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（3/3 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]

さらなるトラブルも

　これら2つの問題については解決できたのだが、2015年3月中旬、今度はイオンエンジンのイオン源の方で高電圧異常が発生、運転を中断した。現在、復旧を進めているところであるが、運転再開の目処は立っていない。

トラブルの経緯。高電圧異常の原因は不明だが、ノミナルではない大流量が影響しているのだろうか？

　原因の特定には至っていないが、最も有力なのは、イオン源の2枚のグリッド（イオンを加速するための電極）の間に微小な金属片が入り込み、ショートしているという説である。イオンエンジンは燃料を使う際にまずプラズマ化する。プラズマが金属の内壁を削ってしまうことがあり、これが原因となったことが過去の事例にもあった。

　そのため、復旧運用では、この金属片の除去を目指す。対策としては、（1）グリッドに熱サイクルを与え、膨張と収縮を繰り返させる、（2）探査機に加速度を加え、回転したり止めたりする、（3）電圧を加えて金属片を焼き切る、といった方法を検討。リスクも考慮しながら、順次実施していく。

　ただ、目的の小惑星に向かうためには、2015年12月に地球スイングバイを実施する必要があり、そのためには、イオンエンジンによる軌道制御が欠かせない。早く運転を再開しないと、地球スイングバイができなくなってしまう。このデッドラインがいつなのか、現在詳細に解析しているところだが、同年4月末くらいだろうと見られている。

緑が小惑星、青が地球、黒がPROCYONの軌道。左下の点で小惑星にフライバイする

　今後、上記の方法をパラメータを変えながら繰り返し実施していくが、こういった運用にはリスクも伴う。無理をして探査機を失ってしまっては元も子もない。そもそも、小惑星探査はアドバンストミッションだ。これを諦めたとしても、さらに長期間、探査機の運用を続けることができれば、得られる知見は大きいという判断もあり得る。

　とはいえ、小惑星探査の価値が極めて高いというのも事実。デッドラインが近づくにつれ、プロジェクトチームは難しい判断を迫られることになりそうだ。

イオンエンジンの地上試験の様子（提供:東京大学）

　なお、そのほかのアドバンストミッションについてだが、窒化ガリウムを使った高効率パワーアンプによる通信は成功。高精度VLBI航法については、実験自体は問題なく終了しており、現在、データを解析しているところだ。

　科学観測は、ジオコロナ（地球の周りを広く覆っている水素の層）の撮影を予定通り実施した。ジオコロナの全球観測は、アポロ16号以来、40年以上も行われていなかった。PROCYONには、このための観測装置「LAICA」を搭載。今回、アポロよりも広範囲な、50地球半径程度の撮影を行った。現在、データを解析中であるが、これほど広範囲の観測に成功したのは世界初とのことだ。

ジオコロナの撮影にも成功。20地球半径以上の撮影は世界初の成果だ