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第2回 組織を超えたチームワークで二兎を仕留める
2013年9月14日、イプシロンロケット試験機で打上げられた衛星「ひさき」は、世界初の惑星観測用の宇宙望遠鏡だ。大気に阻まれ地上までは届かない波長の短い紫外線を観測することで、濃い大気を持つ金星や希薄な大気の火星は、どのような変遷を経て今の姿となったのか、「惑星進化のシナリオ」に迫るミッションを担う。加えて今後の小型科学衛星に利用される「衛星バス」の開発と実証も目的としていた。小惑星探査機「はやぶさ」の開発・運用などに関わり、「ひさき」(SPRINT-A)のプロジェクトマネージャーとして衛星開発を指揮したJAXA宇宙科学研究所の澤井秀次郎准教授に聞く。
澤井 秀次郎 氏
JAXA 「ひさき」プロジェクトマネージャ
（インタビュー・構成 喜多 充成）
「惑星進化のシナリオを探る」の意味するところ
──衛星の開発名は、ミッションや特徴を示す単語を並べ頭文字を拾って命名されていますよね。 疾駆（しっく）という語に当てた開発名「SPRINT-A」を解読しつつ、「ひさき」のミッションを説明していただけますか。
- 澤井：
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はい。最初のSPは"Spectroscopic Planet observatory"、「惑星の分光観測を行なう天文台」という意味です。分光観測は、プリズムで光が虹色に分かれるのをイメージしていただくといいと思いますが、望遠鏡から入ってきた光を波長ごとに分離し、どの波長でどの程度の明るさがあるかを連続的に調べていく手法です。原子やイオンはそれぞれ固有の波長で光を放ちますから、分光観測で波長と明るさを調べることで、望遠鏡の視野の範囲に、どういった種類のイオンや原子がどの程度の密度で存在しているのかを知ることができます。
──遠くの惑星の大気を調べるのだから、なるべく地球の大気の影響を受けない宇宙へ出たいわけですか。
- 澤井：
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そもそも地上では観測できない波長の光ですし、非常に暗い光ですから。後半のRINTは"Recognition of INTeraction of.. "、最後のAはイプシロンで打ち上げられる小型科学衛星の1号機という意味とともに、"Atmosphere"のAでもあります。直訳すると「大気の相互作用の理解」。何と大気との相互作用かというと、太陽から吹き出す粒子の流れ「太陽風」です。太陽風によって惑星の大気は一部がはぎ取られて宇宙空間に流出し、一部は惑星の重力で惑星にとどまります。それがどのように起こっているのかを知ることで、地球や火星、金星が、どのような道筋をたどって現在の姿になったかを知る手がかりが得られます。
──金星は400気圧以上の濃い大気を持つ惑星ですし、いっぽう火星は地球の3％ほどと希薄な大気しかありません。すぐ隣の軌道にある大きさも似たような惑星なのに、どうしてこれほど地球とは環境が違うのか……。
- 澤井：
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地球は磁気圏を持っていますが、それがいわば磁気シールドとして太陽風の直撃から地球を守っています。そこが大きな違いだと考えられています。
──地球の大気が維持されたのは磁気圏のおかげですか。
- 澤井：
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いっぽう金星や火星は磁気圏を持たず、丸裸で太陽風にさらされている状態です。また木星は太陽系で最も強い磁場を持つため、太陽風の影響をあまり受けないだろうと思われていましたが、意外とそうでもないという説も出てきた。まだまだ惑星には多くの謎が残っています。
太陽風は、毎秒100万トンもの質量が太陽から放射されるプラズマ（電子やイオン）の流れ。オーロラの発生原因でもある。
一方磁気圏は、惑星固有の磁場と太陽風が衝突することで形成される。「ひさき」はさまざまな波長の光を使い、木星や金星の周辺大気（プラズマやガス）を観測する。
──惑星の大気の存在は、その惑星の気候や液体の存在条件、ひいては浸食活動を通して地形の形成などにも関わってきますね。もちろん生命が誕生する条件が整うかどうかにも大きく影響するのではないですか？
- 澤井：
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大気流出や大気と太陽風の相互作用の理解を通して「惑星進化のシナリオ」に迫ろうというのは、大きく言うとそういう意味です。地球のことを知るには、地球だけを調べていてもなかなか分からない。だから惑星に望遠鏡を向けるわけです。こうしたミッションに特化した宇宙望遠鏡は世界でも「ひさき」が初めて。世界中の惑星科学者が注目してくれています。
組織のカベを超えた強力なチームワーク
──衛星そのものの作り方について伺います。宇宙科学研究所のプロジェクトは、モノづくりと研究開発に関わる工学畑の先生方と、観測や理論などサイエンスに関わる理学畑の方々が協力して進めていますよね。澤井先生は工学畑の出身で、「はやぶさ」ミッションではターゲットマーカーの開発にも関わって来られましたが。
- 澤井：
-
はい。もともとはロケットの制御理論が専門の工学出身です。
──この衛星ではじめてプロジェクトマネージャーを担当され、無事務めを果たされた。振り返ってみていかがですか？
- 澤井：
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師と仰ぐ松尾弘毅先生（元宇宙研所長）から昔、聞かされたことがあります。「澤井君、プロマネの仕事は中毒性があるよ」と。当時は何のことか分からなかったのですが、今は少し意味が分かります。普通に暮らしていてはとても味わうことのないような緊張感にさらされ、待ったなしの決断を迫られる、シビれるような日々でした。
──それほど開発は波乱に満ちていた？
- 澤井：
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傍からはスムーズに進んでいるように見えたかもしれません。スケジュールを前倒しするぐらいの勢いでしたので。しかし、世界トップクラスの性能にチャレンジしていましたし、衛星そのものも充分に複雑なシステムです。やるか、やらないか。やるならどこまでやるのか。すべての情報が集まるまで待つと手遅れになる。不完全な情報しかないなかで判断を下し、先に進まないといけない。そんな状況が毎日のようにやってきます。判断を誤れば、その瞬間に予算やスケジュールを踏み抜いてしまう……。
──伺っているとドキドキしてきます。
- 澤井：
-
神ならぬ身の我々は、地上に這いつくばりながら、はるか彼方の見えない正解を探し求めなきゃいけないわけです。YESかNOか。ときにはYESでもNOでもない道を、自分たちで作らなければならない。次から次とそういう局面がやってきました。でも不思議と判断は当たりました。それは私の能力でも何でもなく、経験と熱意のプロフェッショナルが集まり、組織のカベを超えた強力なチームワークを発揮できたからだと思っています。
──具体的にはどういうことなんでしょう。
- 澤井：
-
何か問題が起きて、話し合いを始めると、だいたいみんなの意見が分かれるんです。Aさん、Bさん、Cさん、Dさん、みな違うことを言う。しかもそれぞれが正しい。そこで議論になるわけですが、それはそれは激しい議論になります。
──ロケット制御が専門のプロマネでも制御不能なほどの激しさ？
- 澤井：
-
そのときはプロマネであることを私は忘れていますし、みなさんもたぶんそう（笑）。「澤井さん、あなたの言うことは間違っている！」と真っ向勝負です。
「そんなんじゃダメだ！」「身を挺してでも止める！」と、JAXAもNECも背負う組織は関係なく、それぞれがプロとして重ねてきた経験や知見を、議論の形で吐き出すんです。
でもいつまでも議論しているわけにはいきません。出尽くしたところでプロマネとしての職責を思い出し、「AもあるしBもある。でもここはCで行かせてもらいましょう」などと方針を決めます。
──文字通り「忌憚ない意見」を出しあった末の結論ですね。
- 澤井：
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そういうふうに議論を挑むのは、私が思う以上に勇気がいることなのかもしれません。ただ、すごいのはそこからです。いったん方針が決まれば、1秒前まで大反対していた人も「ならばここはこうしたほうが」「こういう手を打っておけばもっとよくなる」と実施上のアイデアを次々と出してくる。議論は激烈ですが、いったん決まれば一丸となって全速力で同じ方向に走り出せる。そんなチームだったんです。
──何がそのチームワークをもたらしていたのでしょうか？
- 澤井：
-
プロとしての責任感だったり、一流の技術者としての矜持(きょうじ)だったり……。それぞれの経験だけでなく、性格や相性のような個人の属性も作用しているのかもしれません。でもやはり一番大きいのは、「何としてもこのミッションを成功させたい」という思いを、みんなが強く持っていたということでしょう。立場や役割を踏み超えてでも、ミッションの成功のために何ができるかを考え抜いた。だから議論も白熱し、いったん決まれば全速力。ほんとうにいいチームでした。
ハッブルも注目、ユニークな観測ミッション
──「ひさき」の観測運用は順調ですか？
- 澤井：
-
トラブルや不具合があると私も忙しくなるはずなのですが、観測担当の理学チームからはお呼びがかかりませんね。所内で会う彼らはニコニコしていますので、とても順調のようです。
──2014年の年明けからは、アメリカNASAのハッブル宇宙望遠鏡※とともに木星を狙う、協調観測が行われていましたね。
- 森田：
-
ひさきイメージ 地上の天文台などと同様、ハッブル宇宙望遠鏡でも、観測時間を得るのは並大抵のことではありません。
世界中の天文学者が知恵を絞って観測プランを提案し、オリンピックなみの競争と審査を経て、観測時間が割り当てられます。倍率もひじょうに高く、いかに魅力的な観測を提案できるかが勝負なのですが、今回は14日間にわたり合計14時間もの協調観測が実現しました。単一テーマでの観測としては過去最長クラスだそうです。
──ハッブルにとって、「ひさき」の何がそんなに魅力的なのでしょうか。
- 澤井：
-
極端紫外線に感度を持っているということ自体がまずユニークです。その「ひさき」と、可視・赤外領域で高分解能の観測ができるハッブル宇宙望遠鏡の両方が同時に木星を観測することで、これまで見ることができなかった太陽風と木星大気のダイナミックな相互作用に迫れるはずです。
「ひさき」のファーストライト（初画像）として公表された
分光観測（スペクトル）画像（上：木星／下：金星）
ヨコ軸は観測波長。左端から右端にかけ波長150～50nmの極端紫外線の強度を示している。虹（可視光）の紫色（400nm前後）の半分以下となるこの波長領域にはH(波長121nm)、O(130nm)、O+(83nm）などの輝線が存在する。タテ軸はスリットの長手（図の上下）方向の空間分布を示す。この画像を解析することで、視野の中にどんな原子やイオンがどの程度存在するかが分かる。
──とがった能力が評価されたんですね。いっぽうで、小型科学衛星に使う標準的な「衛星バス」のチャレンジも同時に進めていました。電力や推進力や姿勢制御など、どんな衛星にも必要な機能を提供する「衛星バス」と、望遠鏡や観測用のセンサなどの「ミッション部」を組み合わせることで、高性能な科学衛星を低コスト・短期間で作るという考え方。いわば「新しい衛星の作り方」を提案していたわけで、いわば2羽目のウサギですね。
- 澤井：
-
セミ・オーダーメードで科学衛星を作れる仕組みを開発し、今回宇宙実証することができました。プロジェクトの立ち上げ時に、宇宙科学のミッションを提案をしている25ほどのチームに、どんな軌道でどんな観測をしたいかをアンケートしました。どんな軌道を通るかで衛星に加わる熱の条件が違ってきますし、太陽の当たり方が違うので電力の需給サイクルも変わります。姿勢制御の方法や、地上との通信などの条件も勘案し、そのうち15～16チームの要求を満たすような小型科学衛星の標準バスとして、SPRINTバスを完成させました。標準化をガチガチに硬くしてしまうと、非常に使いにくくなってしまうが、逆に何にでも対応できるよう柔らかくしすぎると、標準を決めた意味がなくなってしまう。科学衛星は常にその分野での一番を狙うわけですから、標準化のさじ加減にも難しさが伴います。
──そのさじ加減、「ひさき」でうまくいった部分は？
- 澤井：
-
小型のバスを使いながら、5秒角の指向精度を実現させた点は、誇っていい部分だと思っています。
──指向精度というのは、狙った向きに望遠鏡をあわせる能力ですね。1秒角が1度の3600分の1ですから、5秒角というのはとても小さい角度です。時間も角度も、ともに秒や分を使うのですごく紛らわしいのですが、計算してみたら、時計の秒針が0.23ミリ秒間に動く角度が5秒角でした。
- 澤井：
-
ひさき模型と澤井氏 普通の通信衛星を1～2桁上回る精度だと思って下さい。それを小さな標準バスを使い、少ないリソースで実現しました。
望遠鏡部分のCFRPという材料と、衛星のアルミ材では、熱での伸び縮みが違います。 この二つの結合部分の微調整も大変でしたね。なにしろ打上げの振動を経てもわずかな変化も出ないようにする必要がありましたから。精度を向上するために観測に用いる画像の一部をカメラに導いて画像処理し、姿勢制御を行なうという方法をとりました。画像の中央部分は観測のための光学系に送られますので、真ん中が欠けた画像を処理して、見えない真ん中に惑星をとらえるという難題を解かなければならない、それにはかなり複雑な計算が必要でした。
──大きなチャレンジだったんですね。
- 澤井：
-
5秒角という精度要求は、実はある程度設計が進んでから出てきたものなんです。そのために機器や材料を増やすわけにはいかない。手持ちのリソースでやるしかないので「観測画像の一部を使って姿勢制御」というアイデアも一緒に出てきたわけです。そのアイデアをプログラムに落としこみ、どんな試験が必要かを検討し、実現にこぎつけられたのは、ひとえにチームみなの経験と知見を結集できたから。やると決まったときの最初のダッシュはすごいものがありました。実際の軌道上での運用では、目標の5秒角を大きく上回り、2秒角の精度で運用できています。
──まさに二兎を追い、二兎とも仕留めたということになりますね。
一流のプロたちと仕事ができた
──「ひさき」は「スペースワイヤ」を全面的に採用した初めての衛星となりました。
- 澤井：
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スペースワイヤは内部の機器をネットワークする、非常に柔軟で使い勝手がいい規格です。現場が助かるのは、機器の試験が簡単になることです。試験設備も共用でき、姿勢センサ、恒星センサ、データレコーダなどの異なるモジュールとも、スペースワイヤという共通語で話ができる。地上試験では、「ひさき」で求められる以上の多くの試験を、標準バスの確立のために行ないました。当初は「こんなスケジュールでは難しいのでは」という声もあったのですが、効率良くスムーズに運び、予定通りに終えることができました。
──イプシロンロケットは初の打上げでしたが、初号機のペイロード（載荷物）としての難しさはありましたか？
- 澤井：
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「ひさき」を打ち上げたイプシロンロケット 前代未聞の試験をやっています。イプシロンロケットに加振機で振動を加え、シミュレーションモデルとの整合性を確かめる試験を、「ひさき」を先端に搭載した状態で行ったんです。
───本物の衛星を乗っけて、揺すっちゃったんですか。
- 澤井：
-
こうした試験は普通ならばダミー衛星を乗せて行ないます。本物の衛星を供試体にするのは、少なくとも私は初めてです。
──なぜそこまで？
- 澤井：
-
時間の節約のためです。観測対象の惑星は、軌道の関係でタイミングを逃すとやりたい観測ができなくなってしまう。年明けからのハッブル宇宙望遠鏡との協調観測も控えていましたから、何としてもそこに間に合わせないといけなかった。
──確かにダミー衛星を載せ、テスト後に降ろし、本物を載せる……そこでかかる手間と時間を考えたら、どうせ打上げるのだから、本物でやっちゃったほうが時間の節約にはなりますが……。
- 澤井：
-
ただ、衛星を作る立場からすれば、これはとんでもないことです。そうでなくとも苦しいスケジュールを前倒しすることになるし、振動試験がスムーズに行くとも限らない。最初にNECのプロマネの鳥海 強さんに話を持ちかけた時は、強く反対されました。きちんとした衛星を作って引き渡すという責任を負う立場の方に、その範囲外のことをお願いしているわけですから、当然です。しかしミッション成功という最終目的のため、全体最適を考えたら、ここは衛星側もがんばらなきゃいけない。議論を尽くし納得された後は、「機器の健全性確保のために気をつけるのは、こことここ」と先回りして手を打ち、「強」というお名前の通り“強力”に推進してくれました。
──深い信頼関係があればこそ……。
- 澤井：
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ともすれば「行っちゃえ、やっちゃえ」で進めてしまう私からすると、NECの皆さんは冷静なプロフェッショナルでした。私がこのミッションで関わった方々は、それが組織の力なのか、偶然のめぐり合わせなのかは分かりませんが、みな素晴らしい超一流のプロでした。
本当は、名前を上げてお礼申し上げたい人たちがたくさんいます。そうしたみなさんとのパートナーシップなくして「ひさき」の成功はあり得なかったと思っています。
2014年3月28日
澤井 秀次郎（さわい しゅうじろう）
JAXA宇宙科学研究所 宇宙飛翔工学研究系 准教授。工学博士。
1994年、旧文部省宇宙科学研究所（現JAXA）助手となり、2003年、宇宙科学研究所システム研究系助教授、同年、JAXA総合技術研究本部主任研究員。2004年、JAXA宇宙科学研究本部助教授。2009年より現職。専門は制御工学。