// 水星到着フェーズ · 2018-080A
ベピコロンボ
BepiColombo
9回の惑星フライバイと長時間の電気推進を活用し、水星との相対速度を落としながら接近する。2026年8月18日に水星接近フェーズへ入り、ESAのMPOとJAXAのMioをそれぞれの水星極軌道へ送り込む最終工程を進んでいる。
01基本情報
巡航中は四機を積層し、水星到着後はMPOとMioの二周回機へ分かれる。高度は水星表面基準、日付はESAの現行到着計画。
| 開発・運用 | ESA / JAXA |
|---|---|
| 打ち上げ | 2018年10月20日 01:45 UTC クールー宇宙センター |
| ロケット | アリアン5 ECA |
| 国際標識 | 2018-080A |
| 現在 | 水星接近フェーズ 2026-08-18開始 |
| 水星捕獲 | 2026年11月21日予定 |
| 打上げ質量 | 4,100 kg 推進剤1,400 kgを含む |
|---|---|
| 巡航構成 | Mio + MOSIF + MPO + MTM |
| 電気推進 | QinetiQ T6 ×4 2026-06-15停止 |
| MPO | 480 × 1,500 km / 2.3時間 極軌道 |
| Mio | 590 × 11,640 km / 9.3時間 極軌道・15 rpm |
| 科学運用 | 2027年4月6日開始予定 |
02ミッション
9回のフライバイと電気推進で水星との会合条件を整え、到着後は二つの観測機を異なる極軌道へ送り込む。
水星との会合条件を段階的に整える
地球から水星へ向かう宇宙機は太陽の重力で加速されるため、周回軌道へ入るには到着時の水星との相対速度を十分に下げる必要がある。BepiColomboは、地球1回、金星2回、水星6回の重力アシストと、MTMのT6イオンスラスタによる長時間の微小な加減速を組み合わせた。フライバイでは惑星の公転運動と重力場を利用し、太陽を回る速度と進行方向を少しずつ水星の条件へ近づける。
2018年の打上げから2025年1月の第6回水星フライバイまで、探査機は太陽を繰り返し周回しながら水星との会合を重ねた。2026年6月15日には最後の電気推進を終え、4基のT6を恒久停止した。9月3日のMTM分離までは弾道飛行を続け、その後の水星捕獲と軌道形成はMPOの化学推進が担う。
二つの観測軌道を、一つの巡航複合機で運ぶ
巡航中は上からMio、MOSIF、MPO、MTMの順に積層する。MTMは42 m²の二翼太陽電池と電気推進で複合機を運び、MOSIFは回転できないMioを強い日射から覆う。MPOは三軸安定で水星表面・内部・外気圏を近距離から測り、Mioは分離後に15 rpmで回転しながら磁場・プラズマ・波動・ダストを広い磁気圏軌道で測る。異なる高度と観測対象を組み合わせ、水星本体と周辺環境の変化を同時に追跡する。
最終計画では、MPOは高度480 × 1,500 km・周期2.3時間の極軌道、Mioは590 × 11,640 km・周期9.3時間の楕円極軌道へ入る。水星はそれぞれの楕円軌道の焦点に位置し、探査機は水星に近い区間を速く、遠い区間をゆっくり飛行する。MPOは地形と組成を近距離から繰り返し走査し、Mioは太陽風によって変化する磁気圏の広い範囲を横切る。
電力系の異常に対応し、新航路で水星へ近づく
2024年4月、MTMの太陽電池と配電系の間に予期しない電流が見つかり、電気推進へ供給できる電力が低下した。推力はおよそ90%まで回復し、ESAの飛行力学班は第4回水星フライバイを高度165 kmへ変更して、残るフライバイと低推力区間を組み直した。この航路変更によって到着は2026年11月へ移るものの、MPOとMioは当初の予定どおりの科学軌道へ投入される計画である。
半年かけて進める分離・捕獲工程
ESAが2026年7月に更新した計画では、9月3日にMPO–Mio–MOSIF複合体をMTMから分離し、11月21日に水星周回投入を開始する。2027年3月まで16回の化学推進を重ね、12月9日にMio、12月16日にMOSIFを分離し、MPOを低い科学軌道へ下げる。MPOの目標軌道到達は2027年3月10日、科学運用開始は4月6日の予定である。図では、完了した工程を実線、今後の計画を破線で示した。
二機の観測機で解き明かす水星の姿
MPOの11実験は地形、鉱物、元素組成、重力、内部構造、外気圏を近距離から調べる。Mioの5機器群は磁場、プラズマ粒子、電磁波、ナトリウム外気圏、ダストを測る。二つの高度帯から同時に観測することで、太陽風の入力、磁気圏の応答、外気圏と表面の変化を一つの物理過程として追跡できる。
- 2018-10-20打上げAriane 5で地球を出発。Mio・MOSIF・MPO・MTMの四機積層で巡航開始。
- 2020-04-10地球フライバイ地球を一度使い、内惑星側へ向かう太陽中心軌道を形成。
- 2020-10 / 2021-08金星フライバイ ×2太陽周回エネルギーをさらに下げ、水星との反復会合へ接続。
- 2021-10 — 2023-06水星フライバイ #1–3水星自身の重力で探査機の公転周期と到着相対速度を段階調整。
- 2024-04 — 2025-01航路再設計 / 水星 #4–6推力低下に合わせ第4回を165 kmへ変更。第6回まで全9フライバイ完了。
- 2026-06-15太陽電気推進を恒久停止最後の推力弧を完了。8年の低推力巡航を終えて弾道飛行へ。
- 2026-08-18水星接近フェーズ開始MTM分離と周回投入に向け、追跡・航法・分離準備を高優先度で実施。
- 2026-09-03 予定MTM分離MPO–Mio–MOSIFが水星へ接近。以降の操舵はMPO化学推進が担当。
- 2026-11-21 予定水星周回投入開始極軌道へ捕獲。2027年3月まで16回の噴射で軌道を組み替える。
- 2026-12-09 予定Mio分離Mioを590 × 11,640 kmの楕円極軌道へ放出。
- 2026-12-16 予定MOSIF分離巡航用日よけを投棄し、MPOの軌道降下を継続。
- 2027-03-10 予定MPO目標軌道480 × 1,500 km・2.3時間の極軌道へ到達。
- 2027-04-06 予定科学運用開始表面・内部と磁気圏を二つの軌道から同時観測する本番へ。
03開発・運用エピソード
地球フライバイ、新航路の設計、電気推進の終了という三つの運用判断から、水星へ至る過程をたどる。
感染症危機下で実施した地球フライバイ
2020年4月10日06時25分CEST、BepiColomboは地球から約12,700 kmを通過した。新型コロナ危機で欧州の活動が縮小する中、ESAは管制室の人数を最小化し、距離を取った勤務、毎日の通信確認、事前の安全コマンドを組み合わせた。34分の食を含む接近を少人数で遂行し、機体は金星へ向かう速度と方向を予定どおり得た。
推力回復後に新航路を設計
2024年4月、MTMの太陽電池と配電系の間に予期しない電流が生じ、電気推進へ供給できる電力が低下した。5月7日までに推力は約90%へ回復し、ESAの飛行力学班は第4回水星フライバイを2024年9月4日・高度165 kmへ変更した。新航路は到着を2026年11月へ移しながら、MPOとMioを予定された科学軌道へ送り込む条件を整えた。
電気推進から水星捕獲へ
2026年6月15日15時24分CEST、運用チームは4基のT6キセノン・イオンスラスタによる最後の太陽電気推進を停止した。地球1回、金星2回、水星6回のフライバイと長い低推力運転を完了し、9月3日のMTM分離までは弾道飛行を続ける。その後はMPOの化学推進が11月21日の水星捕獲と軌道形成を担う。
04軌道・遷移
9回のフライバイで太陽周回軌道を水星へ近づけ、到着後にMioとMPOを別々の極軌道へ送る。地球出発から二機の観測開始までを四つの場面でたどる。
- 01打上げ・電気推進2018-10-20 · 四機積層で出発。
- 02地球・金星 ×22020-04 — 2021-08 · 完了。
- 03水星 #1–32021-10 — 2023-06 · 完了。
- 04航路再設計・水星 #4–62024-09 — 2025-01 · 全9回完了。
- 05電気推進停止・MTM分離停止完了 / 分離 2026-09-03予定。
- 06水星捕獲・16噴射2026-11-21開始予定。
- 07Mio / MOSIF分離2026-12-09 / 12-16予定。
- 08MPO科学軌道2027-03-10到達予定。
05主要機器・サブシステム
各機器が測る物理量と、観測に必要な軌道・姿勢・データ経路をまとめます。
巡航電力・電気推進
42 m²の二翼太陽電池、3基のキセノンタンク、2系統の電力処理器、4基のT6で低推力弧を形成。通常は1〜2基を使い、最大計画推力250 mN。
捕獲・三軸姿勢制御
4基の22 Nスラスタで水星捕獲と軌道取得、リアクションホイールと10 Nスラスタで観測時の精密指向・角運動量管理を担う。
表面撮像・鉱物・熱
ステレオ・色・分光撮像と熱赤外分光を組み合わせ、地形、地質、鉱物組成、表面温度、熱慣性を同じ地図座標へ重ねる。
形状・重力・内部
レーザー高度、X/Ka帯電波追跡、加速度を統合し、地形、重力場、自転、核の状態、相対論効果を分離して推定する。
元素・外気圏
X線、ガンマ線・中性子、紫外分光で表面元素と希薄な外気圏を測る。太陽入力はSIXS、粒子放出はSERENAが同時に監視。
磁場・粒子
2本の5 mマスト上の磁力計と7センサーの粒子計測で、固有磁場、磁気圏境界、太陽風から電子・イオンへのエネルギー移送を追う。
波動・ナトリウム・ダスト
4本の15 mワイヤアンテナで電場・電波、撮像分光でナトリウム外気圏、衝突検出で惑星間・水星起源ダストを測る。
巡航日よけ・放熱
巡航中に回転できないMioをMOSIFで保護。MPOは指向性放熱器・熱管・反射フィン、Mioは鏡面と15 rpm回転で局所過熱を避ける。
06内部設計・システム構成
Mio–MOSIF–MPO–MTMの積層と、電力、推進、姿勢制御、観測データ、通信、放熱のつながりを示す。水星到着後はMTM、Mio、MOSIFの順に分離し、MPOとMioがそれぞれの極軌道へ入る。
図中の略称
- PPU (Power Processing Unit)
- 電力処理ユニット。太陽電池の電力をT6イオンスラスタに適した電圧へ変換する。
- CDMS (Command and Data Management System)
- MPOのコマンド・データ管理系。観測データ、コマンド、機上記録をまとめる。
- AOCS (Attitude and Orbit Control System)
- 姿勢・軌道制御系。機体の向きと軌道変更を管理する。
- HGA (High-Gain Antenna)
- 高利得アンテナ。X帯・Ka帯で観測データを地球へ送る。
- MDP (Mission Data Processor)
- Mioのミッションデータプロセッサ。観測機器の制御、圧縮、記録を担う。
- MLI (Multi-Layer Insulation) / OSR (Optical Solar Reflector)
- 多層断熱材と光学反射材。水星近傍の強い熱から機体を守る。
- SEP (Solar Electric Propulsion)
- 太陽電気推進。太陽電池の電力でキセノンを加速し、長時間の低推力を得る。
- Xe
- キセノンの元素記号。T6イオンスラスタの推進剤として使う。
四機体の積層と分離
巡航中はMio–MOSIF–MPO–MTMを一列に結合。MTM分離後はMPOが化学推進で捕獲し、Mio放出とMOSIF投棄を経て二つの軌道へ分かれる。
電力と推進
MTM太陽電池からPPU、Xe流量制御、T6へ給電。電気推進終了後の捕獲・軌道降下はMPO化学推進へ機能を引き継ぐ。
熱と姿勢
MOSIFがMioを遮熱し、MPOは放熱器と太陽方向制約、Mioは分離後の15 rpmスピンで高い太陽熱流束に対応する。
観測から地球まで
二機の機器データを時刻・姿勢と結び、MPOのCDMS・記録系から可動HGAのX/Ka帯へ流す。電波リンク自体もMOREの精密測距に使う。
07写真・図版
公式サイトなどに掲載されている写真や図を紹介します。
08一次資料・技術文献
本ページを作るのに参照した文献や、さらに詳しく知りたい方向けの資料です。