目的地は「リュウグウ」

Q：つい先日、探査対象の小惑星1999 JU3の名前が「リュウグウ」と決まりました。発表の記者会見では満面の笑みでしたね。

ホッとしました。探査機を仕上げ、きちんと飛ばすことを優先して来たので、ずっと手をつけられなかったタスクでしたから。

今回の小惑星では水に関連する発見の期待もあり、サンプルを持ち帰るのが玉手箱に似ていたりと、話せば話すほどイメージが広がります。地球スイングバイという大きなイベントの前に発表することができたのも、よかったと思っています。

まだまだ先の長い旅です。心配のタネはできるだけ潰しておこうとこの1年間の運用を続けてきましたが、幸いとても順調に1年目を終えることができそうです。

はい、順を追って説明しましょう。

イオンエンジン、一発始動！

Q：まず、打ち上げ後にロケットから分離された後は？

「クリティカル運用」と呼ばれる一連の作業を行います。太陽電池パネルを展開し、太陽の方向に姿勢を向けるなど、電力を確保し最低限の運用を可能にするための手順です。サンプラーホーンの伸展もここで行いました。それが終わると、探査機各部の「初期機能確認」に移ります。

ええ、ざっと数千項目。たとえば温度系関連だけでも「はやぶさ」初号機の倍の256チャンネルあり、それぞれに上限値と下限値が決まっているので、温度の確認だけでも512項目になります。さらに各部の電圧や電流、姿勢に関する情報もたくさんあります。チェック作業そのものは自動で進めますが、最初にリストを作るのは人間なので、そこまでの準備が大変です。

もちろんです。しかも個々のチェックリストをパスして、複数の項目の組み合わせで問題が出るようなケースはありうる。これは人間がケアするしかありません。「初期機能確認」は打ち上げ直後から3月までじっくり時間をかけて行いました。さらに平行して12月半ばから「イオンエンジンの始動」に向けた試験も行っています。

イオンエンジンは周囲の真空度が高くないとうまく動いてくれません。前回の経験もあったので、太陽光を当てたりヒーターで温めたりしてヒーター各部の温度を上げ、周辺や表面にまとわりついているガスや揮発成分を飛ばす「ベーキング」を入念に行いました。結果としてベーキングも始動も、一発で済んでいます。

とはいっても、最初は何度か安全装置で止まり、また動きそうになっては安全装置がかかり……、という状態ですね。もちろんそれも経験済みなのですが、見ているほうはドキドキしますよ。でも、徐々に動いている時間が長くなって、ついにあるときからスーッとキレイに推力が出る。

まさにそんな感じでしたね。ドップラー（電波による精密な速度計測 ）で見ていると、加速しているのがはっきり見えました。

普段は静かに淡々と作業が進むのですが、このときばかりは拍手が起こりましたね。國中先生もガッツポーズでした。國中先生と握手したのは、あのときがはじめてかな（笑）。最初は1個ずつ、徐々に2個、3個と組み合わせ、1月には4つ全部がうまくいくようになりました。

探査機の姿勢を「太陽に向けろ！」

Q：続いてどんな仕事を？

2月には太陽光圧の精密測定を行いました。「はやぶさ」初号機が途中で姿勢を維持する手立てがほとんど失われてしまったとき、リアクション・ホイール（RW）1個だけで、機体に当たる太陽光圧をうまく使って姿勢を制御する特殊な運用方法を使いました。NECが基本的なアイデアを出し、実現させた方法です。

これが実運用上、うまく行きました。そしてその後打ち上げた「イカロス」でも、この方法にチャレンジしたんです。

機体が大きいので姿勢変更に燃料を使うと、すぐに枯渇してしまいます。でも太陽光圧を利用すると、燃料を使わずに姿勢を維持することができる。「はやぶさ」初号機の経験に検討を加え、「イカロス」でチャレンジしてみました。予想外の挙動も出ましたが、その予想外を説明する式を立てて理論を作り、それを運用に反映させるということもやりました。

はい、1か月でやりました。その結果、金星までの燃料を大きく節約することができた。「はやぶさ2」ではその経験を踏まえ、さらに積極的に太陽光圧を使っています。

津田　そうです。「ソーラーセイルモード」と呼んでいます。これを積極的に使いたい理由が2つあります。

ソーラーセイルモードの驚くべき効能

Q：「はやぶさ2」で太陽光圧を積極的に使う理由とは？

まずは姿勢制御用の燃料を節約したいからです。小惑星滞在の1年半のうちに、何かやりたいと思ったらほぼ必ず化学エンジンを使うことになります。着くまでに使う燃料を減らせば減らすほど、小惑星近傍でやれることが多くなる。

そうです、燃料の節約が一つ。もう一つの理由は、リアクション・ホイール（RW）を温存したいからです。「はやぶさ」初号機では小惑星到着前後にRWが２つも壊れ精密な姿勢制御が難しくなりました。運用にも制限がかかる、非常にショッキングな出来事でしたが、「はやぶさ２」では絶対繰り返してはならない。そのためには小惑星につくまでなるべくRWを使わないでおきたいのです。

ソーラーセイルモードでは、必要なRWは1個だけ。しかも回し方は特別難しくなく、残りはオフでいい。

そうです。でも今度はもっと洗練されています。何月何日にはこういう姿勢だと精密に予測でき、制御もできます。またRWは通常、ホイールの回転数をある範囲に維持するため「アンローディング」という作業が必要になり、このときに化学エンジンを噴いて燃料を使ってしまいます。でも今回はRWが１個だけで、その1個もほとんど回転数が変わらない。だから燃料も全く使わない。

この1年の運用中、最長で3か月間ぐらい化学エンジンを使わない期間がありました。これまでの宇宙工学の教科書には全く載っていない方法です。

プロマネの仕事は「慎重にチャレンジ」

やっぱり技術屋ですから、これまで基本は技術的におもしろいこと、チャレンジングなことを提案する立場でした。「やりましょう。やらせてください！」と説得し、最後は國中先生に「分かった」と言ってもらえばよかった。

でもプロマネになると、最後は私が決めないといけない。すると守りに入ってしまいがちになる。それをどう押さえ込み、難しいところにチャレンジしていくか、いちばん気をつけているところです。

とは言いながらも、「ちょっと待て。自分が“行こう”と言ったら、ほんとうにこれをやることになっちゃうんだよな？」という気持ちも出てくる。慎重な判断はもちろん大事だし、でも、それでつまらない答えしか出せないのもイヤなので、その加減をどの辺に置くか、今もまだ試行錯誤中です。

そうですね、私のもともとのバックグラウンドは軌道工学、アストロダイナミクスなので、プロジェクトエンジニアをやっていたときも軌道計画の主担当を兼任していました。その仕事は今も続けています。

ひたすら計算です。自分でプログラミングをする場合もあります。

でも自分の軸というか、積み上げてきたものはそこにある。それを放ったらかしにしてプロジェクトマネジメントだけというわけにはいきません。たぶん自分自身がふわふわ浮いてしまい、地に足がついた判断ができなくなると思っています。

でも、そこが一番おもしろいところなんです。探査機の往路復路の軌道をつくるだけでなく、小惑星の近くでの探査機がどう動くかは、世界的にも軌道工学の研究の最先端の分野です。それを実際の機体でやれるわけですから、これは見逃す手はないと思っています。

「はやぶさ2」は工学の成果も求められています。せっかく小惑星まで行くのだから、工学の面でも探査技術の面でも、どんどんおもしろいことを引き出さなきゃいけないと思っています。

アイデア次第で燃料が節約できる

3月と6月で60m/sの加速量というのは、そんなに大きいわけではありません。まず、最初の1年間はイオンエンジンの準備期間と位置づけ、出るべき問題は出し尽くし、完璧に動くようにする。どんなにまずい事態になってもこの1年間で修復しよう、と考えていました。ところが、何をやってもうまくいっちゃいました。

もともとの予定にはなかったのですが、12時間だけ噴きました。

というよりも化学エンジンの燃料節約のためです。イオンエンジンは噴ける方向が限定されているので、精密な軌道の微調整には向きません。通常の運用だとその誤差を化学エンジンで吸収する必要が出てきます。しかし、あえて少し遠回りさせる軌道をとり、地球に近づいたところでより正確な情報にもとづきイオンエンジンを噴くことで、その誤差をキャンセルできる方法を見つけました。イメージとしては原付きバイクの2段階右折のような感じです。

そうです。このアイデアを軌道計画のチームとディスカッションし、検討・検証してもらって実現できた。軌道計画のための日々の計算をしていただいているNECのチームのおかげです。

「カメはたいへんだったはず」

Q：そしていよいよ11月から、スイングバイに向けた軌道制御が始まりますね。

「はやぶさ」初号機のときにはなかったすばらしい技術が使えるようになっています。「デルタDOR」※と呼ばれる、精密な軌道決定の技術です。すごい精度が出ますよ。

探査機からの電波を外国と日本のアンテナで同時に受信し、それぞれ100ギガバイト以上になる生データを重ね合わせ、精密に時間差を読み取ることで軌道を求めます。それぞれのアンテナの位置を、ミリ単位で正確に把握していないとこの精度は出せません。ものすごく地味で地道な作業ですが、得られるデータがすばらしい。非常に心強いツールです。

再接近点はハワイ上空の高度約3100km。高度3万6000kmの静止衛星などよりはるかに近いところを通ります。その直前には、日本からも大きな望遠鏡を使えば見える可能性があるので、観測にチャレンジしてもらおうと軌道情報を公開しています。

「地球スイングバイ」解説ページはコチラ

物語には書かれていませんが、きっとカメはたいへんだったと思います（笑）。背中にお客を乗せ抵抗が大きいところで、ずっと手足を掻いて推進力を出さねばならなかった。

幸いここまでは順風満帆で来られました。でも問題は必ず起きると思っています。行ったことのない場所に行くわけですから、ゼロから10まで計画どおりに行くはずがない。打ち上げ前も含め徹底した準備を行ってきましたが、思いつくトラブルに関しては全て対処できるよう、さらに万全にして臨むということしかありません。

このチームなら克服できる、というチームに仕立て上げることが私の大きな仕事です。往路の半ばぐらいまでにやらなきゃいけないことだと思っています。

エピローグ

國中先生は今、若い後進を育て、彼らと一緒に「はやぶさ2」プロジェクトを進めている。短期間での探査機開発やこれまでの運用を可能にした一つはこの若い力、もう一つは「はやぶさ」の経験だったと振り返る。
木星ルートの開拓、宇宙のインターチェンジ、未来を見つめる國中先生の話は一段と熱を帯びてきた。30年前小さな一歩を踏み出した電気推進の研究が、小惑星からのサンプルリターンを成し遂げ、さらに遠くの未来を見つめる。

2015年10月15日 取材
(インタビュー・構成：喜多充成）

取材後記