Chapter-92
惑星探査機「はやぶさ」最新情報
スイスLHC加速器でブラックホールを作る

2006年1月14日

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惑星探査機「はやぶさ」最新情報

2003年5月9日　打ち上げ
2005年
9月12日　イトカワ上空20キロメートルに到着
11月12日　探査ロボット「ミネルバ」の投下（失敗）
11月20日　８８万人の署名入りのターゲットマーカーを投下成功。ターゲットマーカーを目指して降下した「はやぶさ」は着陸後ゆるやかな２回のバウンドを経て、およそ３０分間にわたりイトカワ表面に接触を保って着陸状態を継続（予想外の動作）。地上からの指令で緊急離陸。プロジェクタの発射は行われませんでしたが、小惑星から離陸した最初の宇宙船となりました　
11月26日　第２回目の降下。弾丸（プロジェクタイル）が発射されたデータ無し（後日判明）。化学推進エンジンにトラブルが発生上昇速度をとめる軌道制御命令を送信（後日失敗が判明）、その後の姿勢制御中において、化学エンジンの１系統から燃料のリークが発生しました。姿勢や通信系など探査機の主要なシステムの機能低下に陥りました（姿勢喪失 and/or 電力喪失）。
12月1日　毎秒８ビットの伝送速度でデータの取得再開（回線状況が悪く中断が頻発）。
12月2日　化学エンジンの再起動を試み、小さな推力は確認できましたが、本格的な始動にはいたりませんでした。
12月3日　探査機の高利得アンテナ軸（+Z軸）方向と太陽、地球をなす角度が、20〜30度に拡大していることが確認されました。緊急の姿勢制御法として、イオンエンジン運転用のキセノンガスの噴射による姿勢制御法の採用を決め、ただちに運用ソフトウェアの作成を開始しました。
12月4日　ソフトウェアが完成し、実際にキセノンガスの噴射によるスピン速度の変更が試みられ、同機能の動作を確認しました。その後、ただちにこれを用いた姿勢変更を指令し実施しました。
12月5日　太陽、地球と+Z軸のなす角は、10〜20度まで回復し、テレメータ情報を最大毎秒２５６ビットの速度で、中利得アンテナ経由で受信および取得できる状態にまで復旧しました。
12月6日　「はやぶさ」探査機のイトカワからの距離は、視線方向に約550km、イトカワから地球方向へは時速約5kmで相対的に飛行しています。
12月8日　化学推進機関の復旧待ちの状態にあり、姿勢の安定化をはかるために、周期が６分ほどの緩やかなスピン状態に入れられていました。１２月に入って緊急で運用に利用されていたキセノンスラスタによる姿勢制御能力は十分ではなく、加わった外乱トルクは、これをはるかに超えており、姿勢の発散を止めることができませんでした。現在の推定では、探査機が転倒する状態に近いほど大きなコーニング運動（＝天文学で言う歳差と同じ倒れる寸前のコマの首振り運動）に入ったものと考えられます。この運動角度がさらに大きくなると探査機が予期せぬ方向に向きを変えて収拾がつかなくなる可能性もありますが「はやぶさ」探査機は、何もしなくても安定した状態を取る方向に動きが収束するように設計されており、現在のコーニング運動は、最終的には +Z 軸まわりの純スピン運動に収束していきます。
2006年
1月7日前後　イオンエンジン立ち上げのために、各機器を１つずつ再起動し、試験・確認。今後、Z軸リアクションホイールを使用する姿勢制御へ移行。
1月中旬以降　イオンエンジンの運転再開の予定。帰還軌道計画については、現在もなお再設計中で、エンジンの運用効率の緩和などに検討が必要ですが、姿勢制御の回復（化学エンジンの復旧等）に目途をつけ、地球帰還に向けて努力することになっています。

　このように、2005年12月9日以降運用ができない状態が続いており、現在、懸命の復旧作業が行われています。長期的には復旧できる可能性は比較的高いものと考えられますが、当初計画されていた２００７年６月に地球に帰還させることは難しくなり、飛行を３年間延長して、２０１０年６月に帰還させる計画へと変更することとしたそうです。

「はやぶさ」は一部外国から購入した機器も採用しているものの、日本の技術で開発した世界最先端の地球帰還形惑星探査機で、アポロ宇宙船以外では世界ではじめて惑星への着陸、離陸に成功しました。現在の状態は決して失敗ではなく、将来有人飛行船が宇宙空間で故障し、地球への帰還が危ぶまれる事態が発生した際に備えた訓練に世界に先駆けて日本が挑戦しているのだと思っています。この経験によって日本の宇宙開発技術は確実に向上します。

　ぜひ、2010年、はやぶさが地球へ戻ってくる日を楽しみに待ちましょう。

スイスLHC加速器でブラックホールを作る

　ヒッグス粒子などの未知の粒子の探索をめざして、スイスのジュネーブ郊外にLHC・大型ハドロン衝突型加速器が日本の大型加速器研究機構などの研究機関が国際協力で参加し、2007年夏のビーム衝突開始をめざして急ピッチで建設が進んでいます。LHC加速器はこれはジュネーブ郊外にあるヨーロッパ合同素粒子原子核研究機構の地下100mほどに設置された一周27kmにも及ぶトンネルの中で、陽子ビーム同士を７兆電子ボルトという世界最高のエネルギーで正面衝突させる実験です。人類未踏のエネルギー領域でどのような物理現象が観測されのか非常に楽しみですが、興味深い研究テーマの中にブラックホールに関するものがあります。

　ブラックホールを詳細に研究すれば私たちのまだ知らない未知の次元についての情報が得られると考えられています。そこで ＬＨＣ を使ってブラックホールを実際に作って研究しようという野心的なプロジェクトがあります。

　ブラックホールを作るにあたって物質の密度を高めることを考えた場合、仮に地球をブラックホールにするためには10億分の1の大きさまで小さくしなければならず、その大きさは半径9ミリメートルとなります。

　ではＬＨＣでは何をどのくらい圧縮してブラックホールを作ろうとしているのでしょうか。ＬＨＣで考えられているのは陽子を光速近くまで加速する方法です。陽子は加速によって7兆電子ボルトもの運動エネルギーを持ちます。アインシュタインによると質量とエネルギーは同じものですので、陽子は大きな質量を持つことになります。このような陽子同士が衝突すると非常に小さな空間に膨大なエネルギーが存在することになりブラックホールになるのではないかと考えられています。ただし、本当にこの程度の「小さな」エネルギーでブラックホールができるのかどうかは、その他の物理の理論との関係があり、実際にやってみないとよくわからないと言われています。しかし、ＬＨＣで毎秒7個のブラックホールができるだろうと予測する研究者もおり期待されています。

　ちなみに、量子論では微小なブラックホールは安定して存在できないことになっていますので、ジュネーブのＬＨＣでつくったブラックホールが地球を飲み込んでしまうことはないと思われていますが、さてどうなりますでしょうか・・・。

［エンディング・他局の科学番組放送予定］

□サイエンスゼロ　（NHK教育　毎週土曜日　19:00〜）
　　1/14（土） 海外が見た日本の科学
　　1/21（土） 交通事故ゼロをめざせ　進化する自動車安全技術
　　1/27（土） ＺＥＲＯスペシャル　宇宙探査特集
□科学タイムトンネル　（NHK教育　毎週木曜日　11:30〜）
　　2006年1月19日 第6回 アントワーヌ・ラボアジェ

□地球ドラマチィック　（NHK教育　毎週水曜日　19:00〜）
　　2006年1月18日（水） 『ツタンカーメンの財宝を追え』
　　2006年1月25日（水） 『タイガー・テンプル』

□素敵な宇宙船地球号　（テレビ朝日系　毎週日曜日　23:00〜）
　　1月15日(日) 「鉄鋼の街の挑戦 」〜青空を取り戻した主婦たち〜

□サイエンスチャンネル　（SkyPerfecTV 765ch）