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「はやぶさ」早分かり

小惑星からのサンプル採取への挑戦

2003年5月9日、鹿児島県内之浦から1つの探査機が地球から遠く離れた小惑星を目指して打ち上げられました。「はやぶさ」と名付けられたこの探査機は、サンプルリターンという往復型の惑星探査を目的に開発されました。小惑星には太陽系の起源を知る手掛かりが残されており、そのサンプルを分析することで、太陽系の謎を解くための重要な手がかりが得られると期待されています。

「はやぶさ」が目指した小惑星イトカワは、はやぶさ」が到着した時には地球から約3億kmも先、しかも直径がわずか540mの小惑星です。「はやぶさ」は無人の探査機であるにも関わらず、そんな小さな惑星に降下して地表サンプルを採取し、地球に持ち帰るというのです。このようなミッションを背負った「はやぶさ」には、新型エンジンや自律航法などの世界の宇宙関係者が注目する最先端の技術が採用されています。

そして「はやぶさ」は、すでに数々のミッションを達成し、そして予期せぬさまざまな苦難も乗り越えて、地球へ向っているのです。

「はやぶさ」の5つのミッション

「はやぶさ」には主な5つのミッションが与えられました。

1.イオンエンジンという新しい技術を使って惑星間を飛行
「はやぶさ」は、従来の化学推進エンジンと比べて、燃料の効率が良い新開発の電気推進エンジン(イオンエンジン)で惑星間を推進することに挑戦しました。イオンエンジンを3台同時に運用させたのも、4万時間もの長時間にわたり稼働させたのも、「はやぶさ」が世界初で、大きな成功とされています

2.自律誘導航法
レーザ高度計や近距離センサなどを用いて、自らが自分の位置を判断し、自分で目標に近づきながら、姿勢を変える自律航法に挑戦しました。イトカワに近づいたり、イトカワと同一軌道を飛行したり(ランデブーと呼ばれる)することをはじめ、イトカワへの着陸も、はやぶさ自らが情報を判断して行なったのです。

3.小惑星のサンプル採取
イトカワは非常に重力が小さい惑星なので、「はやぶさ」が地表に着陸することができません。このため、一瞬で地表サンプルを採取するための工夫がされました。それが「はやぶさ」の底部に張り出した長さ約1m、直径20cmほどのサンプラーホーンと呼ばれる装置で、金属球を撃ち込んで地表面を砕き、飛び散った岩や砂を採取する方法です。この方法でイトカワのサンプル採取にチャレンジすることも大きな挑戦でした。

4.地球スイングバイ
天体の引力を用いて宇宙船や探査機の速度や軌道などを変える事を「スイングバイ」といいます。「はやぶさ」はイトカワに向かうにあたって、イオンエンジンを運用して軌道を修正しながら、地球の重力を利用して加速する地球スイングバイを実施しました。イオンエンジンを併用して地球スイングバイを実施したのは、世界で初めてのことです。

5.再突入カプセル
「はやぶさ」は、イトカワのサンプルを採取したカプセルを持って地球に帰還します。月より遠い小惑星表面のサンプルを地球に持ち帰るというこの挑戦は世界で初めてのことです。カプセルは、「はやぶさ」が大気圏に突入する直前に分離され、地球上に投下されます。

さまざまな困難を乗り越えて、地球帰還へ

2005年11月 化学エンジンの燃料漏れが発生

2005年11月、「はやぶさ」は小惑星イトカワへの2回目の着陸を行いましたが、その離陸後に化学エンジンの燃料漏れが発生。漏れた燃料がガス化して噴き出したため、「はやぶさ」は姿勢を崩し、7週間も行方が分からなくなってしまうというピンチに見舞われました。

通信回復後は、姿勢制御のために用いる化学エンジンが使用できない状態であっため、機体を推進させるために使用するイオンエンジンの燃料であるキセノンガスを直接噴射するという目的外の使い方を駆使することで、徐々に姿勢制御が可能となり、2006年3月までに奇跡的に復旧しました。

そして、管制室の運用チームによって救出のための努力が1年間に渡り続けられ、ついに2007年4月には、待望の地球帰還に向けた運転が開始されました。

2009年11月 イオンエンジンが異常停止

地球帰還が目前となった2009年11月にイオンエンジンが異常停止してしまいました。予想以上の長旅で、ついにイオンエンジンの寿命が尽きてしまったのです。そのような大変な局面でも、運用チームはあきらめず、4つあるエンジンのうち壊れていない機能を組み合わせて1台のエンジンとして動かすクロス運転を実現させて運転を再開。

そして、満身創痍の状態で、「はやぶさ」は2010年6月13日に地球に帰還しました。

[2012年3月更新]

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