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小惑星探査機はやぶさ

2010年6月13日19時51分(日本時間、以後同じ)に「はやぶさ」により分離されたカプセルは、6月13日22時51分頃大気圏に再突入しました。カプセル本体は、6月13日23時56分に落下予定区域内において目視により発見され、翌14日16時8分、回収作業を完了しました。また、熱シールド(防護材)も、6月14日14時頃に、同区域内にて発見、回収されました。

2010年6月18日02時15分、「はやぶさ」カプセル及び熱シールドは、豪州からJAXA相模原キャンパス内に設けられたキュレーションセンターに運び込まれ、6月24日からは、「はやぶさ」サンプルコンテナの開封作業に着手し、コンテナ内に微粒子が存在することが確認されました。
このたび、7月30日、31日に開催されるJAXA相模原キャンパス特別公開において2010年6月14日に回収した「はやぶさ」のカプセルの一部などが展示されています。
また、筑波宇宙センターにおいても、8月2日(月)から6日(金)に 「はやぶさ」カプセル等の一般公開が行われます。





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感動!小惑星探査機「はやぶさ」帰還

小惑星探査機「はやぶさ」は、6月13日19:51に無事カプセルを分離し、22:51頃に大気圏に突入してその運用を終えました。


着陸後、オーストラリア・ウーメラ立入制限区域内をヘリコプターでカプセル本体を捜索し、23:56にその位置を確認しました。


2003年5月にM-Vロケットで打ち上げられてから約7年間、「はやぶさ」は小惑星「イトカワ」に着陸し、サンプル採取作業を行い、再び地球へ帰還するという難事業を、幾多の困難を乗り越え成し遂げることができました。


簡単に7年というのは申し訳ない気がします。
たった一人で「はやぶさ」は宇宙を彷徨い、地球まで帰ってきたのですから、まさに感動ものです。
諦めずに、地球からフォローを続けた研究者の方にも頭の下がる思いです。


宇宙開発をする前に、地球のことを研究するのが先だろうと前から考えており、その考えは変わりはないですが、そんな私でも今回の快挙には拍手です。


以下wikipediaより引用です。


(経過)

2003年(平成15年)5月に打ち上げられ、イオンエンジンを併用した地球スイングバイに成功、2005年(平成17年)9月には小惑星イトカワに到着、観測、離着陸に成功し、2007年(平成19年)4月、地球に針路をとりました。その間、姿勢制御装置の故障や化学エンジンの燃料漏れによる全損、姿勢の乱れ、電池切れ、通信途絶、イオンエンジンの停止など数々のアクシデントに見舞われましたが、その大半は想定され、相互バックアップや自動復旧できるよう設計されており、推進剤ガスの放出による姿勢修正や太陽帆の原理による姿勢制御などの機転もあいまって復旧に成功、2010年(平成22年)6月13日午後10時50分、地球帰還を果たしました。
日時イベント
2003年5月9日13時29分25秒にM-Vロケットで「はやぶさ」打ち上げ。
9月搭載するイオンエンジンのうち1基 (A) は出力が不安定なため運転を見合わせたが、残り3基は計画通りの動作をしており、推進時間は1,000時間を越えた。この時点で地球から52,000km後方を飛行中であった。
10月末 - 11月観測史上最大規模の太陽フレアに遭遇。搭載メモリのシングルイベントアップセットや太陽光電池の出力低下が発生したものの、幸いミッション遂行への影響は軽微で済んだ。
2004年5月19日イオンエンジンを併用した地球スイングバイに世界で初めて成功。
12月9日イオンエンジンの積算稼働時間が2万時間を突破。
2005年2月18日遠日点(1.7天文単位)を通過。イオンエンジンを搭載した宇宙機としては、世界で最も太陽から遠方に到達した。
7月29日30日
8月8日9日
8月12日
搭載された星姿勢計(スタートラッカー)により小惑星「イトカワ」を捉え、合計24枚の写真撮影に成功した。そしてこれらの画像をもとに、地上からの電波による観測と組み合わせて精密な軌道決定が行われた。
7月31日リアクションホイール姿勢制御装置)3基のうち1基が故障したため、2基による姿勢維持機能に切り替えて飛行した。なお、当初より2基の運用も想定されていたため、支障なく運用。
8月28日イオンエンジンを切り、イトカワ接近に備えた。9月4日、点状ながら初めてイトカワの形状を撮影。イトカワの自転周期が予想通り約12時間であることを確認。さらに、レーザー高度計の送信試験に成功。9月10日の撮影では、イトカワの細長い形状をはっきり捉えた。
9月12日イトカワと地球を結ぶ直線上で、イトカワから20kmの位置(ゲートポジション)に静止した。公式にはこれにより、イトカワとのランデブー成功とされた。
9月30日イトカワから約7kmの位置(ホームポジション)まで接近し、近距離からの観測モードに移行した。
10月2日23:08 (JST)リアクションホイールがさらにもう1基故障した。残ったリアクションホイールはZ軸の1基であり、これだけでは姿勢制御が不可能なため、化学エンジンを併用して姿勢制御を行い、観測が続行された。
10月28日リアクションホイールの故障への対応に伴い、帰還に充分な燃料確保が急務の課題となり、検討の結果、エンジン噴射を精度よく制御する方法の目処が立った。これを受けて、サンプル採取の実施が決定した。
11月4日リハーサル降下中に異常が発生し、降下を中止。
11月9日再リハーサル降下で高度70メートルまで接近。ターゲットマーカー(ミッション関係者の名前入り)を正常に分離。
11月12日再度リハーサル降下を行い、高度55メートルまで接近。探査機ミネルヴァを投下。ミネルヴァは搭載機器は順調に機能したものの、重力補償のためのスラスタ噴射の最中、上昇速度を持った時点で分離してしまったため、イトカワへの着陸には失敗した。
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。マーカーはイトカワに着地した。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上昇したものの、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る。タッチダウン中止モードが解除されないまま降下したため弾丸は発射されなかったが、着陸の衝撃でイトカワの埃が舞い上がり、回収された可能性がある。これがイトカワのものならば、小惑星からの試料採取に世界で初めて成功したことになる。
11月26日2回目のタッチダウンに挑戦。降下中に前回投下した署名入りターゲットマーカーをイトカワ表面上に確認。新たにマーカーを投下すると2つの目印を見て混乱すると判断し、急遽マーカーの投下を止め、前回のものを用いた。日本時間午前7時7分、イトカワに予定通り1秒間着陸し、即座にイトカワから離脱した。地球の管制室には「WCT」の表示。これは弾丸発射を含めた着陸シーケンスが全て正常に動作したことを示している。離脱の際にスラスターB系から燃料のヒドラジンが探査機内部に漏洩したが、弁を閉鎖し漏洩は止まった。
11月27日はやぶさへの姿勢制御命令が何らかの原因で不調に終わる。漏洩した燃料の気化による温度低下でバッテリーが放電し、システム広範囲の電源系統がリセットされたと推定されている。姿勢を制御するスラスターは2系統 (A/B) とも推力が低下し、はやぶさの姿勢は大きく乱れる。
11月28日通信が途絶するが、翌日、ビーコン通信が回復。
12月2日化学エンジンの再起動を試みる。小さな推力は確認できたが、本格的な始動に至らず。
12月3日探査機の姿勢が乱れていることを確認。緊急の姿勢制御法として、イオンエンジンの推進剤であるキセノンガスの直接噴射を採用、ただちに運用ソフトウェアの作成を開始。
12月4日上記のソフトウェアが完成し、キセノンガスの直接噴射による姿勢制御を試み、成功。
12月7日はやぶさから得られた情報を解析した結果、11月26日の着陸シーケンスになぜか弾丸発射中止のコマンドが紛れ込み、サンプリング用の弾丸は発射されていなかった可能性が高いことがわかった。ただし、はやぶさの電源系統がリセットされていることや、着陸時にサンプラーホーンの温度が上昇していることなどから、弾丸が発射された可能性も残されている。なお、1回目の30分間にわたる着陸により試料が採取されている可能性は残されている。
12月8日再度の燃料漏れが発生。機体はみそすり運動を始めた。キセノンガスを使っても姿勢を制御することは出来ず、9日以降通信が途絶した。
12月14日地球への帰還を2010年6月に延期することが発表された。はやぶさは受動的に安定するように設計されているので、2006年12月までに電力と通信が復旧できる可能性は60%、2007年春ならば70%と計算された。2007年春までにイオンエンジンを再起動できれば、地球帰還の可能性は高いとされた。
2006年1月23日はやぶさからのビーコン信号が受信される。
1月26日状況が少しずつ明らかになる。12月8日の姿勢喪失後、太陽電池発生電力が極端に低下し、一旦電源が完全に落ちた模様。搭載のリチウムイオンバッテリは放電し切った状態。かつ、バッテリの11セル中4セルは使用不能。また、化学エンジンは、すでに12月上旬には燃料をほぼ全量喪失した状態にあったが、この間さらに、酸化剤も新たに漏洩し、残量が全くない状態。イオンエンジン運転用のキセノンガスは、12月に通信が不通に陥った時点の状態の圧力を保っており、残量は約42 - 44kgと推定。
2月25日ローゲインアンテナで8bpsでテレメトリーデータの受信が可能となる。
3月4日ミドルゲインアンテナを使用し、32bpsでテレメトリーデータの受信が可能になる。
3月6日3ヶ月ぶりに軌道の推定に成功し、探査機の位置や速度が特定される。位置は地球から3億3000万km、イトカワから1万3000km。
3 - 4月機体内部に漏洩した燃料を気化させて追い出すためのベーキング(排出)作業を行う。
5月31日イオンエンジンBとDの起動試験に成功。
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る。
7 - 9月採取試料容器を地球帰還カプセルに格納する作業にはリチウムイオンバッテリの電力が必要であるため、バッテリの使用可能なセルに対し、慎重に充電を行う。9月に充電を完了し、以降は充電状態を維持。
2007年1月17日採取試料容器を地球帰還カプセルに格納する作業を開始。翌18日未明に格納作業の完了を確認。
4月20日スラスタBとDによる2基の同時運転を想定してイオンエンジンをテストしていたところ、スラスタBの中和器が電圧上昇を起こして停止したため、スラスタDの単独運転に変更。
4月25日地球帰還の為、本格巡航運転を開始。巡航運転に先立ち、姿勢制御プログラムの書き換えを行った。巡航運転時のはやぶさは、ヨー軸・ピッチ軸については、唯一生き残ったZ軸のリアクションホイールと、本来、イオンエンジンの推力軸調整用であるジンバル機構を併用して姿勢制御を行い、ロール軸については太陽光圧を利用して姿勢制御を行う。
7月28日スラスタCのイオンエンジンが点火に成功。スラスタDを温存のため停止してCの単独運転に切り換える。
10月18日復路の第1期軌道変換が完了。イオンエンジンおよびリアクションホイール (RW) を停止し、太陽指向スピン安定モードに入った。ここまでのイオンエンジン稼働時間は、往路・復路あわせて延べ31,000時間、軌道変換量は1,700 m/s に達する。復路の軌道変換量は残り400 m/s である。
2008年2月28日3回目の遠日点通過(1.63天文単位)。
2009年2月4日リアクションホイールを駆動させ、三軸姿勢制御を確立しイオンエンジン(スラスタD)を再点火させて動力飛行(復路第2期軌道変換)を開始
8月13日08:30 (JST)イオンエンジンを停止し、セーフホールドモードへ移行しているのが発見される。原因は宇宙放射線による姿勢監視装置のシングル・エラー・アップセット (SEU) と推定された。軌道計画に変更はあるものの、予定通りの地球帰還に問題はない。遠日点付近であるため、電力事情が改善されるまでは太陽指向スピン安定制御による慣性飛行で運用される。
9月10日遠日点を通過。
9月26日イオンエンジンの再点火に成功。動力飛行を再開。
11月4日イオンエンジン1基(スラスタD)、中和器の劣化により自動停止。
11月11日スラスタA(打ち上げ直後から使用停止)の中和器と、スラスタB(2007年4月から使用停止)のイオン源の複合モードで帰還運用を再開。スラスタCは万一に備えたバックアップと位置付けられ、以降は基本的にA-Bが使われるようになる。夏以降の軌道計画見直しにより必要なデルタVは合計2,200m/sと若干増加していたが、この時点で残り200m/sあまり。
12月27日イオンエンジンを停止し、VLBI観測によって精密な軌道を同定(2010年1月1日まで)。
2010年1月13日地球の引力圏内を通過することが確実になる。
2月26日よりも内側を通る軌道(約31万km)に入る。
3月5日対地高度約16万kmを通過する軌道に入る。イオンエンジンを一旦停止し、軌道の精密測定を実施。
3月20日対地高度約4.6万kmを通過する軌道に入る。この時点では、まだ地球公転軌道の内側を通過する軌道にいる。
地球突入速度を抑えるため、地球の自転方向と同じ向きに進入するように、地球公転軌道の外側を通るような軌道まで変換作業を継続。軌道変換中に一時的にも地球に衝突する軌道とならないように、通過軌道が地球の南極上空となるような経路が選択された。
3月27日復路第2期軌道変換終了。地心距離約2万km(高度約1.4万km)を通過する軌道に入った。
4月4日地球外縁部への精密誘導を実施(TCM-0、4月6日まで)。
5月1日精密誘導に伴う加速の補正のため、減速処理を実施して到着時間を調整(TCM-1、5月4日まで)。
5月12日星姿勢計(スタートラッカー)が地球と月を捉える。
5月23日地球外縁部(高度約630 km)への精密誘導のため、接線加速と太陽方向への加速を実施(TCM-2、5月27日まで)。
6月2日オーストラリア政府が同国内ウーメラ立入制限区域(Woomera Prohibited Area、WPA)へのカプセル落下を許可。
6月3日地球外縁部からウーメラ立入制限区域への誘導目標変更のため、軌道補正を実施(TCM-3、6月5日まで)。
6月9日落下予測範囲を狭めるため、さらに詳細な誘導を実施(TCM-4、12:30-15:00JST)。
6月13日カプセルの切り離し成功(19:54JST)。
地球を撮影(22:02JST)。
地球の陰に入り通信途絶(22:28JST)。
大気圏再突入(22:51JST)。
ヘリコプターから目視でカプセル発見(23:56JST)。
6月14日カプセル回収作業開始(12:40JST)、約4時間後に回収完了(16:38JST)。
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