[更新]世界初、小惑星上で「自分で考えて跳ぶロボット」はやぶさ2ローバー着陸成功

ローバー1Aによって撮影されたリュウグウ表面

ローバー1Aによって撮影されたリュウグウ表面。JAXAの発表によると、左側半分がリュウグウの地表面で、 右側の白い部分は太陽光によるものだという。

JAXA

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こちらはもう1機のローバー、1Bからの画像。右下に写っているのがリュウグウの表面だ。

追記:着陸成功!

2018年9月22日、JAXA「はやぶさ2」チームはミネルバ2-1のローバー1A 、1B の 2 機が小惑星リュウグウに着陸できたことが確認できたと発表した。各ローバーの状態は正常で、リュウグウ表面での探査を開始しているという。

2機のローバーが撮影した映像は、それぞれ小惑星の表面やはやぶさ2本体を捉えており、これまではやぶさ2が上空から撮影したものとは異なる小惑星の様子が明らかになった。事前の検討では、小惑星の表面は帯電している可能性があり、ローバーと接触したときに火花が散って壊れる、という懸念があったのだが、2機ともその危険を無事にくぐり抜けた。

ローバー1Aは、ホップして移動中の撮影にも成功しており(仕組みは後述)、動きのある印象的な画像を送信してきた。ミネルバ2-1担当の吉光徹雄准教授は、「ローバから届いた画像を最初に見たときに、ブレ画像でがっかりしましたが、「はやぶさ 2」探査機が 写っていたので、ロボットに仕込んだ通り撮像できてよかったです。また、小惑星表面でのホップ中の 画像が届いたときには、小天体での移動メカニズムの有効性を確認することができて、長年の研究成果が実を結んだことを実感しました」とコメントしている。

この後、2機のミネルバ2-1はリュウグウ表面で探査を続ける。10月3日にはフランス、ドイツが開発したもう1機の着陸探査機MASCOT(マスコット)が投下され、16時間の探査を行う。そのため、該当の時間にはやぶさ2はローバーとの通信機能をマスコット用に切り替える。マスコット探査の終了後、2機のミネルバ2-1と再び通信できるかも気になるところだ。

以下は、9月22日の分離成功時点の記事。

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ローバー投下の日、小惑星リュウグウに接近した「はやぶさ2」の影が落ちている。受診時刻は日本時間2018年9月21日13:09。

JAXA

JAXA 宇宙航空研究開発機構「はやぶさ2」プロジェクトチームは2018年9月21日、日本時間13時35分に小惑星探査機「はやぶさ2」が2機のローバー(探査ロボット)「MINERVA-II-1」(以下、ミネルバ2-1)を小惑星リュウグウ着陸に向けて、切り離し成功を確認したと発表した。

はやぶさ2は、リュウグウ表面から高度55メートル程度まで降下し、自らの判断でローバー切り離しの動作を行った。今後、着陸と移動の成功が確認されれば、重力が地球の8万分の1という小天体に着陸し、その上を移動する世界初のロボットとなる。

着陸成功の確認は9月22日以降になる見込みだ。21日夕方時点ではやぶさ2チームの久保田孝研究主幹によると、「ミネルバ2-1は、はやぶさ2本体からの切り離し後1~1.5時間ほど経って、“小惑星での夜を迎えたのではないか”と考えられる電圧低下を示した」という。確認はこれからだが、無事の着陸が期待される。

小惑星探査機はやぶさ2は、2018年6月27日に小惑星リュウグウに到着。9月から、はやぶさ2本体の着陸と小惑星への全4機の着陸探査ロボットの投下ミッションを開始していた。

津田雄一プロジェクトマネージャー(右)と久保田孝研究主幹(左)

小惑星リュウグウとはやぶさ2の模型を手に、運用を再現する津田雄一プロジェクトマネージャー(右)と久保田孝研究主幹(左)。はやぶさ2はリュウグウの赤道付近から北極側へ移動し、ローバーを切り離して退避するという複雑な運用を自律的に行った。

撮影:秋山文野

9月20~21日に行われたのは、着陸探査ロボットのうち最初の2機となる「MINERVA-II-1(ミネルバ2-1)」の着陸だ。ミネルバ2-1は2機1組で構成される双子のローバー。ローバーとはrover(歩き回る者)から発生した言葉で、天体の表面を移動できる仕組みを持った宇宙機を差す。ミネルバ2-1はその中でも特にユニークな、跳ねて移動する仕組みを持ったロボットだ。

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2機のミネルバ2-1ローバー。写真左はローバー1Aで4個のカメラを搭載している。写真右はローバー1Bで3個のカメラを搭載し、太陽電池を一部はずして内部の熱が逃げやすいようになっている。

JAXA

ミネルバ2-1は2機とも、見た目はデンマーククッキーの缶のような直径18センチの正十六角柱をしている。内部にはモーターが搭載され、小惑星の表面でモーターを回すと跳ねて移動するホッピング機能を持っている。このホッピング機能により移動しては着地した場所の写真を撮影して、母船であるはやぶさ2に送る、というミッションを担うのだ。

ホッピングを移動方式に選んだ理由は、火星や月のような大きな天体と異なり、小惑星の重力が非常に小さいためだ。月の表面ならば、月探査車のように車輪で走ることができるが、小惑星リュウグウの重力は、これまでの観測によると地球の8万分の1とごく小さい。その表面で車輪を回すと、ローバー全体が表面から浮き上がって車輪は空転してしまい移動できない。

そこで、跳ねるという方式が採用された。ローバー内部のモーターが回転すると、クッキー缶をひっくり返そうとするような力が加わり、ローバーが跳ね上がる。モーターを止めて回転しながら最大15メートルほど飛び、着地するという仕組みだ。

過去の失敗を乗り越えて再びの挑戦

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JAXAによるローバーの活動イメージ。このように飛び跳ねて、イトカワ表面を移動する。

JAXA

このホッピング方式は、初代「はやぶさ」に搭載された同じ名前のローバー「MINERVA」と同じものだ。だが、初代ミネルバは小惑星への投下の際に目標のスピードを超えて切り離されてしまい、小惑星イトカワの表面に着陸することができなかった。

こうしたエラーが起きた背景には、初の試みだった初代はやぶさでは、さまざまなトラブルにより、地上からのコマンドでミネルバ切り離しせざるを得なかったという事情がある。通信が届くまでに17分のタイムラグがあり、はやぶさは不本意な状態でミネルバの切り離しを実行してしまった。

ミネルバ2-1とミネルバ2-2

はやぶさ2には2つのコンテナが搭載されている。今回分離したのは上の「MINERVA-II1」。この中には2機のローバーが格納されている。

JAXA

今回はやぶさ2は、ミネルバ2を始めローバーの安全を守るため自律的に状況を判断し、何か問題があって緊急上昇しているといった場合には、ミネルバ2切り離しを指示されていても中断することになっていた。

結果として、切り離しは成功。はやぶさ2は9月21日13:06に、「N-6」と呼ばれるリュウグウ北極側の目標地点に向かってローバーの分離を開始した。分離実施の信号は神奈川県相模原市にあるJAXA 宇宙科学研究所の管制室で13:24ごろ確認。さまざまな探査機をのステータスを確認し、は、津田雄一プロジェクトマネージャが13:35に「ミネルバ2-1、分離成功」を宣言、拍手が巻き起こった。

ミネルバ2-1は十数分かけて小惑星に着陸し、何度かバウンドして、最初の着地地点が決定する。着陸は小惑星リュウグウの昼ごろだが、およそ7.5時間で自転するリュウグウはすぐに夜になる。太陽電池に光が当たらない時間はミネルバ2-1の活動は休止となるため、リュウグウに朝が来てローバーが活動を開始するのは日本時間で9月22日以降だ。

ミネルバ2-1は、小惑星リュウグウの表面で1回に15メートルほどホップして移動しながら温度を測る、写真を撮るといった観測を開始する。光を感じて活動を変える、太陽電池に光が当たらないときは移動して物陰から抜け出す、跳ねている最中の撮影を試みる、など、地上やはやぶさ2本体からのコマンドがなくても「自分で考えて」動作する自律型ロボットだ。

2機のうち、ミネルバ2-1Aには広角カメラ2個と一対のステレオカメラ、合計4個が搭載され、温度が高いとスリープモードに入る、いわばお昼寝をする機体だ。

ミネルバ2-1Bには広角カメラ1個とステレオカメラ一対が搭載され、太陽電池の一部が外され、内部の熱が逃げやすい素材に置き換えられている。温度の上昇を抑えて活動しやすくしている。

ミネルバ2-1A、1Bのどちらかでも画像を2枚以上撮影し、前後の画像で写っているものが異なることが確認されれば、ミネルバ2は「ホップによる移動に成功した」と判断できる。光を感じるセンサーの記録が変化するなどデータが得られれば、それも移動の成功を裏付ける。久保田研究主幹によれば、「お互いの写真を撮ってくれれば嬉しい」とのことだ。

ミネルバ2-1が成功すれば「世界初」

すべて成功すれば、ミネルバ2-1は世界で初めて「小惑星の表面に観測のために着陸し、移動した宇宙機」になる。過去には、1988年に旧ソ連の火星探査機「フォボス2号」が、火星の衛星フォボスへ、ホップする機能を持ったローバーを着陸させる計画を持っていたものの、通信が中断し行方不明となった。「小惑星の表面に着陸」は初代はやぶさが、「小天体の表面に観測のために着陸」は彗星に着陸したESA(欧州宇宙機関)の彗星探査機「ロゼッタ」搭載の着陸機「フィラエ」がそれぞれ世界初の記録を持っている。

(文・秋山文野)

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