ミッション達成の“ミニはやぶさ”「プロキオン」、エンジン停止をどう乗り切るか：宇宙開発（2/3 ページ）

東京大学とJAXAが、「はやぶさ2」とともに打ち上げた超小型探査機「PROCYON」（プロキオン）の運用状況を説明した。予定したミッションの大半はクリアしたが、エンジン停止に見舞われている。その打開策は。

[大塚実，MONOist]

ノミナルミッション達成

　打ち上げからこれまでの4カ月で、ノミナルミッションはほぼ達成。ロケットからの分離後、太陽電池パドルは正常に展開し、想定通りの発電量が得られている。機体各部の温度も想定の範囲内。3軸姿勢制御が確立できており、現在、探査機の生存に問題は無い。

発電量は想定通り。これほど一致するのはJAXAの専門家からも「すごい」と言われたそうだ

分離後、最初のハードルと言える自動制御シーケンスも正常に動作。機体の回転を止めて3軸姿勢制御に移行した

　深宇宙における通信にも成功。現在、主に使っているのはローゲインアンテナとのことだが、ミドルゲインアンテナでの通信も実施した。なお地上局は、臼田と内之浦にあるJAXAの大型パラボラアンテナが使われているとのことだ。

　一方、推進系では、2015年2月末より軌道制御を実施。これまでに累計223時間という長時間、イオンエンジンの運転を実施することができた。地上からの計測で、推力は366μNと推定。これは、スペック（300μN）を上回る数字である。

これまでに、イオンエンジンは223時間の運転を実施、姿勢制御（アンローディング）は68回実施した

　ただしイオンエンジン（軌道制御用）とコールドガスジェットスラスタ（姿勢制御用）を統合した推進系「I-COUPS」は定常運用の前に、（1）調圧制御ソフトウェアの不具合による流量異常、（2）中和器電圧の異常上昇、といった問題も発生していた。

I-COUPSの構成（論文「Unified Propulsion System to Explore Near-Earth Asteroids by a 50 kg Spacecraft」 http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2014/NextPad/6/ より引用）

　上記（1）の問題は、ソフトウェアのバグが原因と特定されている。I-COUPSは、超小型衛星「ほどよし4号」に搭載されたイオンエンジン「MIPS」に、姿勢制御スラスタ（RCS）を追加した構成。RCSはリアクションホイールのアンローディングに欠かせないが、燃料のキセノンを共通化することで、小型軽量化が図られている（関連記事：「超小型衛星の世界を変える!!」――世界最小クラスのイオンエンジン「MIPS」 ）。

　この不具合は、MIPSとRCSを同時に動かすときのみに発生するという。地上試験では、MIPSとRCSは個別に動作確認をしており、同時運転を行わなかったため、この問題を見つけることができなかったのだ。

　これはI-COUPS内部の制御ソフトのバグなのだが、この部分については、軌道上でアップデートすることができない。しかし、その上位にある探査機のメイン計算機（OBC）については、柔軟な再構成が可能となっているため、調圧機能の一部をOBC側に持たせることで、この問題を解決した。

　少々厄介なのが（2）の問題だ。これは、ほどよし4号でも地上試験でも現れなかった現象で、まだ原因が特定できていないが、キセノンの流量を増やすことで、状態が改善されることが分かった。これにより、イオンエンジンの燃費は少し悪くなってしまうものの、もともと燃料の消費はRCSの方が多いくらいなので、燃料不足になることはないそうだ。