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探査機をスマートに飛ばすテクニック「スイングバイ」

どうして、スイングバイが必要?

太陽系を航行する探査機に望むだけの燃料を詰められるなら、ロケットエンジンの力だけで遠くの目標まで到達することができます。しかし探査機には、地球を回る人工衛星よりずっと厳しい重量の制限があります。そこで自らの燃料を使うことなく、天体の力を借りて加速する「スイングバイ」が、惑星探査では多く使われてきました。これはとても経済的でスマートな方法です。

「はやぶさ2」の地球スイングバイを例に説明しましょう。もし地球が止まっているなら、近づく時も離れる時も、探査機の速度は変わりません。ですが地球は、秒速30kmという猛スピードで太陽の周りを公転しており、とても大きな運動エネルギーを持っています。「はやぶさ2」は地球の後方を通過することで、そのエネルギーのほんの一部をもらって、前方へ加速していきます。今回のスイングバイで「はやぶさ2」は毎秒1.6km、時速にすると何と約6000kmも速くなります。

小惑星探査機「はやぶさ2」地球スイングバイに関するJAXA記者説明会資料を基に作成(模式図)

スイングバイでは探査機の速度方向も変わるため、緻密なコントロールが必要です。
「はやぶさ2」でも、2015年12月3日と決められたスイングバイの日に向け、精密に軌道を調べ、微調整を行う作業を、何度も繰り返してきています。
「はやぶさ2」はスイングバイを経て小惑星「リュウグウ(Ryugu)」に向かう軌道に入り、2018年6月~7月に到着する予定です。

打ち上げから小惑星到着までの「はやぶさ2」の軌道(赤)打ち上げから小惑星到着までの「はやぶさ2」の軌道(赤)

スイングバイを経ることで、地球の公転軌道(青)から小惑星「リュウグウ」に近づく軌道に移る。

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