はやぶさ2

はやぶさ2は、小惑星探査機「はやぶさ」の後継機として宇宙航空研究開発機構  が打ち上げた小惑星探査機である。地球近傍小惑星 「リュウグウ」への着陸およびサンプルリターンを行った。「はやぶさ2」という名称は探査機を用いる小惑星探査プロジェクト名にも使われている。開発・製造は日本電気が担当した。

2014年12月3日に種子島宇宙センター大型ロケット発射場からH-IIAロケット26号機で打ち上げられたjaxa141203}}。搭載した回収カプセルは日本時間2020年12月6日に帰還し、サンプルリターンに成功した。はやぶさ2本体は地球を離れ、別の小惑星へ向かう拡張ミッションに移行した。

1. 特徴
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世界で初めて小惑星の物質を持ち帰ることに成功した探査機「はやぶさ」の後継機で、初号機が小惑星往復に初めて挑んだ「実験機」だったのに対し、有機物や水のある小惑星を探査して生命誕生の謎を解明するという科学的成果を上げるための初の「実用機」として開発された。

基本設計は初代「はやぶさ」と同一だが、「はやぶさ」の運用を通じて明らかになった問題点を解決すべく、改良が施された。サンプル採取方式は「はやぶさ」と同じく「タッチダウン」方式だが、事前に爆発によって衝突体を突入させて直径数メートルのクレーターを作ることにより、深部の試料を採取できるようにした。初代と同じく、採取した物質は耐熱カプセルに収納されて、地球に近傍まで持ち帰り、このカプセルのみを地球の大気圏へ再突入させる設計にした。また、着陸用小型ローバーの「ミネルバ2」、およびドイツとフランスが開発した小型着陸機「マスコット」も搭載した。

1.1. はやぶさからの変更点
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先代が航行途中に多数のトラブルに見舞われたため、安定航行を目的として様々な変更がなされた。「はやぶさ」のようなパラボラアンテナに代わり、「あかつき」と同様の高利得平面アンテナを使用し、破損が発生した化学燃料スラスタ配管の再検討や姿勢制御装置であるリアクションホイールの信頼性向上・予備の追加などの改良が行われた。イオンエンジンはμ10の推力を 8 から 10 へと向上させた改良型を搭載した。

また、試料を取るための方法も大幅に改良された。まず新機能として、小惑星表面だけでなく小惑星内部の砂礫の採取のための衝突装置  を搭載した。SCIは成形炸薬を内蔵しており、探査機本体から切り離された後本体が小惑星の陰に隠れる約40分後に起爆し、重さ 2 の純銅製衝突体を爆圧によって変形させつつ目標天体に衝突させ、クレーターを作る。このクレーター内または周辺で試料を採取することにより小惑星内部の調査が可能となる。JAXAとしてこのような構造を持つ探査機は初めてdate=2016年9月}}。SCI 全体の質量が 18、爆薬の質量は 4.7ある。銅板の質量は 2.5 だが、発射時に一部がちぎれて弾丸としては2 になるdate=2016年9月}}。衝突体の衝突時には本体は小惑星の裏側へ退避するため、衝突の様子を撮影するためにDCAM3と名付けた分離カメラを装備した。

初代はやぶさのように試料採取用の筒を小惑星の表面に当て、内部でプロジェクタイルと呼ばれる弾丸を打ち出し、それを小惑星表面に当てることで舞い上がった砂礫を採取する。プロジェクタイルの形状は「はやぶさ」の弾丸型から円錐型へと変更される。頂点の角度は90度に設定されており、プロジェクタイルが3 g以上の質量を持つ場合には弾丸型よりも効率的な試料採取が可能となる。もし初号機と同じように弾丸が発射されなくてもサンプルを引っ掛けて持ち上げられる仕組みも追加された他、サンプルから発生したガスも採取できるように改良されている。2014年11月には、NASAのオサイリス・レックスが小惑星で採取したサンプルとはやぶさ2が採取するサンプルを相互に提供し合うことで合意した。はやぶさ2には、サンプラーホーンの先端を撮るカメラCAM-Cも搭載されており、これはJAXAへの寄付金で作られた。

満身創痍での運用となった初代と比べ、確実に運用する為の改良が行われた。たとえば、初代はやぶさにおいてイトカワに着地させることが出来なかった「ミネルバ」の搭載数は、1基から3基に増加、ドイツ航空宇宙センターとフランス国立宇宙研究センターが共同開発した着陸ローバー「マスコット」と併せて運用された。また初代では信頼性強化のために施した改造が裏目に出て3基中2基が運用不能となったリアクションホイールについては、3基から4基へと増備され、なおかつ最後の1基はなるべく着陸時までは温存するため、はやぶさ帰還時の運用経験を活かし可能な限り1基のリアクション・ホイールと太陽光圧を利用した運用を行っている。また、新たにKaバンドの高速通信が可能な平面アンテナを従来のXバンドアンテナに追加したことで、全般的な高速通信速度が可能な中で、極限時の指令運用をより速やかに図ることができるようになった。さらに、目標小惑星であるリュウグウが、事前に自転周期が約7時間半で、長径は920 mのほぼ球形と推定され、何より自転軸が黄道面に対して横倒しに近く、それが垂直であったイトカワが12時間の自転毎に天体全面を観察できた事と比べて極めて効率が悪いため、イトカワでの3か月に比べて6倍にあたる1年半を費やして調査することにした。

2. 探査計画
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「はやぶさ」がS型小惑星である  イトカワを探査したのに続いて「はやぶさ2」ではC型小惑星であるアポロ群の  リュウグウを探査対象としたjaxa20151005}}。リュウグウは、はやぶさ2の探査計画立案時に公転軌道が判明していた約46万個の小惑星の中で、そのスペクトル型が判明していた約3000個の小惑星の中から、はやぶさクラスの推進力で探査可能でスペクトルがC型であり、タッチダウン運用の可能な自転速度が6時間以上という条件を有する対象として、ほぼ唯一の候補に挙げられたためである。なお、2014年はリュウグウへ到達するために極めて望ましい打上げウィンドウであった。次回のリュウグウへの打上げウインドウは10年後まで訪れない。

はやぶさ2計画には新たな生命の起源についての新たな知見をもたらす可能性があるNEWSCIENTIST}}。アミノ酸は探査機スターダストで以前にも彗星の尾から採取されているが、はやぶさ2が目指すリュウグウはC型小惑星と呼ばれる炭素を多く含む炭素質コンドライト隕石と似た物質で出来ていると考えられる小惑星で、一部の炭素質コンドライトと同様に有機物を含有する可能性がある。地球近傍に存在する小惑星が有機物を含むことが実証されれば、これらが隕石として地球に落ち生命の起源に寄与したという仮説が成立することとなる。

3. 打ち上げまでの経緯
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3.1. 計画立ち上げ
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MUSES-Cの打ち上げ以前から小天体探査フォーラムなどで後継ミッションについて非公式に検討が続けられており、当時は「ポストMUSES-C」、「はやぶさ」打ち上げ後は「ポストはやぶさ」と呼ばれていた。「はやぶさ」打ち上げ翌年の2004年には小天体探査ワーキンググループが発足して、より詳細な検討が行われた。この当時は1機または2機の探査機をスペクトル既知の複数の小惑星に送り込む「マルチランデブー&サンプルリターン」や「ファミリーミッション」と呼ばれる大掛かりな案もあった。そして、「はやぶさ」が地球近傍小惑星イトカワの精密な科学観測を行い目覚しい成果を上げたことを受けて、JAXA宇宙科学研究本部内で本格的に次期小惑星探査計画が持ち上がった。2005年の第5回宇宙科学シンポジウムの時点では、次期小惑星サンプルリターンの構想として3つの候補が考えられていた。そのうちの1つは2012年にC型小惑星である 1998 KY に向けて打ち上げ、2017年の地球帰還時のスイングバイでさらに 2003 YN へ向かい、2019年に2個目のカプセルが地球帰還という計画案だった。しかし2006年初、後にリュウグウと命名される 1999 JU が探査目標に選定された。

はやぶさは当時、様々な故障を抱えていて地球へ帰還できる可能性は決して高くない状態にあり、アメリカ航空宇宙局  が検討を開始したOSIRISミッションなど他国の追い上げも厳しい中、小惑星探査の分野での世界トップを維持できなくなるという危機感から、はやぶさ関係者からは後継機の早期の打ち上げが切望されていた。そこで、「はやぶさ」の再挑戦ミッションとして「はやぶさ2」の計画が立てられ、それまで検討されてきた「ポストはやぶさ」は「はやぶさMk2」と改称して区別することとなった。

2007年に計画は月・惑星探査推進グループ  に引き継がれ、2010年から2012年の打ち上げを目標に検討が進められたものの、JAXA全体でプロジェクトを積極的に推進するとの意思統一はなされず、計画は遅々として進まなかった。2007年度の予算折衝では、「はやぶさ2」計画側は5億円を要求し、財務省や文科省も数億円程度の予算をつけることを提案したが、JAXAはこれを退け予算は5000万円に留まった。これは情報収集衛星計画やISSのきぼうの打ち上げ、運用、物資補給などの負担も従来の予算内で行っており、予算の都合から太陽系探査は後回しにされている現状を示している。

3.2. 研究フェーズ移行
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はやぶさ2に関する開発費は国民世論の大きな盛り上がりもあり、WGを作って数年かけて提案していくという通常の手順とは異なる方法で提案をしていくこととなった。その後、宇宙開発委員会による一連の審査により「JAXAが早急に行うべきミッション」との判定を得て、2007年6月にはプリプロジェクトとなった。しかし、既存の計画の間に後から入ることとなったため予算上の制約は大きく、その後の進捗は思うようには進まなかった。

3.3. 予算不足による他国機関との連携の模索
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JAXAは2007年10月の理事長記者会見で、予算不足のため国産ロケットでの打ち上げは断念し、探査機のみを日本で製作し、打ち上げは他国の協力を仰いで海外で行うという考えを示した。しかし、無償でロケットを提供してくれる協力相手を見つけるのは簡単なことではなく、プロジェクトの存続は困難であると見られていた。この頃から、一般のファンから関連機関に対してはやぶさ後継機の実現を希望する投書が多数寄せられるようになった。JAXAには約80通、文部科学省宇宙開発委員会には約30通のメールが届いた。この数は、宇宙開発関連の投書としては異例の多さだったという。

2008年1月には、イタリア宇宙機関  長官からJAXA理事長宛に共同で計画を進めたいという旨の書簡が届いたことが明らかになった。探査機を日本が、打ち上げ用のロケットをイタリアが提供する形での協議を考えていたという。イタリアとの共同計画では、イタリア側が開発中のヴェガロケットを無償で提供する代わりに、イタリア側の計測機器が日本の用意する探査機に搭載されることとなっていた。もともと欧州とは「はやぶさMk2」で共同探査が検討されていたことから、これと計画が統合されてはやぶさ2自体が「マルコ・ポーロ」となる可能性もあった。しかしながら、「マルコ・ポーロ」は2009年のESAの Cosmic Vision における第2次審査で採択されなかった。

その後ヴェガロケットの調達が困難となり、打ち上げ時期も2014年以降にずれ込む見通しとなった。このため予算を次の5か年計画から捻出せねばならなくなり、ロケットの予算を他国に頼るという方向性も再検討されることになった。ただし惑星探査の予算が圧迫されている状況に変わりはなかった。2009年7月のJAXA相模原の一般公開においては、500 kgクラスのはやぶさ2に加え、300 kgクラスの衝突機を同時に打ち上げる2機構成案が示された。この案ではPLANET-C  + IKAROS  と同様のH-IIAの打ち上げ能力が想定されている。このような探査機自体を小惑星に衝突させて人工クレーターを作る、あるいは軌道を変える試みは、後になってESA/NASAによる別の探査計画AIDA で採用されている。2010年には後述のように衝突体を2 kg程度に小型化した新しい計画が示され、はやぶさ2では最終的にこちらが採用される形となった。

2010年度においては、自民党政権下の概算要求で「月面着陸・探査に向けた研究等」として15億円が要求されたものの、民主党への政権交代後、再度概算要求の出し直しを求められ、5000万円に減額された。尚、小惑星探査はJSPECに移管しているため、文部科学省の概算要求では月探査の項目に含まれる。さらに事業仕分け第1弾で衛星関連事業の1割縮減を受けて3000万円にまで減額され、非常に苦しいものとなった。

3.4. はやぶさ帰還による影響
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しかし、2010年6月13日にはやぶさが帰還し、翌14日にはカプセル回収にも成功すると、菅直人内閣の閣僚からは偉業として絶賛する発言が相次ぎ、2011年度の予算では増額を検討する意向も示されたこれらの発言に対し、読売新聞は「現金すぎ」と民主党政権を批判的に報じた。一方、科学ジャーナリストの松浦晋也は、はやぶさ後継機に予算が付かないのは政権の問題ではなく、2007年度の予算折衝で「はやぶさ2」計画側が要求した予算をJAXAが退けた事実を踏まえ、JAXAの組織内部の問題のため開発が順調に進んでいないことが原因と思われる、と指摘している。また、宇宙開発の有識者会議でも「人気で計画を決めるのはおかしい」とする指摘が出た。

3.5. 開発研究フェーズへ移行
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8月に開催された宇宙開発委員会において、「開発研究」フェーズへの移行が承認され予備設計が始まった。8月26日、文部科学省は総事業費140億円のうち、2011年度の予算概算要求に30億円の開発費を盛込む意向を示した。

3.6. プロジェクト化から開発フェーズへ
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2011年5月に、JAXAは正式に2014年の打ち上げに向けたプロジェクト化を発表した。

2012年1月25日に宇宙開発委員会において「はやぶさ2」の開発段階への移行が承認され、正式に「はやぶさ2」の開発がスタートしたnec20120125}}。

2012年4月からJAXAの事業への寄付金が受け付けられ、2013年2月末までに総額約3663万円が集まり、このうち約1922万円をはやぶさ2に使うことが決定した。この寄付金により、はやぶさ2本体の底部に岩石採取確認用のカメラが1台追加装備されることになった。

2014年8月31日にJAXAは相模原市で、はやぶさ2の機体を報道陣に公開した。

4. 打ち上げと、その後の経緯
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日時は何も表記がない場合、日本標準時  。また、時刻は24時制で表記する。

4.1. リュウグウ到着まで
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2014年11月30日に打ち上げ予定が設定されたもののJAXA20140930}}、天候不良によって12月1日に延期され、さらに12月3日に再延期されたjaxa141201}}。
2014年12月3日13時22分  頃、H-IIAロケット26号機により打ち上げjaxa20141203}}。その後、イオンエンジンやKaバンド通信系などの初期のチェックアウトを順調に終了。
2014年12月5日、本体および地上系一連の健全性を確立するクリティカル運用終了。
2015年3月3日、巡航フェーズへ移行jaxa.20150303}}。
2015年12月3日、地球スイングバイを実施。
2018年2月26日、小惑星リュウグウの点像を、距離約130万 kmからの撮影に成功したjaxa20180301}}。
2018年6月3日、往路のイオンエンジン運転を終了。

4.2. 小惑星近接運用
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2018年6月27日、小惑星リュウグウの上空20 kmの位置に到着した。
2018年9月21日、探査ローバーのミネルバ-II1を地表に向けて投下。投下されたローバーは2台で、いずれも着地に成功するとともに、少なくとも1台がリュウグウ地表をジャンプして移動したことも確認された。着地後、ローバーは投下直後のはやぶさ2や、ジャンプ中に撮影したリュウグウ地表の写真を、上空20 kmのはやぶさ2に送信した。小惑星上で探査機が着陸・移動・写真撮影に成功したのはいずれも世界初である。
2018年10月3日10時57分  頃、MASCOTを投下した。約6分後にリュウグウに接触し、バウンドを経てさらに約11分後に着地も成功した。ジャンプによる場所移動を含む17時間を超える観測活動を行い、MASCOTの運用を終了した。
2018年11月5日11時37分  頃、ターゲットマーカーBが切り離され、着陸候補地L08-Bの中心から15.4 m離れた所に着地。
2018年11月23日、太陽との合により通信が困難となる期間にビーコン運用を行う「合運用」を開始し、リュウグウから最大100 km離れる軌道に入り、ゆっくり離れ始めた。
2018年12月13日、JAXAは会見でミネルバ2-1のステレオ画像を含む新たな画像を公開した。また正式名称について1Aが「イブー 」、1Bが「アウル 」と発表した。いずれも神話でミネルバと関わりのあるフクロウに因む。それぞれ113日と10日の活動が確認されており、その後は日陰に入って休止中と推定された。またその間カメラの画像に全く汚れが確認できなかったことから、リュウグウ表面に砂は無いと結論付けられた。
2018年12月29日、合運用を終了して通常の運用を行った。なお正月3が日は運用を休止していた。

4.3. 小惑星近接運用
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2019年2月22日7時29分  頃、「リュウグウ」への1回目の着陸に成功したjaxa20190222a}}。この日は、はやぶさ2開発に尽力したJAXA宇宙科学研究所助教であった飯島祐一の誕生日だった。
2019年3月5日、前述の寄付金により取り付けられた岩石採取確認用カメラの映像が公開され、充分な量のサンプル採取ができたように見えることから着陸を2回に減らす方針が示された。
2019年4月5日11時  前、衝突装置  と小型カメラ  を分離した後、リュウグウの反対側に退避し、DCAM3による衝突の噴出物の撮影により衝突装置の作動を確認することに成功したjaxa20190405b}}