小惑星探査機はやぶさ 2 搭載ローバ MINERVA-Ⅱ1 の分離運用について 2018 年 9 月 21 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト

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まさとしつくとの
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1 小惑星探査機はやぶさ 2 搭載ローバ MINERVA-Ⅱ1 の分離運用について 2018 年 9 月 21 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト

2 目次 0. はやぶさ 2 概要ミッションの流れ概要 1. プロジェクトの現状と全体スケジュール 2.MINERVA-II1 分離運用について 2

3 はやぶさ 2 概要目的はやぶさが探査した S 型小惑星イトカワよりも始原的なタイプである C 型小惑星リュウグウの探査及びサンプルリターンを行い原始太陽系における鉱物水有機物の相互作用を解明することで地球海生命の起源と進化に迫るとともにはやぶさで実証した深宇宙往復探査技術を維持発展させて本分野で世界を牽引する期待される成果と効果水や有機物に富む C 型小惑星の探査により地球海生命の原材料間の相互作用と進化を解明し太陽系科学を発展させる衝突装置によって生成されるクレーター付近からのサンプル採取という新たな挑戦も行うことで日本がこの分野においてさらに世界をリードする太陽系天体往復探査の安定した技術を確立する特色 : 世界初の C 型微小地球接近小惑星のサンプルリターンである小惑星にランデブーしながら衝突装置を衝突させてその前後を観測するという世界初の試みを行うはやぶさの探査成果と合わせることで太陽系内の物質分布や起源と進化過程についてより深く知ることができる国際的位置づけ : 日本が先頭に立った始原天体探査の分野で C 型小惑星という新たな地点へ到達させるはやぶさ探査機によって得た独自性と優位性を発揮し日本の惑星科学及び太陽系探査技術の進展を図るとともに始原天体探査のフロンティアを拓く NASAにおいても小惑星サンプルリターンミッションOSIRIS-REx ( 打上げ : 平成 28 年小惑星到着 : 平成 30 年地球帰還 : 平成 35 年 ) が実施されておりサンプルの交換が取り決められていることに加えて科学者の相互交流が行われており両者の成果を比較検証することによる科学的成果も期待されている 3 はやぶさ 2 主要緒元 ( イラスト池下章裕氏 ) 質量約 609kg 打上げ平成 26 年 (2014 年 )12 月 3 日軌道小惑星往復小惑星到着平成 30 年 (2018 年 )6 月 27 日地球帰還平成 32 年 (2020 年 ) 小惑星滞在期間約 18ヶ月探査対象天体地球接近小惑星 Ryugu( リュウグウ ) 主要搭載機器サンプリング機構地球帰還カプセル光学カメラレーザー測距計科学観測機器 ( 近赤外中間赤外 ) 衝突装置小型ローバ 3

4 ミッションの流れ概要打上げ 2014 年 12 月 3 日地球スイングバイ 2015 年 12 月 3 日小惑星到着 2018 年 6 月 27 日地球帰還 2020 年末ごろリモートセンシング観測によって小惑星を調べるその後小型ローバや小型着陸機を切り離すさらに表面からサンプルを取得する小惑星出発 2019 年月サンプル分析 ( イラスト池下章裕氏 ) 安全を確認後クレーターにタッチダウンを行い地下物質を採取する人工クレーターの生成衝突装置放出衝突装置によって小惑星表面に人工的なクレーターを作る 4

5 現状 : 1. プロジェクトの現状と全体スケジュール最初のタッチダウンのための 1 回目のリハーサル (TD1-R1) は 9 月 10 日から 12 日にかけて行われた LIDAR による測距値が正常な値でなくなったため高度 600m 付近まで降下した後上昇した上記の原因が解明されたので MINERVA-Ⅱ1およびMASCOTの分離運用は予定どおりに行うこととし 9 月 19 日から21 日にかけて MINERVA-Ⅱ1の分離運用を行っている全体スケジュール : イベント初期運用 EDVEGA スインクハイ接近小惑星遷移運用小惑星近接運用帰還運用再突入打上げ (12 月 3 日 ) 地球スイングバイ (12 月 3 日 ) Ryugu 到着 (6 月 27 日 ) Ryugu 出発 (11~12 月 ) カプセル再突入 (2020 年末ごろ ) ESA 局 (MLG/WLH) 試験南半球局運用期間運用 (CAN/MLG) (5 月 21 日,22 日 ) 10 月 5 月光学航法合期間 5 月 6 月 11 月 12 月イオンエンジン運用 3 月 6 月 3 月 5 月 11 月 4 月 1 月 6 月 TBD TBD TBD TBD 5

6 2.MINERVA-II1 分離運用について運用概要 MINERVAII-1 分離運用は小惑星探査機はやぶさ 2 が搭載するローバ (Rover-1A,1B) を小惑星上空約 50-60m にて分離着地点選定プロセスにて定められた領域付近へ着地させることを含む以下を目的としている 1. ローバ 1A/B の分離 2. LIDAR NEAR モードでの測距確立 ( 低高度域での設定妥当性と健全性確認 ) 併せて以下を行う予定小惑星表面の観測探査機の誘導精度の確認 6

( JAXA) < 協力メーカ, 大学, 団体など > 愛知工科大学会津大学アド二クス, アンテナ技研

7 2.MINERVA-II1 分離運用について MINERVA-II1 ははやぶさに搭載した MINERVA ( ミネルヴァ ) の後継機 MINERVA-II1(Rover-1A, Rover-1B) 分離機構 JAXA 製作 ( JAXA) < 協力メーカ, 大学, 団体など > 愛知工科大学会津大学アド二クス, アンテナ技研エルナーセシアテクノ, 東京大学東京電機大学デジタルスパイス日東光学, マクソンジャパン DLR ZARM 7

8 2.MINERVA-II1 分離運用について小惑星探査ロボット MINERVA-II1 ホッピングメカニズム未知環境適応能力小型軽量低消費電力自律探査行動科学観測 ( 表面ステレオ画像温度計測 ) ( JAXA) 8

9 2.MINERVA-II1 分離運用について大きさ重量駆動部搭載センサ通信速度 MINERVA-II1 Rover の仕様正十六角柱直径 : f180[mm] 高さ : 70[mm] 1A:1,151[g], 1B:1,129[g] 直流モータ 1 個カメラ 4 個 (1A), カメラ 3 個 (1B) 光センサ, 加速度計, 温度計, ジャイロ 32k[bps] (max) 9

10 2.MINERVA-II1 分離運用について MINERVA-Ⅱ1 分離の主要なスケジュール時刻 UTC ( 世界時 ) 時刻 JST ( 日本時間 ) 探査機速度 cm/s HP 高度 m 直下点高度 m 事項 9/19 00:00 9/19 09: ,000 臼田局開始 9/19 08:10 9/19 17:10 9/19 16:00 9/20 01:00 マドリッド局開始ゴールドストーン局開始 9/20 00:00 9/20 09:00 臼田局開始 9/20 04:10 9/20 13:10 降下開始確認 9/20 05:10 9/20 14: ,000 降下開始 9/20 07:10 9/20 16:10 9/20 08:10 9/20 17:10 9/20 10:00 9/20 19:00 13,000 キャンベラ局開始マドリッド局開始 9/20 15:30 9/21 00: ,000 降下減速 ΔV 9/20 16:00 9/21 01:00 9/20 18:30 9/21 03:30 4,000 ゴールドストーン局開始 9/21 00:00 9/21 09:00 臼田局開始 9/21 00:00 9/21 09:00 2,000 9/21 00:10 9/21 09:10 1,500 9/21 03:00 9/21 12: /21 03:40 9/21 12: /21 04:00 ~04:30 9/21 04:00 ~04:30 9/21 13:00 ~13:30 9/21 13:00 ~13:30 9/21 05:40 9/21 14:40 TBD 9/21 07:20 9/21 16:20 9/21 08:10 9/21 17:10 9/21 16:00 9/22 01:00 およそおよそ 60 MINERVA-Ⅱ1 分離分離後上昇 ΔV HP 復帰上昇 ΔV キャンベラ局開始マドリッド局開始ゴールドストーン局開始 9/22 00:00 9/22 09:00 臼田局開始現時点で予定されているおおよそのスケジュールは左の表のようになります探査機の安全性を優先して運用をしますので状況によってはスケジュールが変更になることがありますご了承ください注意時刻 : おおよその予定時刻 (10 分刻み ) を示す運用の都合により変更になる可能性がある探査機に関する時刻は機上時刻となるのでその確認は電波伝搬時間の約 17 ~18 分後になる探査機速度 : 小惑星に相対的な速度 ( 小惑星に接近する方がマイナス遠ざかる方向がプラス ) 速度制御を行った時のみ数値を示す速度制御の後はリュウグウ等の引力の元で速度が変化する HP 高度 : リュウグウ中心からの距離直下点高度 : リュウグウ表面からの高さ 10

11 2.MINERVA-II1 分離運用について分離運用シーケンス高度 (2) GCP-NAV 高度制御オフ (3) 自由落下 ( 降下速度減速 ΔV) (6) プルームコンタミ回避のための自由落下 (5) MINERVA-II 分離 (7) 上昇 ΔV (9) MINERVA-II 着陸 HP: 20 [km] (1) GCP-NAV (4) 姿勢制御収束待ち (8) 姿勢スキャン (10) HP 保持定速度降下 10 [cm/s] (TBD) 2 1 の 350 秒後水平 dv2 ( 分離後 ) トリガー高度 : 60 [m] (TBD) 分離高度 : 50 ~ 55m(TBD) 上昇高度 :30 + β [m] (TBD) 1 LIDAR 高度 60m 水平 dv1 ( 分離前 ) GCP-NAV 終了 free fall Point A: MINERVA-II 分離 ONC-W2 ONC-W1 ONC-T Point B: 最初の着地地点 Point C: 最終着陸地点 ( JAXA) 高度 60m 予定時刻時刻 HP: ホームポジション ( 小惑星中心からの距離 20km) 11

12 参考資料 12

13 参考 : 資料 P10 図の用語解説 dv, ΔV: デルタブイ, 探査機を加速すること free fall: 自由落下のこと積極的に速度制御をせずにリュウグウの引力に引かれるまま落下する GCP-NAV:Ground Control Point Navigation, 降下運用時の画像誘導航法運用ツール HP: ホームポジション LIDAR: レーザ高度計 ONC-T: 望遠の光学航法カメラ ( 探査機下面に設置 ) ONC-W1: 広角の光学航法カメラ ( 探査機下面に設置 ) ONC-W2: 広角の光学航法カメラ ( 探査機側面に設置 ) 姿勢スキャン :MINERVA-Ⅱ1 を撮影するために探査機の姿勢を変更する定速度降下 : ほぼ一定の速度で降下する最初は秒速 40cm ほど高度 5km くらいからは秒速 10cm ほどの速度になるトリガー高度 : この高度になると探査機の速度制御を行うプルームコンタミ回避のための自由落下 : 図中に示されている期間は探査機のスラスタを噴かずに MINERVA-Ⅱ1 が自由落下するスラスタのガスが MINERVA-Ⅱ1 に当たるのを避けるため 13

14 ホームポジション座標系地球 Z HP 太陽 Y HP リュウグウ X HP 14

MINERVA-II の着地候補地点選定 MINERVA-II の着地点選定の条件 : 着地する場所がタッチダウン予定地と重ならないこと着地する場所がMASCOTの着地予定地と重ならないこと分離後の探査機高度が30mより低くならないこと地上局との通信が確保できることはやぶさ2 探査機との通信が確保できること温度が高くない領域で

15 MINERVA-II の着地候補地点選定 MINERVA-II の着地点選定の条件 : 着地する場所がタッチダウン予定地と重ならないこと着地する場所がMASCOTの着地予定地と重ならないこと分離後の探査機高度が30mより低くならないこと地上局との通信が確保できることはやぶさ2 探査機との通信が確保できること温度が高くない領域で陰となる領域が少ないこと赤道付近はリッジ ( 尾根 ) となっているため赤道付近に分離すると着地点が南北に大きく広がってしまう南半球に分離した場合探査機高度が 30m より低くなる可能性がある北半球着地位置南半球分離位置赤道から北半球側に 100m 以上離れたところに分離する ( JAXA) 赤道付近に分離すると着地位置が南北に広がってしまう 15

16 MINERVA-II の着地候補地点選定 MINERVA-II の着地点候補 : 北半球で検討中緯度におけるタッチダウンの可能性あり地上局との通信条件不可経度 0 ( JAXA) タッチダウン MASCOT の着地点と重ならないことを確認 ONC-T による観測可能性等も考慮候補地 :N6 > N1 > N7 16

17 着陸実現に向けた戦略当初計画この段階で着陸が成立する候補が選ばれている候補点探索 1 技術的に着陸可能なエリアを複数抽出絞り込み 1 科学的に価値の高いエリアを優先順位をつけて 2~3 選出着陸運用 1 優先順位の高い候補点に対しリハーサル降下, 着陸を実施候補点探索 2 絞り込み 2 着陸運用 2 着陸の回数だけ繰り返す新計画この段階で着陸成立性のさらなる精査が必要候補点探索相対的に安全そうなエリアを複数抽出絞り込み科学的に価値の高いエリアを 1~3 選出情報収集着陸リハ着陸機運用を通じて, 低高度の情報と降下誘導精度を収集する着陸 ( 試行 ) 運用着陸を試行する. 場合によって途中で中止し, 着陸エリアの分析に役立てる着陸点選定 (LSS) 会議にて実施運用習熟高解像度地表画像着陸機運用データ着陸技術の洗練化, シーケンス改良をしながら繰り返す. 状況によっては, 運用知見を踏まえて着陸点選定から再実施する 17

18 レーザ高度計 (LIDAR) LIDAR: LIght Detection And Ranging パルス方式のレーザ高度計対象天体に向けて波長 1.064μm のパルス YAG レーザを発射しレーザ光の往復時間を測定することにより高度を測定するはやぶさ 2 の LIDAR は距離 30m ~ 25km で測定することが可能である LIDAR は対象天体への接近着陸時に用いられる航法センサであるとともに形状測定重力測定表面特性測定ダスト観測に用いられる科学観測機器でもあるまたトランスポンダ機能も備えており地上 LIDAR 局との間で SLR(Space Laser Ranging) 実験を行うことができる ( JAXA) 送光用ビームエキスパンダ近距離用望遠鏡遠距離用カセグレン望遠鏡レーザ高度計エンジニアリングモデル科学目標探査小惑星の地形重力場の観測表面各地点のアルベド分布の観測小惑星周囲に浮遊するダスト観測小惑星の形状質量空隙率とその偏り小惑星表面のラフネスダスト浮遊現象 18

小惑星探査機はやぶさ 2 の運用状況 2018 年 10 月 23 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト

小惑星探査機はやぶさ 2 の運用状況 2018 年 10 月 23 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト小惑星探査機はやぶさ 2 の運用状況 2018 年 10 月 23 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト本日の内容はやぶさ 2 に関連して TD1-R1-A 運用の報告 TD1-R3 運用計画について紹介する TD1-R1-A : タッチダウン 1 リハーサル 1A(2 回目のリハーサルに相当 ) TD1-R3 : タッチダウン 1 リハーサル 3(3 回目のリハーサルに相当 ) 2

小惑星探査機 はやぶさ 2 搭載ローバ MINERVA-Ⅱ1 の分離運用について 2018 年 9 月 21 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト

小惑星探査機はやぶさ 2 搭載ローバ MINERVA-Ⅱ1 の分離運用について 2018 年 9 月 21 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト