火星の月フォボスから砂を持ち帰る「MMX」 着陸するまで正体の分からない天体にどう挑むか
PIVOT 公式チャンネルJAXAと三菱電機が開発を進める火星衛星探査計画「MMX(Martian Moons eXploration)」は、火星の衛星フォボスに着陸して砂などのサンプルを採取し、地球に持ち帰る計画である。実現すれば、火星の衛星からのサンプルリターンは世界初になる。取材では、三菱電機鎌倉製作所の展示を見学したあと、JAXAでプロジェクトマネージャを務める川勝康弘氏と、三菱電機でMMXの開発を統括する上原晃斉氏に話を聞いた。探査機の設計で何が難しかったのか、正体の分からない天体でどうやってサンプルを採るのか、そして打ち上げを前に当事者たちが何を考えているのかが語られた。
鎌倉製作所の人工衛星開発と、衛星を守る手縫いの断熱材
最初に案内役を務めたのは、鎌倉製作所で宇宙営業を担当する入交亮太氏である。三菱電機は家電のイメージが強いが、入交氏によると1960年代から半世紀以上にわたって人工衛星の開発・製造を手がけてきた。これまでに延べ80機以上の衛星を手がけ、部品単位での参画も含めると約670機の人工衛星に関わっているという。
一般には公開していない展示スペースには、三菱電機の標準的な衛星「DS2000」の2分の1模型が置かれている。2分の1でもかなりの大きさで、実機はその2倍になる。衛星に載る「スタートラッカー」も紹介された。上下のない宇宙空間では衛星が自分の向きを把握しにくいため、星を観測して現在の姿勢を確認するセンサーである。入交氏によれば、衛星1機を作るには多くの人が関わり、5年ほどかかる。展示には、日本版の衛星測位システム「みちびき」、宇宙ステーションに物資を届ける無人補給機「こうのとり」、天気予報を支える気象衛星「ひまわり」など、同社が開発・製造してきた衛星の模型が並んでいた。
衛星の表面に見える金色の素材も紹介された。「MLI」と呼ばれる部材で、薄い膜が何層にも重なった多層構造になっている。アルミホイルのような層と網のような層が重なっていて、1枚1枚は非常に薄い。入交氏の説明では、外がプラスマイナス200度ほどの環境でも、これを貼ることで内側をプラスマイナス20度程度に保てるという。宇宙に打ち上げた衛星は修理に行けないため、運用期間中に壊れないよう頑丈に作る必要がある。このMLIはミシンを使った手作業で縫われており、衛星1機ごとにぴったり合うよう作られている。
SLIMが実証したピンポイント着陸と「画像航法」
同社の技術力を示した例として入交氏が挙げたのが、小型月着陸実証機「SLIM」である。2023年に打ち上げられ、2024年に月面着陸を果たした。SLIMの目的は、ただ月に着陸することではなく、狙った地点にピンポイントで降りることだった。
入交氏によると、それまでの月着陸機の着陸精度は数kmから十数kmとされていたのに対し、SLIMは半径100m以内を目標に飛行し、誤差約55mでの着陸に成功した。精度を上げたのは「画像航法」である。機体があらかじめ持っている地図と、自分で撮影した画像を照合し、どこをどんな姿勢で飛んでいるかを自動で判別しながら降下する。入交氏はこの精度向上を、以前は「横浜から東京のどこか」に降りるくらいの精度だったものが、ハチ公前で待ち合わせできるくらいになった、とたとえた。
この画像航法がMMXに引き継がれている。MMXにもフォボスに着陸するフェーズがあり、SLIMで培った画像航法を活かして、狙った場所に「ピンポイントに優しく」着陸できるように作っているという。取材時点で機体はほぼ完成しており、ロケット発射場のある種子島で最終調整を行っていると入交氏は説明した。
10年以上続く計画と、JAXA・三菱電機の関係
川勝氏はJAXA宇宙科学研究所の火星衛星探査プロジェクトチームでプロジェクトマネージャ、つまり計画のリーダーを務めている。検討を始めたのは10年ほど前で、正式なプロジェクトになったのは2020年、約6年前だという。
三菱電機は探査機システムをとりまとめるプライムメーカーである。上原氏自身がMMXに関わったのは5年あまりだが、同社としては初期の概念検討から10年以上にわたり、JAXAと一緒に検討、設計、開発を進めてきた。川勝氏によると、三菱電機には最初から加わってもらっており、途中で正式に三菱電機が選ばれた時点があったものの、ずっと長くパートナーとして取り組んできたという。
なぜフォボスは「太陽系で最も重要な未踏峰」なのか
MMXという名前は「Martian Moons eXploration」の頭文字で、火星の周りを回る衛星を探査する計画を意味する。火星にはフォボスとダイモスという2つの衛星があり、MMXはそのうちフォボスから砂や石を採取して地球に持ち帰る。
川勝氏によると、火星の衛星は「太陽系の中で最も重要な未踏峰」、つまりまだ本格的に探査されていない天体と呼ばれている。その重要性には2つの面がある。1つは、我々の月と比べてずっと小さい天体だという点だ。このような天体は小惑星や彗星と同じ「小天体」のグループに属し、太陽系の初期に水や有機物など生命につながる物質がどのように生まれ、どう移動したかを知る鍵を握っていると川勝氏は説明する。もう1つは、火星のすぐそばにあるという点である。火星とのつながりや、将来の有人探査の中での役割など、さまざまな面で重要だと考えられているという。
これまで探査が進まなかった理由について、川勝氏は、火星本体に向かう探査機が遠くから撮った写真などはあったものの、小天体に近づいて観測したり着陸したりするには、月や火星への着陸とは違う難しさがあると話す。重力の小さい天体に安定して接近し、接地することが難しい。50年近く前には旧ソ連が探査を試みたが、途中で断念している。一方、日本は「はやぶさ」「はやぶさ2」で小天体探査の世界をリードする立場にあり、その技術を使って、小天体でもある火星の衛星の探査に手を伸ばしたのだと川勝氏は位置づけた。
5年間のミッションの流れ
川勝氏が説明したミッションの流れは次のとおりである。打ち上げは2026年度に計画されている。地球から火星の近くまでは約1年かかり、2027年度ごろに到着する。川勝氏は、火星の近くにとどまること自体が大きなチャレンジだと話す。その後すみやかにフォボスに接近し、約3年間、火星の近くにとどまって衛星を探査する。
その3年間の中盤ごろにフォボスの表面に着陸し、サンプルを採取する。できれば別々の2か所に着陸して採取したいと考えている。最後の半年間では、もう1つの衛星ダイモスについても上空から何度か観測を試みる。ダイモスには着陸しないが、高性能な観測機器を積んでいるので、上空からでもさまざまな情報が得られると期待しているという。2030年度ごろに火星圏を出発して地球への帰路に入り、2031年に地球に戻る。サンプルの入ったカプセルを分離し、地上で回収する。川勝氏はこの5年間を「退屈しない」期間になるだろうと語った。
課題1:通信の遅れと探査機の自律性
探査機のシステム設計の難しさについて、上原氏は大きく3つを挙げた。1つ目は通信にかかる時間である。地球と火星の間で通信すると往復にかなりの時間がかかり、会話の中では44分のタイムラグにも触れられた。地上からリアルタイムで探査機を操作することはできないため、探査機自身に自律性を持たせることが設計のポイントになった。
探査機はフォボスに着いたあと、地表の状況を見ながら最適な位置を確認し、自分で状況を判断して降下する。上原氏によると、「こういう状況になったらこう進んでよい」という判断基準をあらかじめプログラムとして組み込んでいる。結果は地上にも送られるが、届くまでに時間がかかるため、異常が起きた場合には探査機自身が制御を切り替えられる仕組みにしている。
着陸の手順も説明された。着陸前に複数のカメラでフォボスの表面を撮影して最適な着陸場所を探し、あらかじめ用意した地図とカメラ画像を使ってその地点までピンポイントで向かう。フォボスにはクレーターなどがあるため、降りられる場所は20m四方ほどの限られたスペースになる。上原氏は、フォボスの周りで長期間観測して地図を作り、そこで降りる場所を決めてから向かう流れだと述べた。
課題2:「大きくて小さい」重力と、2回着陸するための脚
2つ目の課題はフォボスの重力である。上原氏によると、フォボスは「はやぶさ」が向かった小惑星イトカワなどと比べると重力が大きく、その分、着陸時の制御に大きな力が必要になる。一方で、地球や月と比べれば重力は小さいため、着陸時に転倒したり跳ね返ったりするおそれがある。そのため探査機には着陸時の衝撃を吸収する機能を備えた。重力が小さすぎることへの対策だけでなく、ある程度の重力があることへの対策も同時に求められるわけだ。
MMXに特有なのは、しっかり着陸してサンプルを採取し、しかもそれを複数回行う点である。1回きりなら、多少無理をしてでも1度採取できればよい。しかし2回目の着陸に備えるには、着陸の衝撃で縮んだクッションを元の形に戻す機能が必要になる。上原氏は、衝撃を吸収したあとに元に戻し、再び離陸してもう1度着陸させるまでを地上で何度も試験したことを、特に苦労した点として挙げた。規定の回数をクリアすることも設計目標の1つだったという。探査機はいくつものコンポーネントを組み合わせて作られるが、着陸脚は最後の最後まで開発に時間がかかった部分だったと上原氏は振り返った。
課題3:膨大な燃料と、3つのモジュールに分かれる機体
3つ目の課題は燃料である。上原氏によると、火星は月の約150倍の距離にある。ただし問題は距離だけではない。火星圏に入るときと火星圏から離脱するときに大きなエネルギー、つまり燃料が必要になる。燃料を多く積むと探査機が大きくなり、その分ほかに持っていけるものが限られる。そのため、できるだけ効率よく火星圏まで運ぶ必要があった。
その検討の結果、探査機は四角い一般的な衛星の形ではなく、軽量化のためにでこぼこした形になっている。機体は3つのモジュールで構成される。上部から中央のアンテナあたりまでが「往路モジュール」で、火星圏に行くまでの燃料やスラスターが付いており、火星圏に着いたら切り離す。最下部の4本の脚が見える部分は「探査モジュール」で、着陸脚やカメラ、サンプル採取用の機器などが搭載されている。この部分も、着陸・採取を終えて離陸したあと、地球に帰る前には不要になるので切り離す。最終的には身軽になった状態で、中央のアンテナや太陽電池パドルなどからなる「復路モジュール」とカプセルだけで地球に戻ってくる。一見すると格好のよい外観も、どうすれば効率的かつ確実にミッションを遂行できるかを検討し尽くした結果だと上原氏は説明した。
正体の分からない表面から、どうサンプルを採るか
サンプル採取について、川勝氏は、一番難しいのは相手がどんな素性か分からないことだと語った。ただ、遠くから撮られた写真や、表面温度の変化に関する情報があったため、砂浜のような「レゴリス」に覆われているのではないかという想像はある程度できたという。
温度の情報から何が分かるのかについて、川勝氏は次のように説明した。日が当たっている状態から日が陰った状態に変わると、表面の温度は高いところから低いところへ変わる。その変化が速ければ、内部で熱がよく伝わっているということなので、岩のようなものでできていると考えられる。変化がゆっくりなら、内部にそれなりに空間があるということで、砂やもっと細かい粉のようなものだと考えられる。こうした推定から、フォボスの表面は砂ではないかと考えられている。
しかし、砂といってもどれくらい重い砂なのか、内部に隙間が多いのか密に締まっているのかは分からない。そこで、ある程度の範囲を想定し、その範囲のどの条件でも狙った量が採れるように装置を設計した。さらに難しいのは、地球の重力下での試験でうまくいっても、重力の小さいフォボスでうまくいくとは限らない点である。そのため、高さ100mほどの落下塔で実験装置を落とし、ほぼ無重力になる数秒間に採取装置を打ち込む実験を行った。砂の種類も装置の仕様も変えながらこれを何百回も繰り返し、1か所で10グラム以上は採れるだろうという装置を設計して搭載したという。
着陸地点はまだ決まっていない
では2か所の着陸候補にはもう目星がついているのか、という問いに対し、川勝氏は「ついていない」と答えた。フォボスは20kmから30kmほどの大きさで、川勝氏によれば山手線の2倍くらいの広さがある。その中から2か所しか採取しない。世界初の機会であり、次がいつあるか分からない機会でもあるので、よい場所から採りたいという。
そのため、到着したらまずフォボス全体をよく観測する。着陸時に安全でなければならないので、ごつごつした場所は避けて平らな場所を探す。そのうえで、さまざまな観測からどんな物質でできているかを推定し、多くの情報が得られそうな場所を選んで降りる。3年間の中盤で着陸すると説明したのはこのためで、最初の1年間はほぼ着陸場所を決めるための観測に充てられるという。前半の観測でこれまで知られていなかったことが分かり、それを踏まえて選んだ場所でサンプルを採る流れになる。
MMXが今後の宇宙開発に残すもの
今後の宇宙開発への影響について、上原氏は、MMXが成功すれば世界初の快挙になると述べたうえで、自律的な制御や着陸技術は今後の月・火星探査、さらにその先の深宇宙探査に十分活かせると考えていると話した。自律的な制御は、運用の省力化や柔軟性の向上にも使えるのではないかという見方も示した。
川勝氏は技術面については上原氏の挙げた点が重要だとしたうえで、国際的な側面を強調した。MMXは日本が主導する計画だが、フォボスには世界各国が注目しており、ミッションには海外のメンバーも多数参加している。アメリカやヨーロッパの宇宙機関が観測機器や地上のアンテナを提供しているという。川勝氏は、この重要なミッションを日本が主導して成功させれば、今後の太陽系探査で日本の役割が広がっていく先駆けになると期待を語った。
川勝氏によると、火星本体の探査ではアメリカやヨーロッパが日本より先行している。しかし「はやぶさ」の例のように、小天体を探査し、サンプルを採って帰ってくることは、さまざまな技術の総合によって成り立つ。フォボスからのサンプルリターンに関しては、各国が自前で探査機を作るよりも、日本の計画に乗るほうがずっと成功の確率が高いと、海外の機関に思ってもらえているという。こうした実績と経験を生かし、世界をリードできる立場に日本が立てる分野もある、しかもそれが重要な分野である、ということをここで示したいと川勝氏は話した。
打ち上げは「出発点」
最後に2人がMMXへの思いを語った。川勝氏は、2026年度の打ち上げは計画全体の中で重要なステップだと述べた。難しい探査機で、最初はどんな形になるのかも分からなかった。形が決まってからも製作や試験は大変だったが、ようやく打ち上げられる状態まで完成したことは大きなステップだという。一方で、計画全体から見ればまだ出発点にすぎず、打ち上げてから、到着してから、着陸してからが本番になる。その意味で、ドキドキもしているしワクワクもしていると川勝氏は語った。
上原氏は、10年以上にわたって設計・製造・試験に携わってきたことを振り返った。これだけ大きく難しい開発を進めるにあたって、鎌倉製作所では所長直轄の開発体制を敷き、関連部門や協力企業とチーム一丸となって取り組んできたという。その成果がミッションの成功につながると信じており、打ち上げとその後の運用に向けて、JAXAと一緒に引き続き成功を目指したいと述べた。
聞き手は、打ち上げを前に浮かれてもおかしくない時期に、2人がそろって「これからがスタートだ」と語る姿から、誠実に向き合う人々がこのプロジェクトを支えていると感じたと締めくくった。フォボスの表面がどんな物質でできているのか、どこに降りるのか、2回の着陸と採取が狙いどおりにいくのか。その答えは、探査機が火星圏に到着してからの観測を待つことになる。
Martian Moons eXploration。火星の月。これを探査する計画です。
火星の衛星っていうのは太陽系の中で最も重要な未踏峰、まだ探査が行われていない。どのようにして水とか有機物とか生命につながるような物質が太陽系の中で生まれたかの鍵を握る天体なんですね。
相手がどんな素性かが分からない。リアルタイムでのコントロールができない。
ありがとうございます。おお。あ、すごい。これ大体の衛星の色してますもんね。
はい。多層構造になっておりまして、プラスマイナス200°くらいから、プラスマイナス20°。
この薄さで守れる。
はい。探査機には自律性を持たせたのがポイントになります。
世界をリードできる立場に日本が立てる分野もあるんだと。こうやってできてみてみるとね、全てが必然なんですよね。こうじゃなきゃできなかったよねっていうので。
この番組は三菱電機の提供でお送りします。
鎌倉にやってきました。実はここ鎌倉で宇宙開発が行われているんです。その現場がこちらの三菱電機鎌倉製作所。三菱電機というと家電のイメージが強いですが、実は世界初の宇宙事業に取り組まれているんです。早速探っていきましょう。行ってきます。
こんにちは。こんにちは。初めまして。鎌倉製作所の入交と申します。よろしくお願いいたします。
よろしくお願いします。三菱電機っていうと家電のイメージが強い方多いと思うんですが、宇宙関連も色々やってらっしゃるんですね。
はい。人工衛星の開発や製造を行っております。
どのぐらいやられてるんですか?
そうですね。1960年代から半世紀以上。
はい。歴史ありますね。
これまで延べ80機以上と、あとは部品単位ですと大体670機ほどの人工衛星に携わっております。
すごいですね。歴史もあるし数もすごいし。
よろしければ、一般公開はしないんですけれども展示がございますので。
いいんですか?
もちろんでございます。
よろしくお願いします。よろしくお願いします。
宇宙開発を支える最先端技術。その舞台裏を特別に見せてもらいました。
おお。あ、すごい。ここからもう展示が始まるわけですね。
はい。
もう雰囲気ありますね。
ありがとうございます。
サインも色々。
はい。様々な方に来ていただきまして。
いやあ、宇宙飛行士の皆さんがこうやって。
はい。
もう色々早速ありますね。
はい。特に目を引くこちらがですね、DS2000系という三菱電機の標準的な衛星の1/2。
迫力あるなって思ったんですけれども、1/2でもこの大きさ。
はい。これの2倍の大きさになります。
すごい。
こちら星を見るためのセンサー、スタートラッカーというものです。宇宙空間で衛星がどちらを向いてるのかというのがなかなか分かりづらいんですね。上下がない空間になりますので。ですので星を見て、今自分がどういう姿勢にいるのかというところを確認するというものになります。
衛星1つ作るのってどのくらい大変なものなんですか?
多くの人が携わって、5年ほどかかるものになります。
いやあ、すごい。やっぱり1つ1つ壮大なプロジェクトとして。
はい。
ああ、そうなんですね。
三菱電機がこれまでに開発・製造してきた人工衛星の模型が並ぶ展示。地図アプリなどに欠かせない日本版GPS、衛星測位システム「みちびき」。ISSに物資を届ける無人補給機「こうのとり」。そして天気予報を支える目、気象衛星「ひまわり」。さらに人工衛星だけではなく、その性能を支える最先端の技術も。
この金色のもの。
これ大体の衛星の色してますもんね。
はい。その通りです。これが衛星の表面に貼り付けてあります。MLIという部材になります。よろしければお手に取って。
いいんですか?おお、なんか重なってるのが分かりますね。
はい。開いていただくとですね、多層構造になっておりまして。
ああ、網みたいなものと、アルミホイルみたいな。あ、で、これ結構薄いんですね、1枚1枚は。
はい。人工衛星を守るためにこういうものを貼り付けております。
この薄さで守れる。
はい。
いや、すごい技術ですね。
宇宙空間に上げてしまうと修理に行けないという特徴がありますので、運用期間中決して壊れないように堅牢かつ頑丈に作っているということになります。
いやあ、近くで見ると手作り感あるんですね。
はい。実はこちら手作りでして、ミシンで実際に縫って、衛星1機1機にぴったり合うように作っているというものになります。
全部手縫いなんですね。ミシンで。
はい。基本的に手縫いをしておりまして。
これのおかげで実際何度から何度くらいまで耐えられるようになるんですか?
プラスマイナス200°くらいから、プラスマイナス20°とか、それぐらいのところまで。
なんか衛星のこの色って多分普段何気なく目にすると思うんですけど、そこにはそういう工夫が詰まってるんだよと。
はい。
三菱電機の高い技術力、それを世界に示したプロジェクトがあります。
こちらなんだか分かりますでしょうか?こちらSLIMという小型の月着陸機になっておりまして、2023年に打ち上げをしまして、2024年に月に着陸を果たしたというものになります。
かっこいいですね。
月面へのピンポイントでの着陸というものを目指したものになっております。
月に行くだけじゃなくて、着陸するだけでもなくて、ピンポイントで狙ったところにということですね。
はい。それまでの月着陸機というのが、大体着陸の精度が数kmから10数kmという風に言われておりました。こちらでは半径100m以内というところを目指して飛行の方を行いました。
かなりこれまでと比べても格段に上がってるんですね。
はい。そうですね。
どうしてそれが可能になるんでしょう?
はい。画像航法というものを採用しておりまして、既存の地図とこの子が撮った写真とか画像を照合しながら、今自分がどういうところを飛んでいるのか、またどういう体勢で飛んでいるのかというところを自動で判別しながら飛ぶというシステムを組み込みまして、ピンポイントでの着陸に成功いたしました。
自身で判断ができてる。
はい。
へえ。
元々数kmの、大体横浜から東京のどこかに着陸するくらいの精度だったんですけれども、誤差55mでの着陸に成功しまして、大体ハチ公前での集合ができるようになったという感じになります。
ハチ公前はもうすごいですね。東京・横浜どこでしょう?だったのが、絶対出会えるようになったと。
そうです。
うわあ。
そして今、その技術は世界初の挑戦につながっています。
こちらがMMXという、火星に行くという企画なんですけれども、火星の周りに火星の月が2つ回っておりまして、そのうちフォボスという火星の月に向かって飛んでいきまして、そこで砂などのサンプルを採取してまた地球に帰ってくるという計画になります。
そこに先ほどの画像航法が生きている。
はい。こちらもフォボスに実際に着陸するというようなフェーズがございますので、そこのところでSLIMの方で培った画像航法を十分に活かさせていただいております。
はあ。だからまたこの子も狙ったところに行くことができる。
はい。ピンポイントに優しく着陸できるように作っております。
いやあ、すごい。これ、もう色々皆さんまさに取り組んでらっしゃるところかと思うんですけれども、現状どの段階なんですか?
はい。もうすでに機体はほぼ完成しておりまして、ロケット打ち上げ場のある種子島で最終の調整をしております。2026年度中の打ち上げを目指しております。
いやあ、楽しみですね。
打ち上げが間近に迫ったMMX。キーマンの2人に話を聞きました。
ここからはJAXAの川勝さん、三菱電機の上原さんにお話伺っていきます。川勝さん、火星衛星探査にどう関わっていらっしゃるんでしょうか?
私はJAXAで火星衛星探査プロジェクトチームのプロジェクトマネージャー、この計画のリーダーをやってます。
どのぐらいやってらっしゃるんですか?期間としては。
検討を始めたのはもう10年前ぐらいで、正式な計画になったのが6年前ですかね。2020年からなので、長くやってます。
長く、もうずっとプロジェクトマネージャー。
そうですね。
ああ。そして上原さんはいかがですか?
三菱電機は火星衛星探査計画MMXの探査機システムを取りまとめるプライムメーカーとして携わっておりまして、私はそのプロジェクトを社内的に開発を推進する立場として参画しております。
上原さんご自身はどのぐらいこれに携わっていらっしゃる?
私自身は5年ちょっとの期間やらせていただいておりますけども、三菱電機としても初期の概念検討から約10年以上にわたりまして、JAXAさんと一緒に検討、それから設計開発と進めてまいりました。
そっか、三菱電機ももう初めからずっと携わっていらっしゃる。
最初から入ってもらって、途中で三菱電機が選ばれたっていう瞬間があるんですけど、でもずっと長くパートナーでやってもらってます。
改めてMMXとはどういった計画なんでしょうか?
MMXはですね、Martian Moons eXplorationの頭文字をとってMMXなんですね。
うん。
Martian Moonsって火星の月、火星の周りを回ってる衛星ですね。これを探査する計画です。火星の衛星はね、フォボスとダイモスっていうのが2つあるんですけど、そのうちのフォボスからサンプル、これは砂とか石ですね、これを採取して地球に持ち帰る。サンプルリターンって言うんですけど、火星の衛星からの世界初のサンプルリターン計画ということになります。
どうしてそこに取りに行くんでしょう?
火星の衛星っていうのはですね、太陽系にいろんな天体があるんですけども、太陽系の中で最も重要な未踏峰、まだ探査が行われていない天体って呼ばれてるんですね。
うん。
火星の衛星っていうのは2つの面で惑星科学の中で重要だと思われていて、1つは我々の月と比べるとずっと小さい、20~30kmの小さな天体なんですね。
20~30km。
これは太陽系の中では小惑星とか彗星、小天体って言われてるグループで、太陽系の初期にどのようにして水とか有機物とか、こういう生命につながるような物質が太陽系の中で生まれたか、移動したかということの鍵を握る天体なんですね。
で、もう1個は、火星の月なので火星のすぐそばにあるんですね。
はい。
そういうことで火星との繋がりや、将来の有人探査の中での役割など、いろんな面で重要だと考えられてて、こういうような重要な天体なんだけども、まだ本格的な探査がなされていない天体ってことで未踏峰と言われてるんですね。
太陽系がどうやって今日の形になっているか、それを解き明かす上での大いなる一歩になるという。
そうなんですね。
でも未踏峰というのは、これまで行けてなかったというのはやっぱり技術的なハードルが高かったということですか?
これまではですね、火星本体に向かういろんな衛星とか、遠くから撮った写真などは撮られてたんですね。ただこういう小天体を近くで探査する、観測するとか、ましてや着陸するとか、こういう部分っていうのは月や火星に着陸して探査するのとは違う難しさがあって、なかなかなされてなかったんですね。
違う難しさというのは。
これは重力が小さいところで安定して接近するとか接地するとかっていうところがあります。50年近く前ですかね、昔のソ連が探査を試みたんですけども、やっぱり途中で断念するということになってました。
で、日本は「はやぶさ」とか「はやぶさ2」って聞いたことあるかもしれないですけども、小天体の探査で世界をリードする立場にあって、その技術を持って今回、小さな天体でもある火星の衛星の探査に手を伸ばしたということになります。
今回ようやく手を伸ばそうとしている、そのミッションの流れをお聞きしてもいいですか?
はい。打ち上げは今年度ですね。2026年度に計画してます。
はい。
地球から火星の近くに行くっていうのは約1年かかるんですね。
うん。
なので約1年かけて、2027年度ですかね、火星の近くに到着します。火星の近くにとどまるっていうこと自体が大きなチャレンジで、その後速やかにこの火星の衛星のフォボスに接近して、約3年間この火星の近くにとどまって衛星の探査を行います。
その3年の約真ん中あたりですかね、火星の衛星のフォボスの表面に着陸して、そこのサンプルを採取すると。できれば2箇所別々のところに着陸してサンプルを採取するということを考えてます。
うわあ。
最後の半年間では、もう1個の衛星のダイモスについても、これは空からですけども、観測を何回か試みて、2030年度になりますかね、火星の近くを出発して地球に戻る行程に入ります。5年間ですね。
うん。
で、2031年に地球に戻ってきて、サンプルが入ってるカプセルを分離して、地球上で回収すると。
壮大な計画ですね。
うん。当分退屈しない年だと思ってます。
衛星2つあるうちフォボスだけなのかと思いましたけど、ダイモスの方も見ないわけではないんですね。
そうですね。ダイモスの方は上空からの観測になりますけど、それでも色々高性能な機器を積んでますので、それでダイモスについての情報も色々得られると期待してます。
今回悲願の世界初のミッションということですが、探査機のシステム設計にどんな難しさがあるのか、上原さんに伺ってもいいですか?
はい。探査機の設計はですね、色々難しいところはあるんですけれども、大きく3つあるかなと考えてます。
まず1つは、地球から探査機の通信に時間がかかると。具体的には地球から火星までの距離ですね。この間を通信しようとすると、往復で約44分かかります。ということは、地上から探査機をコントロールしようとすると、リアルタイムでのコントロールができない状況になりますので、探査機自身には自律性を持たせた機能がポイントになります。
ああ。
この自律性を持たせてですね、探査機はフォボスに着いた後に、地表の状況を見ながら最適な位置を確認して、それから自分で状況を判断して降下すると。そういったところが難しいところになります。
そっか、近くで見るだけですごいことだと思うんですけれども、着陸してサンプルを採取してってなると格段にまた難しさが上がるところ。44分タイムラグがあったら、そうですよね、地上からの通信でどうこうって難しいですもんね。
そうですね。それがちょっとできなくなりますので、プログラミングをしましてですね。
はい。
こういう状況になったらこう進んでいいというものを設計に組み込んでおります。
だからもう自身で、その近くで「今だ」とか、そういった着陸の判断をできるようにシステム設計しなければいけない。
当然その結果は地上にも送るんですけども、やはりその時間がありますので。
はい。
異常があった場合にはもう切り替えてとか、探査機自身でそういう制御ができるような仕組みを作っております。
具体的にはどうやってやっていくんでしょう?
フォボスに着陸するにあたっては、フォボス表面を事前に複数のカメラを用いて撮影し、着陸するところの最適な場所を探しまして、あらかじめ用意した地図と、それからカメラを用いて、着陸地点までピンポイントで行くと。そのピンポイントで行く時には、フォボス自体にクレーターとかがありますので。
はい。
その限られたスペース、20m四方になりますけども、その限られたスペースの中に着陸するように、カメラとその着陸技術を使って降りていくと。そういうようなものになります。
20m四方、ピンポイントで狙ったところに着陸ができるようになっている。
そうですね。
すごい。
そのためにフォボスの周りで何年もかけて観測して、地図を作って、ここに降りようと決めて、そこに向かっていくというような流れになります。
2つ目はですね、先ほどお話にありましたように、フォボスの重力だと考えています。
はい。
先ほども話に出ました「はやぶさ」で目指されたイトカワ、そういった小惑星に比べて重力が大きいものですから、推力をかなり必要とします。
ああ。
一方では、地球や月と比べて重力が軽いので、転倒やバウンドとか、そういったものをしてしまいます。
そのために探査機には着陸時の衝撃を吸収するための機能というものを装備しておりまして、そういったところを今回取り組んだものになります。
イトカワの時は重力が小さすぎるから、跳ね返ってしまわないようにちゃんと止まれるかっていう設計が難しかったみたいな話を聞いた覚えがあるんですけど、今回その重力が小さいことへの対応だけでなく、でもある程度あるからっていう、そっちの対応もしなければいけないっていうのがあるんですね。
まさにその通りです。で、このMMXはですね、やっぱり特有のミッションとしては、しっかり着陸をしてサンプリングする、かつそれを複数回着陸するというものを目指しておりますので、通常の着陸だけではなくて、もう1度着陸ができるように、元の形状に戻す機能を持たせてですね。
そっか、2回サンプル採取するという話ありましたけど、1回だけなら破れかぶれであってもどうにか1回採取できればいい。
はい。
けれどももう1回やらなければいけないから、綺麗な状態でというか。
そうですね。はい。
ああ、それ可能なんですね。
そうですね。この開発もやはり苦労しまして。
はい。
最初は衝撃でクッションになるんですけども、それをやっぱり元に戻して、それからまた離陸してもう1回着陸させると。そういったところをやるんですけども、何回も地上では試験を繰り返して、苦労したところになります。
いやあ、それは果てしない道のりですね。原状復帰っていうか、綺麗になるところまで設計しないと2回目できないですもんね。
そうですね。その規定の回数をクリアするのも設計の一環として取り組んでいます。
どのぐらいかかったんですか?
実はですね、探査機というものは、いくつかのコンポーネント機器を組み込んでこのような形状に組み立てるんですけども、その着陸脚というものは最後の最後まで開発に時間がかかったというぐらいのものになっております。
いやあ、すごい。これ3つあるとおっしゃっていたうちの2つ目が今だと思うんですけど、最後、3つ目の課題は何がありますか?
はい。そうですね。3つ目はですね、やはり燃料の問題だと考えています。火星は月の約150倍の遠さにあるんですけれども。
月の150倍。
はい。実はその距離だけではなくて、火星圏に投入する、もしくは火星圏から離脱するというところに大きなエネルギーが必要で、燃料が必要になってくるというものになります。
そうか。ただ距離だけを考えればいいってものではないんですね。
そうですね。燃料を多く持とうとすると探査機のサイズが大きくなって、その分持っていくものも限られてしまいますので、なるべく効率的に探査機を火星圏まで持っていく必要があると。
そういったところを検討した結果、探査機の方は、軽量化するために四角のようないわゆる衛星の形状ではなくて、ちょっとでこぼこしたような形になっていますけども、それぞれ使うモジュールを、この上から真ん中のアンテナのところぐらいまで、ここを往路モジュールと呼んでいまして。
あ。
火星圏に行くまでの燃料であったり、スラスターであったり、そういったものが取り付いてるものになりまして。
ここが行くまで。
はい。火星圏に着いたら切り離していきます。
ああ。
それから1番下の方にですね、着陸脚ということで4つの足が見えるかと思います。この着陸脚とかカメラとか、サンプリングするためのミッション機器とか、いくつか搭載されてるものがあります。
はい。
こちらの部分は、実際に着陸してからサンプリングするミッションを遂行するための機器が載ってるんですけども、実際に着陸してサンプリングした後、離陸し終わった後に、地球に帰る前にはもう不要になりますので、そこも切り離していくと。
最終的には身軽になった状態で、真ん中のアンテナ、それから太陽電池パドルとか、そういったところの部分、復路モジュールと呼んでますけども、そちらと、今手前にありますけどもカプセルというものがあります。
はい。
これが地球に帰還するものになりますけども、そちらを搭載した状態で地球に戻ってくると。
うわあ。
というように、3つのモジュールで構成されたものになります。
いや、パッと見てかっこいいなとか思いますけれども、これはどう効率的に、どう確実にミッションを遂行できるか、もう検討され尽くされてこの形になっているんですね。
そうですね。はい。
うわあ。そっか。だからもう火星圏にたどり着いたらまた姿も変わるし。
はい。
いやあ、そう思ってみるとますますかっこいいですね。
行くだけでも難しいという話を伺ってきましたけれども、改めてフォボスからサンプル採取してというところ、ここでの課題を川勝さんに伺ってもいいですか?
サンプルを取る時に1番難しいのは、相手がどんな素性かが分からないってことなんですよね。
あ、そっか。まだ、ここから考え、色々シミュレーションしても。
そうなんですね。少し良かったのは、遠くからですけど撮られてる写真があって、あるいは温度がどういう風に変わるのかっていう情報なんかもあったので、砂浜みたいな、レゴリスって言うんですけど、そういうので覆われてるんじゃないかなっていうのは、なんとなく想像はできるというところはありました。
温度がどういう風に変わるのかっていう情報みたいなのは、ちょっと具体的にお伺いしてもいいですか?
例えば日が当たってる状態から日が陰った状態で、温度が高いところから低いところに変わりますね。
あ。
それが早く変わるってことは、中で熱の伝導がなってるから、多分岩とかそんなんでできてると思われるんですね。それがゆっくりだと、空間がそれなりにあるから砂とか、もっと細かい粉だとか。そういうようなことがある程度分かって、そういうことから砂ではないかと思われてる。
ただ、砂って言ってもですね、どれぐらいの重い砂なのかとか、あと中に空間がたくさんあるのか、密に締まってるのか、そういうのが分からないので、ある程度の範囲を考えた上で、その範囲のどれであっても狙ってる量が取れるようにというようなことで、まず装置を作ると。それでちゃんと取れるか試験をするんですけど。
はい。
難しいのは、地球のこの重力の下で試験をやってうまくいくものが、フォボスのこの重力が小さいところでうまくいくか分かんないんですよね。なので落下塔って言うんですけども、100mぐらいの高さの塔で実験装置を落とすんですね。そうするとその瞬間がほぼ無重力になるので、数秒なんですけど、そこのところで打ち込む実験をするんですよ。
ああ。
それをね、何百回やって、いろんな砂の方も変えて、装置の方も変えて、多分これだったら1箇所で10g以上取れるだろうというようなものを設計して載せてるんです。
うわあ、すごい。分からないながら、色々温度の変化とかから、どのエリアをっていうのを割り出してたってお話ありましたけど、それでもう粗方2箇所は目星はついている。
あ、ついてないんです。
あ。
20kmとか30kmって言うとですね、山手線の倍ぐらいですかね、の大きさの広いところなんですね。だからどこから取るかって言うと、2箇所しか取らないんですよ、そのスペースから。でも世界初だし、この後なかなか二度とない機会なので、いいところから取りたいんですよね。
うん。はい。
なので着いたらまずフォボスの全体をよく観測するんですね。1つは着陸する時に安全に着陸できないといけないので、あんまりゴツゴツしたところは嫌なので、平らなところを探して、その上でいろんな観測でどんな物質からできてるかっていうのを推定して、いろんな情報が取れるところを選んで降りるんです。
なので3年間の真ん中ぐらいで降りるっていう話をしたんですけど、最初の1年間はどこに降りるかを決めるための観測です、ほとんど。
あ、そっか。それで2箇所を選んで。だから観測してる前半の1年の間で、さらに今まで我々がまだ知らないことがどんどん分かっていって、満を持しての場所でサンプルを採取して、そこからまた色々分かってというところですね。
うん。そうなんです。
うわあ。
MMX、これ技術的にもこのプロジェクトにより進んでる部分がかなり大きいんじゃないかという風に思うんですが、今後の宇宙開発全体に与える影響って、上原さんはどう見てらっしゃいますか?
そうですね、MMXが成功しましたら世界初の快挙になると思います。
うん。
そこで培われたいくつかの技術、例えば自律的な制御であったり、着陸技術というものは、今後の月、それから火星探査、それからそれ以上の深宇宙探査とか、そういったところにも十分活かせられるものだと考えてますし、この自律的な制御というものは、やはり今後の宇宙開発に必要な運用の省力化であったり、柔軟性を向上させるようなものにも応用できるのではないかと考えています。
自律的な制御はもう長い目で見ても、遠くに行くなら絶対に今後必要になってくるものですもんね。
そうですね。
はい。川勝さんはどう見てらっしゃいますか?
技術的な面で言うと、今上原さんが言ったところが重要だと思うんですけど、この計画はですね、日本がリードしてやってるんですけど、実はフォボスに注目してるのは世界各国同じで、我々のミッションには海外のメンバーもたくさん参加してるんですね。アメリカとかヨーロッパとかの宇宙機関が機器を提供したり、あるいは地上のアンテナを提供したりしてくれてます。
そういう中でこの重要なミッションを日本が主導して実施して成功できるということは、今後の太陽系探査の中で日本の役割がどんどん広がっていく先駆けになるんじゃないかなと期待してます。
技術的に日本がリードしてるってすごいことですよね。
そうですね。火星本体の探査は我々に先行してアメリカやヨーロッパがやってるんですけども、やっぱり「はやぶさ」の例を出しましたけど、小天体の探査をするとか、サンプルを取って帰ってくる、これもですね、技術の総合でできてる。このフォボスからのサンプルリターンのミッションをやるんであれば、彼らが自分で探査機を作って実施するよりも、日本が実施する計画に乗る方がずっと成功する確率が高いっていう風に思ってもらってるんですね。
そこの部分の実績と経験を活かして、世界をリードできる立場に日本が立てる分野もあるんだと。
はい。
それも重要な分野でということを、ここで一歩刻みたいと思ってます。
いや、もっと知られてほしいですよね。
ええ、そうですね。
2026年度中に打ち上げが計画されているということで、最後にお2人のMMXにかける思いを伺っていきたいんですが。
今年度打ち上げるっていうのは、この計画全体の中で重要なステップだと思うんですね。ここに見てもらうように、もう難しい探査機でした。最初どんなイメージになるかも分かんなかった。そこのイメージができて、作るのもなかなか大変でしたね。試験も。
でもやっと完成して、打ち上げる状態まで来たというのは大きなステップだと思います。一方で、計画の中で言うとまだ出発点なんですね。打ち上げてから初めて本番で、到着してから、あるいは着陸してから、いろんなところでこれからが本番だってことが色々。最初の一歩なので、そういう意味ではドキドキもしますし、ワクワクもしてます。
はい。いや、楽しみです。上原さんいかがですか?
はい。私としてもですね、このMMXの開発、10年以上にわたって設計・製造・試験と携わってまいりまして、これだけ大きく難しい開発を進めるにあたっては、鎌倉製作所としても所長直轄の開発体制を敷いて、関連部門、それからベンダーさん、そういった方々とチーム一丸となって開発に取り組んでまいりました。
私はですね、この開発の成果がきっとミッションの成功につながると信じておりますし、それに向けてこれからも頑張っていきたいと思っております。打ち上げ、それからその後の実運用に向けては、JAXAさんと一緒に引き続き成功に向けて取り組んでまいりたいと思いますので、皆さんどうぞ応援のほどよろしくお願いいたします。
いやあ、お2人ともすごく壮大なミッションに、打ち上げ前とか、なんて言うんですかね、一般目線だとつい浮かれてしまいそうなものだなって思うところ、やっぱりこれからがスタートだということで、こういう真摯に向き合ってらっしゃる方がこのプロジェクトにはたくさん関わっていらっしゃるんだなっていうところで、信頼感が強まったというか、ますます楽しみになりました。本日はどうもありがとうございました。
ありがとうございました。
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