惑星物質試料受け入れ設備
NASAのアポロ計画や旧ソ連のルナ計画によって、月の試料を地球上に持ち帰ることに成功したことによって、地球以外の天体から物質試料を採取して地球に持ち帰る、いわゆるサンプルリターンが開始された。
地球外からの物質を分析するためには、隕石や宇宙塵といった地球に落下する物質を調査、研究する方法もあるが、隕石や宇宙塵の分析には、どの天体からやってきたのかという起源天体を知ることが難しく、また起源天体内が判明した場合でも該当する天体のどの場所からやってきたのかという物質の出どころを知ることは極めて難しく、また地球落下時や落下後に地球上の物質による汚染や変質等を受ける度合いが大きくなるという弱点を抱えている。
宇宙探査機によるサンプルリターンは、技術的な困難や高コストという問題はあるが、試料が受ける地球物質による汚染を最小限に抑えることが可能であり、また探査機によって試料を採取する天体、そして天体内の場所も特定が可能であり、今後技術の進歩によって天体内の科学的に意義が大きい場所を狙ってサンプルリターンを行うことも期待される。
クリーンチャンバーは地球環境からの汚染を最小限に抑えることを目的とした設備で、惑星間物質受け入れ設備内の主な作業はクリーンチャンバー内で行われる。
クリーンチャンバーは超高真空状態から大気圧窒素までの気圧状態で作業が行われる第一室と、大気圧窒素の状態で作業が行われる第二室とに分かれている。第一室で超高真空状態での作業が可能となっている理由は、宇宙探査機は真空状態でサンプル採集を行う場面が多いと考えられ、開封時サンプラー内部は真空状態ないしはそれに近い状態であると考えられるため、サンプラー内に気体の流入や流出が発生して試料の散逸が発生することを防ぐため、第一室の気圧とサンプラー内の気圧を合わせて開封する必要があるためである。
サンプラー内の気圧については開封の課程を精密に分析することによって推定し、サンプラー内に気体が存在した場合は開封時に採集を行う。実際、はやぶさのサンプラー開封時には微量の気体が確認され回収も行われた。
二号室は大気圧の窒素が満たされており、主に試料の取り出し、回収、記録が行われる。第二室内には光学顕微鏡があり、電子天秤による計量、赤外分光などとともに試料の初期分類・記録を行う。
機械の作動によって発生するダストからの汚染を防ぐため、工作機械ブースに入った空気はクリーンルーム内に戻さない構造となっている。また工作機械ブース以外にカプセルの洗浄などが行われるCO2洗浄ブース、そして試験容器などの洗浄が行われる有機溶剤処理小部屋が設けられている。これらの部屋から排出される空気も屋外へ排出され、クリーンルーム内を汚染しないようになっている。
試料準備室、電子顕微鏡室は1立方フィート内の0.5マイクロメートル以上の粒子数が1000個とされている。資料準備室内には酸・アルカリ処理小部屋があり、加工・洗浄室内の有機溶剤処理小部屋とともに試験容器の洗浄を行っている。使用される酸やアルカリは超高純度のものを使用して容器の徹底的な洗浄を行う。ここから排出される空気もやはり空気も屋外へ排出され、クリーンルーム内を汚染しないようにされている。電子顕微鏡室には採集された試料を観察し、元素分析を行うための走査型電子顕微鏡がある。
クリーンルーム内で最も奥にある惑星試料処理室は、1立方フィート内の0.5マイクロメートル以上の粒子数が100-1000個と最も清浄な空間となっている。惑星試料処理室の内部には実際に試料を扱うためのクリーンチャンバーという密閉された装置が置かれている。