はやぶさ (探査機)
噴射された2つの推進剤は直ちに化学反応を起こして燃焼し、そのガスがノズルを広がりながら一方へ飛び出す反動が推力となるものであり、スケールの違いや加圧ポンプなどがない他は、大型の2液による液体燃料式ロケットと同じしくみだった。
リアクションホイール ゼロモーメンタム方式による3軸姿勢制御を行う本機では、姿勢制御装置として3軸3基のリアクションホイール (RW) を搭載していた。電力を使用することで角運動量を調節できるリアクションホイールは、RCSのように推進剤を消費しないので長期間の宇宙活動には適するが、機体のモーメントをホイール内に蓄積し続けると月単位では回転数が上限値を迎え「飽和」してしまうため、RCSのような何らかの方法で時折、機体外に無用な回転運動量を放つ「アンローディング」作業が必要になる。なお、ホイール部分に固体ロケットの衝撃から守るため、アルミがまかれており、これと本体を接着する接着剤が熱により剥がれ回転部に巻き込んだことによって、機能を停止した。
はやぶさ(第20号科学衛星MUSES-C)は、2003年5月9日13時29分25秒(日本標準時、以下同様)に宇宙科学研究所(ISAS)が打ち上げた小惑星探査機で、ひてん、はるかに続くMUSESシリーズ3番目の工学実験機である。開発・製造はNEC東芝スペースシステムが担当した。
イオンエンジンの実証試験を行いながら2005年夏にアポロ群の小惑星 (25143) イトカワに到達し、その表面を詳しく観測してサンプル採集を試みた後、2010年6月13日22時51分、60億kmの旅を終え地球に帰還し、大気圏に再突入した。地球重力圏外にある天体の固体表面に着陸してのサンプルリターンに、世界で初めて成功した。
また近距離レーザー光度計 LRF の動作確認も行った。何より大きな違いは、太陽発電パドルに太陽光の圧力を受けることで降下速度を時速100メートルほどとごく低速にしたことだった。ミネルバの投下失敗は、元々太陽光による圧力やイトカワの引力ではやぶさが降下している間に分離が行われる予定でいたが、指令コマンドの順番をミネルバの分離命令の直前に、降下速度を抑えるためのRCS噴射命令を入れて送信してしまうという人為的ミスによって、はやぶさが上昇をはじめた直後にミネルバを分離してしまったことで起きた。
11月20日:高度約40メートルで88万人の名前を載せたターゲットマーカーを分離した。マーカーはイトカワに着地した。予定通り1回目のタッチダウンに挑戦した。はやぶさは降下途中に何らかの障害物を検出し自律的にタッチダウン中止を決定して上昇を開始したが、再び秒速10cmで降下を始めた。はやぶさは2回のバウンド(接地)を経て、約30分間イトカワ表面に着陸した。このときは受信局の切り替えでビーコンが受信できない時間帯であったため、地上局側は着陸の事実を把握できておらず、通信途絶が長すぎることを不審に思った管制室の緊急指令で上昇、離陸した。地球と月以外の天体において着陸したものが再び離陸を成し遂げたのは世界初であった。
ちなみに、この話で探査機は地球に帰還するが、最終的にカプセルは大気圏で溶けてしまっている。
はやぶさプロジェクトが大きな話題となっていた2010年秋に放送されたTBSのテレビドラマ『SPEC〜警視庁公安部公安第五課 未詳事件特別対策係事件簿〜』の最終回に登場した。劇中で主人公の1人である当麻紗綾の亡き父が、生前「はやぶさ」の開発に携わっていたというエピソードが語られた。演出の堤幸彦は上述の映画『はやぶさ/HAYABUSA』の監督でもある。
2011 - 2012年放送の特撮テレビドラマ『仮面ライダーフォーゼ』では、主人公の幼馴染で宇宙オタク少女の城島ユウキが、「はやぶさ」(実名のまま)のかぶり物を着て自作の「がんばれ、はやぶさくん」という歌を歌って踊ったり、「はやぶさ」をモデルとしたパペット人形を持ち歩いたりなど、「はやぶさ」関連のものが度々登場する(ただし、これ以外にも宇宙関連のものが数多く登場し、「はやぶさ」はそのうちの1つである)。
コナミデジタルエンタテインメントの音楽ゲーム『pop'n music』に登場するキャラクターであるパラボー(PARABO)は、「はやぶさ」がモチーフ。また、誕生日である6月13日も帰還日に由来する。
はやぶさはイトカワ上に短時間だけ接地して岩石等の試料を採集するが、その着陸を安全に行うために、広角カメラ"ONC-W1"の撮影によって横軸方向の移動速度を安全値である毎秒8cm以内に収めるよう降下軌道を制御するが、その際の良好な画像を得るのにターゲットマーカーが用いられる。イトカワに30m程まで接近したはやぶさは、底面にぶら下げた状態のターゲットマーカーの固定ワイヤーを火工品、つまり火薬で焼き切る。はやぶさはRCSで自らは減速することで、ターゲットマーカーを先に着陸地点となるイトカワ上に落としておき、ゆっくり接近しながら、"ONC-W1"はフラッシュで照らした画像と照らさない暗い画像を簡単な内部演算することで、ターゲットマーカーの位置を知る。複数回この処理を行うと、横方向の移動速度を知ることができる。
ターゲットマーカーは重力の小さなイトカワ上で弾まずに確実に定着するように、薄いアルミ製の袋にポリイミド粒を収めたお手玉のような構造に作られており、転がり防止用の4つのとげが付けられていた。フラッシュに対して明るい反射を得るため、表面は再帰性反射シート(民生品)で覆われていた。
イトカワ表面からサンプルを採取するサンプラーは、5つのサブシステムから構成されている。 プロジェクタ サンプラーホーン サンプルキャッチャー/カプセル蓋 搬送機構 サンプルコンテナ プロジェクタ プロジェクタは弾丸(プロジェクタイル)を下方へ向けて打ち出し、イトカワ表面の岩石などを飛散させてサンプルとしてホーン内に飛び上がらせる役割を持つ。3本の棒状の発射装置がサンプラーホーンの基部外面に備わり、電気発火によって推進薬に点火されることで、5gのタンタル製の弾丸が各1発ずつ順番に発射されると秒速300mで飛び出してイトカワ表面を打つ。ホーンの基部にはアルミ箔の膜が付いた穴が3か所開いており、それぞれのプロジェクタがこれらに合わせて取り付けられている。点火後、弾丸は推進薬の圧力によってアルミニウム製のサボと共に前進し、弾丸はプロジェクタから飛び出すが、サボはプロジェクタ内に留まり変形して銃口を塞ぐので、発射ガスがホーン内に吹き込まれてサンプルや地面を汚染することはほとんどない。弾丸は穴からホーン内に入射されると、下部ホーン下端の中央付近に飛ぶように照準されている。弾丸はタンタル製であるため、小惑星の岩石組成とは区別が付きやすいとされる。プロジェクタの発射命令は、ホーンの長さを測るLRF-S2が1cmの短縮を検出することで出されることになっていた。
『小惑星探査機 はやぶさの大冒険』-『はやぶさ 遥かなる帰還』の原作となった山根一眞による著作。2010年7月29日、マガジンハウス出版(ISBN 978-4838721030)。
『「はやぶさ」がとどけたタイムカプセル~7年、60億キロの旅~』は、JAXA名誉教授の的川泰宣氏の監修による子ども向けノンフィクション作品。著者は山下美樹。2011年10月、文溪堂より刊行。(ISNB978-4-89423-726-1)。
1月26日:「1ビット通信」によって状況が次第に明らかになった。12月8日の姿勢制御喪失後、太陽電池パネルからの発電量が低下し、一旦は電源供給が失われた。リチウムイオン充電池は11セルすべてが放電し切った状態であり、その内の4セルは過放電によって充電能力を失っていた。また、RCSの推進剤は、11月のトラブルで燃料をほとんどを失っていたが、さらに酸化剤も12月以降のトラブルで失われていた。イオンエンジン用のキセノンガスは、トラブル前の圧力を保っていて、残量は42 - 44kgと推定された。回転を止めるためにまだ稼動するz軸のリアクション・ホイールが使用され、さらに中和器からのキセノンガス噴射が行われた。
2月25日:自転数が緩和されたことで、LGAによる8 bpsでのテレメトリーデータの受信が可能となった。
3月4日:おおよその姿勢制御に成功し、MGAによる32 bpsでのテレメトリーデータの受信が可能になった。
3月6日:3か月ぶりに位置や速度が特定され、地球からは3億3,000万km、イトカワからはその公転方向に1万3,000kmの所を秒速3メートルで離れつつあることが明らかになった。
3 - 4月:構体内部へ漏洩し滞留している可能性がある燃料などを追い出すために、ベーキング作業を行った。
5月31日:イオンエンジンBとDの起動試験に成功した。
7月:姿勢制御に使用していたキセノンガスの消費量を抑えるため、太陽光圧を利用(ソーラーセイルと同じ原理)したスピン安定状態での運用に切り替えた。