてはは既にはやぶさ2によって達成され [ 3, 4]，O S I R I S -「地球生命の材料の起源の理解」，防災科学（プラネ

R Ex・M M Xによるサンプルリターンや，DE S T I N Y+

タリーディフェンス）においては「地球へ飛来し得るによるフライバイ探査によって今後より議論は発展す

天体の特 性の理 解」がそれぞれ 挙げられる．表 1にる見込みがある．

は，各課題を解決し得る探査天体ターゲットと，対同様に，地球型惑星への揮発 性物質の起源とし応する「鍵となる情報 」，その課題を解決しつつあるて重要 視されるのが 彗星物質である[ 5]．地球 上で現行の探査方法，サンプルリターンミッションに関しはI nter pla net a r y D ust Pa r t icles ( I DPs) といてはアナログ試 料となり得る試 料名を挙げている．

うμm オーダーの塵や，南極で発見された超炭素質理学コミュニティは上記の科学課題の解決可能性がの微隕石が回収されており，彗星とのリンクがうたわ

高いミッション，更には複数の課題を解決出来るミッれている．一方で，多くのサンプル分析に対して十分ションを推進すべきである．

な試 料量がなく，またサンプリングバイアスが 存在

小天体 探 査 の方 法 は，
「フライバイ」「 ランデブー1

する可能 性 がある．NA S Aの St a rdustミッション（着陸含む）」の二通りに大別される ．一機の探査機では最大 50 μm 程度の粒子が回収された [6]．粒によって「複数回の」フライバイやランデブーを行うこ子の分析により難揮発 性物質の存在，芳香族有機とや，フライバイ・ランデブーに伴って「サンプルリター

物の存在等が示されているものの [ 7]，その多様 性ン」を組み合わせることも可能である．小天体探査以や不均質性についてはサンプリング時の衝突による外にも関連した科学的成果を挙げる方法は多数存

変成等の影響等を含むため，議論は困難である．現在し，探査との協力を検討することは限られた小天

在，NA S Aによる彗 星サンプルリターンミッション

体 探 査のリソースを使う上で重要な観 点となる．望(CA E S A R ) が計画されている．

遠鏡による地上観測やX 線・紫外線・赤外線観測衛

彗 星からのリターンサンプルは 科 学 的 価 値 が 高星等によっても小天体の研究における大きな成果がい一方で，探査における技術的ハードルが高い．そ挙げられている[ 1]．サンプルバイアス，地球 上の汚の穴を埋めるのは，質量分析計などを用いたその場

染，起源が不明という問題はある一方で，隕石学は分析である．彗星表面物質のその場 分析は次世代

多数の試料を用いた分析が可能である．また実験的

小天体サンプルリターン計画 [8]，表面から放出されな研究によって小天体環境や衝突過程を再現するこるガスによって生じるコマやイオンのフライバイ中のとも一つの解決方法である．

観 測 は C omet I nterceptorでそ れ ぞ れ 計 画され

2.1 惑星科学
2.1.1 地球への揮発性物質の輸送と起源の解明ている．水素同位体比 ( D/ H 比 ) の 観 測は E S Aの
Ro set t aミッションにより67P/C G 彗星で行われ，地球のD/ H 比よりも3– 4 倍高いことを示しており，地C 型小惑星は，後期集 積による地表 への供給 等

球の水の起源の議 論に対して重要な情報を与えたを通して，地球型惑星に揮発性物質をもたらした天[ 9]．67P/C G 彗星よりも更に始原的であると思われ体の一つと考えられている[2]．C 型小惑星は炭素質

る長周期彗星に対してもC omet I nterceptor搭載

コンドライトの起 源と考えられていた一方で，小 惑Hyd rogen I magerによって同様の情報が得られる

1

ことが期待される[ 10]．

バリエーションとしては相乗り，ロケット規模などが考えられるが，
本稿ではより詳しい解説は省略した．

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日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 4, 2023

表1： 科学的課題と小天体探査方法の関連．表 1 科学的課題と小天体探査方法の関連
分野

惑星科学

科学的課題
地球への

揮発性物質の輸送

太陽系天体の形成

太陽系天体の進化
天文学

太陽系の起源生物学

生命材料の起源

防災科学

地球に飛来する
天体の特性理解

ターゲット

アナログ

鍵となる情報CC同位体（揮発性物質）

彗星

IDP

同位体（揮発性物質）

木星トロヤ群不明

同位体（揮発性物質）

E型小惑星

EC

化学組成

C型小惑星

同位体（金属元素）

彗星-

物理特性・形状

M型小惑星

鉄隕石

磁気物性

D型小惑星
C型小惑星
彗星

C型小惑星

元素存在度

CI
IDP

同位体（先太陽系粒子）

彗星

CC

生体分子

NEA

-

物理特性

探査方法

SR (HY2, O-REx, MMX)
フライバイ (DESTINY+)
SR (CAESAR)
ランデブー (Rosetta)
SR (-)
フライバイ (Lucy)
SR (-)
フライバイ (-)
ランデブー (Rosetta)
フライバイ (Comet Interceptor)
SR (-)
ランデブー (Psyche)
SR (HY2, CAESAR)
ランデブー (Rosetta)
SR (HY2, CAESAR)
ランデブー (Hera ほか)
フライバイ (DART ほか)

CC: Carbonaceous Chondrites, EC: Enstatite Chondrites, IDP: Interplanetary Dust Particles, SR: Sample Return,
NEA: Near Earth Asteroids, HY2: Hayabusa2, O-REx: OSIRIS-REx

つことが期待され，地球型惑星の形成過程・起源を知トとなる．

る上で重要視されている [13]．E 型と類似するスペク

2.1. 2 太陽系天体の形成過程の解明

トルを持つエンスタタイトコンドライト，オーブライ

木星トロヤ群の形成や木星形成の解明において，

ト隕石等の持つ金属元素の同位体組成，含水量，有機

木星トロヤ群小惑星探査は重要視すべきである．D
物存在度等が，地球汚染やサンプリングバイアスの影

性，如いては微惑星の形成・進化課程に迫るものである．例えば，彗星がぺブルパイル天体かどうかといしたかを探るかが，近年重要視されている [15]．太陽の一つであるTag
ish L a ke 隕石が知られているが彗星は一般に微惑星の生き残りと考えられており，

う問いやそのぺブルサイズは，原始惑星系円盤内で系の平均元素存在度は，銀河系の化学進化を考える上[ 11]，木星トロヤ群のD 型小惑星の近赤外反射スペ
彗星の物理特性を理解することは微惑星の物理特性，の彗星（微惑星）形成環境の制約に繋がる[8]．形状

で欠かせないアンカーとなっている．太陽光球と CI

クトルとは不一致であることに注意したい[ 12]．木星
如いては微惑星の形成・進化課程に迫るものである．

モデルを用いた形態学から彗星の構成物質を制約

コンドライトの元素存在度がよい一致を示すことがこ

トロヤ群の形成過程を知る上で特に重要なのは，揮例えば，彗星がぺブルパイル天体かどうかという問いれまで知られていた．リュウグウ粒子は CI コンドラする手法 [ 14] も，フライバイ探査において有効な手やそのぺブルサイズは，
原始惑星系円盤内での彗星（微発 性物質や有機 物の同位体比である．天体表面上段である．
イトに化学的・鉱物学的特性がよく似ている上，地球惑星）形成環境の制約に繋がる[8]光でも特定が．形状モデルを用いにある程度 豊富に存在し，分可能な上での汚染の影響がきわめて小さい．従ってリュウグ

た形態学から彗星の構成物質を制約する手法[14] も，化合物，同位体等がターゲットであれば，フライバ

2.1. 3 太陽系天体の進化過程の解明
ウ粒子を分析することで，太陽系の平均元素存在度をフライバイ探査において有効な手段である．
イ探 査 やランデブー探 査によるその場計 測が 有 効

分化した微惑星のコア部分に相当すると考えられ最も高精度・高確度に求めることが出来ると考えられ

2.1.3
太陽系天体の進化過程の解明となる．これまでに，木星トロヤ群小惑星探査計画

る [3]る一部のM．
型小惑星への探査も重要視されている．

分化した微惑星のコア部分に相当すると考えられる

隕石学から，水質変成・熱変成等の影響が少ない始M 型小惑星の磁気物性等，鉄隕石では既に失われ

OK EA NO S の提案や，2021年10月のマルチフライ
一部の M 型小惑星への探査も重要視されている．M
バイ探査機 Lucy打ち上げがあった．

原的な天体には，先太陽系の天体から飛来したダストている情報が 存在する可能 性がある．NA S A が開型小惑星の磁気物性等，鉄隕石では既に失われてい（プレソーラー粒子）が含まれていることが予測され
発 中のPsycheミッションのようなランデブー 探 査

E 型小 惑星は地球 型惑星と類似した同位体組 成

る情報が存在する可能性がある．NASA が開発中の

ている
[16]
．各粒子は nm–数μ m で，含有量も数 100
や，
将来のサンプルリターンが期待される．
ppm 程度であるため，分析には 1–10 g 程度の多量のを持つことが期待され，地球型惑星の形成過程・起Phyche ミッションのようなランデブー探査や，将来の源を知る上で重要視されている[ 13]．E 型と類似する
サンプルリターンが期待される．

2. 2 天文学
試料が必要となる．探査天体としては，小天体上でのスペクトルを持つエンスタタイトコンドライト，オーブ

変成が小さいと考えられる彗星が第一に挙げられる．

銀河系の物質進化過程においていかに太陽系がライト隕石等の持つ金属元素の同位体組成，含 水
イアスの影響を受けているかどうかが今後のポイン

彗星の物理特 性を理 解することは微 惑星の物理特

銀河系の物質進化過程においていかに太陽系が誕生

型小 惑 星のアナログ 物質として炭 素質コンドライト
響を受けているかどうかが今後のポイントとなる．

量，有機物存在度等が，地球汚染やサンプリングバ

彗星は一般に微惑星の生き残りと考えられており，
2.2 天文学

3

誕生したかを探るかが，近年重要視されている[ 15]．
太陽系の平均元素存在度は，銀河系の化学進化を太陽系小天体探査の現状と今後の展開：理学・工学双方の課題から考える／深井，他

291

考える上で欠か せないアンカーとなっている．太 陽

ターでは，蛍光顕微鏡を用いた生体分子や生命活動

光球とC Iコンドライトの元素存在度がよい一致を示の検出を目指す生命探査，外惑星スプリンターではすことがこれまで知られていた．リュウグウ粒子はCI

氷衛星プリュームの補集および分析といった野心的コンドライトに化学的・鉱物学的特性がよく似ているなアイデアが議論され始めている．これらの探 査の上，地球上での汚染の影響がきわめて小さい．従っ実現ハードルは低くはないものの，小天体探査と科てリュウグウ粒子を分析することで，太陽系の平均

学的・技術的なフィードバックが行われ，互いに推進

元素存在度を最も高精度・高確度に求めることが出し合うことが期待される．

来ると考えられる[ 3]．
隕石学から，水質変成・熱変成等の影響が少ない

2.4 防災科学

始原的な天体には，先太陽系の天体から飛来したダ

防災科学においては，2013 年にロシア・チェリャビ

スト（プレソーラー粒子）が含まれていることが予測

ンスク州で衝撃波による人的被害をもたらしたチェ

されている[ 16]．各粒子はn m– 数μm で，含有量もリャビンスク隕石を契機として，小天体の地球 衝突

数 100 ppm程度であるため，分析には1–10 g 程度に対 応する活 動 であるプラネタリーディフェンスがの多量の試料が必要となる．探査天体としては，小国際的に重要 視されるようになった．近年は国連，

天体上での変成が小さいと考えられる彗星が第一にNA S A，E S Aに専門の部署が設置され，探査機衝挙げられる．

突による小惑星の軌道変更技術実証として DA R T

2.3 生物学( NA S A) とHera ( E S A) の両ミッションから構成
され るA I DA 計 画が 実 施されている．DA R Tミッ

これまでの小天体探査において，生物学・また生

ションでは，2022 年9月に二重小惑星ディディモスの物学と強く関連する惑星科学の科学的課題は重視

衛星ディモルフォスに衝突し，地上および宇宙望遠

されてきた．特に地球の生命材料の起源を明らかに鏡による事前・事後観測による衛星の公転周期変化する根拠として，初期地球に集積した可能性のあるから，探査機衝突による小惑星の軌道変更を実証し

C 型小惑星に含まれる有機 物の存在量や多様 性はた[20]．Heraミッションでは，2027年に二重小惑星

注目を集めている．近年，炭素質隕石から複数種のディディモスにランデブーし，DA R T 衝突クレータの核酸塩 基が 検出された [ 17] が, はやぶさ2ミッショ

詳細観測を行う予定である．更に，はやぶさ2 拡張ンにおいても帰還 粒子の分析によって R NAの構成

ミッション（小惑星 2001 C C 21へのフライバイ探査，

塩 基 のひとつであるウラシルの検 出が 報 告された

小型高速自転小惑星1998 K Y26 へのランデブー探[ 18]．小天体から検出される生体分子は，基本的に査）[21]，O S I R I S - R Exの延長ミッション（小惑星ア

は非生物的に合成されたものと考えられる．生命のポフィスへのランデブー探 査）などが 計画されてい構成要素が検出可能な濃度まで非生物的に作られ，る．プラネタリーディフェンスにおいては，衝突頻度かつ保存性があるということは，地球生命の誕生時が大きく都 市壊滅 級の被害をもたらしうる直径100に地球外由来の材料が活用されていた可能 性を示

m 級の小惑星の物理特性（質量・密度・強度）
・化学

唆する．

組成を知ることが重要だが，こうした小惑星は地球

今後の探査においても，特にCA E S A Rミッショ

から見ると暗く，観測可能な接近時には高速移動すンのような彗星サンプルリターンにより母天体上の変るため望遠鏡観測が難しく，今後の統計的な議論が成を回避した種々の有機物の分析が可能となる点に必要とされている2 ．

期待が集まっている．E S AのRo set t aミッションでは，67P/C G 彗星から探 査機 搭載の質量分析器によってグリシンが 検出された [ 19]．一方で，太 陽系探査が今後より狭義の生物学に迫るためには，生命活動の痕跡や証拠をより直接的に検出することが期待される．PEW S 2022・S P S 2023の火星スプリン

2

地球軌道における準衛星も探査候補の１つという意見が PEWS
2022において挙がった．その後中でも安定した軌道をもつ地球の準衛星，2023 FW13 が発見されている．

292

日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 4, 2023

3. 技術的課題

ム全体の設計コストが低いとは限らない点に注意を

3.1 軌道間輸送機

3.3 相対航法

要する．

近 年， 深 宇 宙 輸 送 のコスト削 減 および 設 計 共

小惑星表面に接近する運用を行う場合，往復伝搬通 化を 狙った深 宇 宙 軌 道 間 輸 送 機（O TV: O rbit

遅延下での探査機安全性を担保するためには，自律Tra nsfer Veh icle）の検討が国内で本 格化されて的な対地（小惑星相対）航法が必要となる．とりわけ，いる[22]．深宇宙O TVシステムは，サンプルリターン

サンプルリターンなど着陸を伴うミッションでは，精や遠方天体をターゲットとする推進コストの高いミッ

密な対地航法が要求される．対地航法には自然地形

ションの実現性を高める上で，今後の小天体探査にをトラッキングするものと，人工的なマーカーを利用おけるキー技術と位置付けられる．巡航を担う輸送するものとに大別される．前者の例が O S I R I S - R Ex

機と，目標天体近傍でミッションを行う探 査機とにのNat u ra l Feat u re Track i ngであり[ 30]，国内で機能を分配する形態が基本となるため，小天体近傍

もS L I Mの月着陸でクレータを用いた画像照合航法

でのより高度な運用に注力した設計 が 可能となる．

が実証される予定である[ 31]．後者の例としては，は加えて，マルチサンプリングを行う上では，採取済み

やぶさ・はやぶさ2のターゲットマーカーが挙げられのサンプルを輸送機 側に搬 送しておくことで，以降る．はやぶさ2は，事前投下したターゲットマーカーをの近傍運用での探 査機 喪 失によるサンプル全損を自律的に追跡することで，誤差 60 cmという高精度防ぐことができる[23]．このような探査形態においての着陸に成功した[ 32]．近年の小天体探査で，「 降り

は，二機間のランデブー・ドッキングやサンプル搬送

たい地点にピンポイントで降りる」技術が確立しつつが技術課題となる[24]．

あり，改良型のターゲットマーカーなど更なる性能向

3. 2 分離子機

上が検 討されている[ 33]．このような対地航法の要
素技術は，上述の探査機間ランデブーにおける相対

未 知天体をターゲットとするケースの多い小天体

航法にも応用可能である．その他，オブザーバ機が探 査では， 物 性の不 確 定な天体 表 面での滞 在 探ターゲット機からのビーコンを受けて軌道推定を行査を行う上で，親機からのローバーやランダーの分

う相対電波航法も検討されている[ 34]．この航法で離が 有力な解となる．最近の例では，はやぶさ2のは，中程度の距離・中程度のリアルタイム性を期待で

M I N E RVA-I I 1/ I I 2と M A S C O T が 挙 げ ら れ るき，カメラやレーザー距離計による近距離航法と，レ[25, 26]．小天体 の 微 小重 力環 境では 比 較 的 低リ

ンジ・レンジレート計測やV L BIなどの長距離航法とソースで様々な運用をこなしうるため，日本が得意との中間の空間・時間領域において有効であると思わする超 小型衛星との親 和性も高い．はやぶさ2の分

れる．

離カメラ
（D CA M 3）のように，親機にリスクを及ぼすことなく挑戦的な観測を行うことも可能である[27]．

3.4 地下探査

将来的には，複数機間の協調探査や自在な表面移サンプルリターンにおいて宇宙風化の影 響を受け

動・軌道制御など [28]，より高度な機能への発展性ていない試料の取得を目指す場合，小天体の地下物を有する．また，小惑星表面にタッチダウンしてサン質へのアクセスは最重要課題である．その一つの手

プル採 取を行う子機は，推進剤重量の軽 量化と親段として，はやぶさ2ミッションでは，衝突装置（S C I :機の着陸リスク低減が 期待できる点で有望である．

Sma l l Ca r r y- on I mpactor）を用いた衝突クレー

例えば，固体推進剤を利用した簡素なサンプル採取

タリングにより地下物質を露出させる技術を実証し子機であるタッチアンドゴー（TAG）サンプリングプ

た[ 35]．地下物質を直接採取する手法として，M M X

ローブのシステムが 現 在 検 討されている[29]．ただミッションでは深さ2 cm以上を掘削可能なコアラー

し，子機自体が小型であっても，親機とのハード・ソを採用している[ 36]．OK EA NO Sミッションでは，

フト面でのインターフェースは不可欠であり，システ

伸展式のニューマチック（空気式 ）サンプラーにより

太陽系小天体探査の現状と今後の展開：理学・工学双方の課題から考える／深井，他

293

最大深さ1 mの物質を採 取するシステムを提案して対して，フライバイ探 査であれば，小 型ミッション

いた [ 37]．未 知天体の地下物質を直 接 採 取する場

での実 施も十分可能である．その例が，2024 年に合，対象天体の機械的特性に関する不定性を考慮し打ち上げられ，小惑星フェートンを探 査する予定のたシステム設計を要する．間接的に小天体内部の全DE S T I N Y+ である[43, 44]．また近年，小天体フラ球的な物理特性を推定する手法として，旧来の重力イバイサイクラー軌道を用いて，低燃費・高頻度に複場に基づく測地学的アプローチに加えて，レーダー数の小天体をフライバイする探 査構想が提案されてや地震波による探査システムの活用が国内で議論さいる[45]．さらに，小天体フライバイサイクラー軌道

れている[ 38]．

に約10 機の宇宙機を配置することで，小天体マルチ

3.5 遠方探査

フライバイと小天体（恒 星間天体等の太陽系外から飛来する天体を含む）即応型フライバイを同時に実

はやぶさ・はやぶさ2によるランデブー探査は地球現することも可能である[46]．小天体は大多数の素近傍小 惑 星が 対 象であった．今後，日本の小天体性が未知であるため，フライバイ時に近接観測を行探 査で彗星やメインベルト以遠の小惑星をカバーすうだけでも，科学的に重要な情報を得うる．一方で，るにあたって，より遠方を探査する技術の成熟が課

ランデブー探査と比して，フライバイ探査で得られる題となる．太陽距離・地球距離の大きい領域での探情報は，時間的・空間的に大きく限定される．ゆえに，

査機運用は，電源系・通信系・熱系・推進系などあらランデブー探査計画との相乗効果を含めて，コスト

ゆるバスシステムでの対応を要する．OK EA NO Sでに見合う科学目標の見極めが肝要である．ダスト捕は，これらの課題を踏まえたミッション提案がなされ集ないしダストのその場解 析技術は，フライバイでた[ 39]．とりわけ，高比推力の電気推進と大面積の得られる科学情報の最大化に有効な技術だが，ダス

薄膜太陽電池という基本構成は，国内で遠方小天体

トとの相対速度が高速であるため，利用可能な技術の探査を実現するための一つの有力解と言える．スには制約がある．一回きりのフライバイで理想的な観プリンターミーティングでは議論が及ばなかったが，測ジオメトリ（相対位置・速度）を実現するためには，

木星以遠での自在な探査を実現するためには，熱源

後述の通り，地上観測による小天体の軌道決定精度

あるいは熱源からの熱電変換による発電技術としての向上が課題となる[47]．また，マルチ型即応型のフのラジオアイソトープの取り扱い技術が必要となる．

ライバイ探査では太陽-地球- 小惑星間の位置関係が

特に米国の外 惑星探査で238プルトニウムを熱源と様々な状況に対応した観測が必要であり，太陽電池・したラジオアイソトープ電池（R T G）の多くの活用例

アンテナ・観測機器などの幾何学関係を自在に変更がある反面，国内の深宇宙探 査での使用実績は未できる可変構造宇宙機も有効な技術となり得る[48]．

だない[40]．日本としては，これら既存の枠組みに捕らわれることなく，日本のミッション成立性にもっと

3.7 地上観測も適した熱源および発電技術の検 討が必要な時期

ミッション設計を行う上で，目標天体の軌道要素にきていると考えられる[41]．先述の深宇宙O TV 構

およびサイズ・形状・自転周期・自転軸方向などの物

想（3.1章）では，巡航ステージの化学推進モジュー

理特 性は重要な情報となる．小天体探 査において，

ル共通化によって輸送コストを削減することで，遠方これらの情報が既知であることは必須とは限らない

天体へのアクセス性を高めることが 期待されているが，サイズの小さい小天体に関しては発見そのもの[22]．遠方天体からサンプルリターンする場合，ミッが困難となる．地球に接近する恐れのある小惑星をションの長期化は不可避である．したがって，質量事前に発見する観点でも，国内での地 上観測が 継分析器を用いたその場分析などによって，段階的に

続 的に行 われている[49]．2021年にJA X A 内でプ成果創出するための方策が重要となる[42]．

ラネタリーディフェンス検 討チームが 発 足しており

3.6 フライバイ探査
ランデブー探 査はエネルギーコストが大きいのに[ 50]，小惑星の地上観測における体制強化が期待される．加えて，近年では，小天体による恒星食を複
数地点で同時観測することで，天体の形状や軌道を294

日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 4, 2023

制約する枠組みが 構築されつつある．その一例が，+

DE S T I N Y ミッションに向けた小惑星フェートンの地上観測である[ 51, 52] 3 ．このような地上観測との密な連携は，今後の小天体探査においてより一層重要となるであろう．

4. まとめと今後の展開を強め，より体系的に小天体探査の将来展望を設計することを目指す．

謝辞
PEWS 2022, SPS 2023で本スプリンターミーティングにご参加頂き，誠にありがとうございました．菅原春
菜さん，鈴木志野さんには小天体スプリンターの運2022 年度の小天体スプリンターミーティングでは営でご支援頂きました．また招待講演を快く引き受

小天体 探 査により解決し得る科学的課題，現状のけて頂いた荒井朋子さん，巽瑛理さん，兵頭龍樹さ

技術的課題を列挙し，オリジナリティある日本の将ん，津田雄一さん，平林正稔さん，鈴木雄大さん，辰来 小天体 探 査を見据え議 論を深めた．現時点の結馬美沙子さん，森治さん，吉川健人さんには深く感論として，以下の見解が得られた．小天体サンプルリ

謝致します．皆様のトークのおかげで，スプリンター

ターンにおいては，帰還試料の貴重性がミッション

ミーティングでの議論の種を作ることが出来ました．

を決める要になる．宇宙風化等の影響を受けない始同様に，C ont r ibuted t a l kとしてご講演頂いた皆

原的な物質は更にその科学価値を高めるため，地下様にも感謝 致します．次年度以降も（主催者側も含探査は極めて重要な技術である．探査ターゲットはむ）皆様の積極的な参加をお待ちしております．最後

彗星などの遠方天体が候補となり得るため，軌道間に，編集長の三浦均さんをはじめとする編集委員の輸送機などによってミッションの実現性を高めること

皆様，丁寧に査読をして頂いた渡邊誠一郎さん，本が必要であろう．一方で，多数の小天体の形成過程

稿にご助言を頂いた曽根理嗣さん，S P S 2023を主を大局的に理解したい場合は，フライバイ探査が強催して頂いた笠羽康正さんに深く感謝申し上げます．

力な探査方法となる．ダスト補集による物質分析・彗
星ガスの分析・小天体の形態学等が特に惑星科学の諸問題を解決する手 掛かりとなる．フライバイ探 査

参考文献において理想的な観測ジオメトリを達成するために，[1] Usui, F. et al., 2019, Publ. Astron. Soc. Japan 71, 1.

地上観測との連携が不可欠である．

[2] Fischer-Gödde, M. et al., 2020, Nature 579, 240.

2022 年度からは，I S A Sにおいて次なる彗星探査[3] 圦本尚義ほか, 2022, 遊星人 31, 286.

を目指す次世代 小天体サンプルリターン計画のワー[4] 矢田達ほか, 2022, 遊星人 31, 165.

キンググループが本スプリンターミーティングの議論[5] Hartogh, P. et al., 2011, Nature 478, 218.

を軸として発足した．前述の通り，彗星探査によって[6] Brownlee, D. et al., 2006, Science 314, 1711.

解決し得る科学的課題は多様である．一方で，現状[7] Sandford, S. A. et al., 2006, Science 314, 1720.

掲げられている様々な科学的課題に対し，探査の規[8] 黒川宏之ほか, 2023, 惑星圏シンポジウム.

模の枠組みに囚われず，あらゆる手段をもって解決[9] Altwegg, K. et al., 2015, Science 347, 1261952.

を試みることが重要である．例として，海外ミッショ[10] 鈴木雄大ほか, 2023, 惑星圏シンポジウム.

ンとの連携，プラズマ物理学等の宇宙物理学との連[11] 藤谷渉, 2016, 遊星人 25, 90.

携が重要となる．また，隕石学，地上観測，衛星観測[12] Vernazza, P. et al., 2013, Icarus 225, 517.

で解決し得る部分を探ることで，それぞれの研究分[13] Hyodo, R. et al., 2017, Arizona–JAXA work-

野を発展させながら課題解決に至ることが出来る．
2023年度からの活動においては，関連分野との連携

shop.
[14] 辰馬美沙子ほか, 2023, 惑星圏シンポジウム.
[15] Tsujimoto, T., 2021, Astrophys. J. Lett. 920, 32.

3

SPS 2023直後の2023年3月には，はやぶさ2拡張ミッションのフライバイターゲットである2001 CC21 の掩蔽観測にも成功している．

[16] Zinner, E., 2014, Treatise on Geochem. 2nd edition, 181.

太陽系小天体探査の現状と今後の展開：理学・工学双方の課題から考える／深井，他

295[17] Oba, Y. et al., 2022, Nature comm. 13, 2008.

[39] Mori, O. et al., 2020, Astrodynamics 4, 233.

[18] Oba, Y. et al., 2023, Nature comm. 14, 1292.

[40] 星野健ほか, 2009, 日本原子力学会誌 51, 3．

[19] Altwegg, K. et al., 2016, Science Advances 2, 5.

[41] 曽根理嗣ほか, 2022, ISAS Planetary Exploration[20] Thomas, C.A. et al., 2023, Nature 616, 448.

Workshop.

[21] 嶌生有理ほか, 2021, 遊星人 30, 169.

[42] Okada, T. et al., 2018, Planet. Space Sci. 161, 99.

[22] 津田雄一ほか, 2023, 宇宙科学シンポジウム.

[43] Arai, T. et al., 2018, Lunar and Planetary Sci.

[23] 佐伯孝尚ほか, 2023, 宇宙科学シンポジウム.

Conference.

[24] Takao, Y. et al., 2021, Acta Astronaut. 179, 172.

[44] Ozaki, N. et al., 2022, Acta Astronaut. 196, 42.

[25] 吉光撤雄ほか, 2020, 日本ロボット学会誌 38, 8.

[45] Ozaki, N. et al., 2022, J. Guid. Control Dyn. 45,[26] Ho, T. et al., 2021, Planet. Space Sci., 200,
105200.

8.
[46] Ozaki, N. et al., 2023, Planetary Defense Confer-[27] Sawada, H. et al., 2017, Space Sci. Rev. 208, 143.

ence.

[28] Nagaoka, K. et al., 2022, Robotica 40, 2.

[47] 三桝裕也ほか, 2023, 日本航空宇宙学会誌 71，
2.

[29] 大木春仁ほか, 2022, 宇宙科学技術連合講演会.

[48] Kubo, Y. et al., 2022, 73rd International Astro-[30] Norman, C.D. et al., 2022, Planet. Sci. J. 3, 101.
[31] 植田聡史ほか, 2018, 航空宇宙技術 17, 45.
[32] Kikuchi, S. et al., 2021, Icarus 358, 114220.
[33] Kusumoto, T. et al.，2023, International Symposium on Space Tech. and Science.
[34] 藤田雅大ほか, 2022, 宇宙科学技術連合講演会.
[35] Arakawa, M. et al., 2020, Science 368, 6486.
[36] Kawakatsu, Y. et al., 2023, Acta Astronaut.
202, 175.

naut.Congress.
[49] 奥村真一郎ほか, 2022, JAXA プラネタリーディフェ
ンス・シンポジウム.
[50] 吉川真ほか, 2022, JAXA プラネタリーディフェンス・
シンポジウム.
[51] Lazzarin, M. et al., 2019, Planet. Space Sci. 165,
115.
[52] Yoshida, F. et al., 2023, Publ. Astron. Soc. Japan
75, 153.

[37] Matsumoto, J. et al., 2018, JSASS Aerosp. Tech.
Japan 16, 7.
[38] 嶌生有理ほか, 2023, 宇宙科学シンポジウム.

著者紹介
深井 稜汰
宇 宙航 空 研 究開発 機 構 太 陽系

キュレーション活動のリードサイエンティストを務め科学研究系 特任助教．地球外物る．その他に，はやぶさ2・M M X・次世代小天体サン質研究グループ， 火 星衛星 探 査

プルリターンでのキュレーション活動検 討のリード，

計画 ( M M X )プロジェクトチーム

質量分析計を活用したキュレーション作業環境評価

をそれぞれ併任．2022 年 3月より法の開発などを務めている．

現職．JA X AでのO S I R I S - R Ex