はやぶさ
HAYABUSA / MUSES-C

なぜ小惑星を持ち帰るのか

小惑星は太陽系形成時の情報を比較的よく保存している。地上に落ちた隕石は大気圏突入や地上汚染を受けるが、探査機が採って密閉して持ち帰る試料なら、どの天体のどの場所から来た物質かを追跡できる。はやぶさは、そうした「由来が分かる宇宙試料」を手に入れるための工学実証機だった。JAXA/ISASの公式説明でも、目的は電気推進、自律航法、サンプラ、再突入カプセルを含むサンプルリターン技術の実証とされている。つまり、成果物はイトカワ粒子だけではない。深宇宙で小さな機体を往復させ、天体に触れ、容器だけを地球へ返す一連の手順そのものが、このミッションの主役だった。

20億kmを電気推進でつなぐ

打上げ時質量約510 kgの小型探査機に、はやぶさはマイクロ波放電式イオンエンジンを積んだ。推力は大きくないが、燃費のよい電気推進を長期間使うことで、2003年5月9日の打上げから2005年9月12日のイトカワ到着までに約20億 kmを航行した。2004年5月19日には地球へ高度約3,700 kmまで接近し、イオンエンジン加速と地球スイングバイを組み合わせて軌道を変えた。化学推進だけで一気に行くのではなく、少しずつ速度を積み上げる思想である。小さな機体で深宇宙往復を成立させるには、この「長く粘る推進」が欠かせなかった。

イトカワでは「周回」ではなく寄り添う

イトカワは直径数百 m級の小天体で、重力が弱すぎるため、探査機を普通の惑星探査機のように安定した周回軌道へ置くことができない。はやぶさは太陽周回軌道上でイトカワと速度を合わせ、距離約20 kmの位置から観測を始め、約7 kmのホームポジション、さらに3 km級の近距離へと段階的に移った。JAXAは、2005年9月から11月にかけて4つの観測機器で形状、地形、表面高度分布、反射スペクトル、鉱物組成、重力、主要元素組成などを観測したとまとめている。得られたイトカワ像は、なめらかな砂丘ではなく、岩塊が集まったラブルパイル天体だった。着陸地点を選ぶだけでも、地形、照明、姿勢、通信遅延が絡む難問になった。

タッチアンドゴー設計と、想定外の30分

採取系は、サンプラホーンを表面へ短時間接触させ、粒子を容器へ導いてすぐ上昇する設計だった。しかし2005年11月20日の第1回降下では、2回の緩やかなバウンド後に約30分間表面へ接触し続け、地上指令で離陸した。このとき採取シーケンスは実行されなかった。11月26日の第2回は計画に近い約1秒のタッチダウン後に上昇したが、後の解析で弾丸は発射されなかった可能性が高いと判明した。それでも帰還カプセルからイトカワ粒子が確認された。恒久的に滞在する着陸機ではない一方、第1回は実際に「着陸状態」になったという、計画と結果を分けて理解する必要がある。

帰還で技術が証明された

2005年12月には燃料漏れに起因する姿勢異常で地球との通信を失い、2006年1月に復旧した。2007年4月25日に地球帰還巡航を始めた後も、2009年11月にイオンエンジン異常が起き、部分的に生きているエンジン要素を組み合わせて巡航を再開した。2010年6月13日、探査機本体は大気圏で燃え尽き、分離されたカプセルが豪州ウーメラに帰還した。2010年11月16日には、回収カプセル内の粒子がイトカワ由来と確認された。はやぶさの価値は、計画通りにきれいに成功したことではなく、壊れた状態から帰還条件を組み直し、サンプルリターン技術を現実に動く体系へ変えたことにある。