宇宙航空研究開発機構(JAXA)は8月13日、種子島宇宙センターにおいて、火星衛星探査計画(MMX)の機体を公開した。開発が完了したMMX探査機が報道向けに公開されるのは、これが初めて。打ち上げ時期はまだ発表されていないものの、火星に行くのに都合の良いウィンドウは10月〜11月ころで、このタイミングでの打ち上げになる見込みだ。
JAXA種子島宇宙センター・第3衛星フェアリング組立棟(SFA3)内で公開された火星衛星探査計画(MMX)探査機。左が往路モジュール、右が探査/復路モジュール。
MMXのミッションとは
MMXは、小惑星探査機「はやぶさ」「はやぶさ2」に続く、サンプルリターンのプロジェクト。まだ本格的な探査がされておらず、「太陽系で最も重要な未踏峰」とも呼ばれる火星の衛星フォボス(直径約20〜30km)に着陸し、採取したサンプルを地球に持ち帰ろうという野心的な計画で、成功すれば、世界初の火星衛星サンプルリターンとなる。
日本にとって、火星圏に向かうのは、1998年に打ち上げられた火星探査機「のぞみ」以来。のぞみは飛行中、様々なトラブルに見舞われ、火星周回軌道への投入を断念しており、MMXでは日本初の火星圏到達も狙う。2026年度にH3ロケットの24L形態で打ち上げ、2031年度に地球へ帰還。オーストラリアでカプセルを回収する予定だ。
MMXのミッション期間は約5年。そのうち3年ほど火星圏に滞在する。
火星衛星の起源の謎に挑む
MMXがめざすのは、火星衛星の起源を明らかにすること。火星衛星の大きなナゾは、それが火星への天体衝突で生まれたのか(巨大衝突説)、それとも太陽系外縁から飛来した小惑星が重力で捕獲されたのか(捕獲説)、ということだ。衛星表面から直接サンプルを採取し、持ち帰って調べることで、この論争に決着を付ける。
また、MMXは火星衛星からのサンプルリターンであるが、火星由来の物質も入手できる可能性がある。隕石の衝突で火星表面から吹き飛ばされた物質が、フォボス表面には降り積もっていると考えられている。MMXは10g以上のサンプルを持ち帰る予定で、火星由来の物質は、その中に0.1%くらい入っていると見られている。
複雑な3モジュール構成
MMXは打ち上げ時重量4,480kgの大型探査機で、開発は三菱電機が担当した。大きな特徴は、往路/探査/復路という3モジュールで構成されることだ。打ち上げ時は3モジュールが結合されているが、火星到着後に往路モジュールを分離。出発前に探査モジュールを分離し、復路モジュールのみで帰還する。
三菱電機の上原晃斉MMXプロジェクト統括部長は、「3つのモジュールの開発を同時に進めるのが大変だった」と述べる。往路モジュールにも復路モジュールにも、推進系が搭載されている。1機の探査機ではあるが、3つのモジュールを搭載するせいで、「衛星2.5機分くらいの機器があった」と、苦労を語った。
新たなサンプル採取方法
また、特に複雑なのが、サンプルの採取方法である。はやぶさシリーズは、小惑星表面に弾丸を撃ち込み、飛び散った物質が探査機内部に集まる、というシンプルな手法を採用していた。一方MMXは、5軸のロボットアームを搭載。手先のコアラーをフォボス表面に突き刺し、サンプルが入った内筒だけを取り出して、帰還カプセルの入り口に運ぶ。
MMXは着陸時、フォボス表面に2〜3時間滞在し、ほぼ自動でサンプル採取を行う。JAXAの川勝康弘MMXプロジェクトマネージャは、「ロボットアームが目立つが、コアラーは精緻なメカ。着陸時に地形を認識するカメラも搭載されている。サンプラー(サンプル採取装置)とはいえ、1つの小型衛星並みの複雑なシステムだった」と述べる。
このサンプル採取装置(C-SMP)はJAXAが開発したが、MMXにはもう1つ、ニューマティック採取機構(P-SMP)という、NASAが開発した採取装置も搭載する。こちらは、フォボス表面にガスを吹き付け、巻き上げられた物質を回収するという仕組み。方式の異なる2種類の採取装置を搭載することで、より確実なサンプル採取が期待できる。
ただ、気になる点は、どちらの採取装置も、帰還カプセルへの搬送にロボットアームを使うということだ。万が一、ロボットアームに不具合が発生すれば、どちらの装置でも採取できなくなる、ということになりかねない。もちろん、信頼性はしっかり確保しているだろうが、ミッション成功のキーデバイスといえるかもしれない。
そして注目したいのは、4本の着陸脚だ。上原統括部長は、「着陸脚の開発が一番大変だった」と述べる。特に注意したのは、フォボスは月や地球より重力が圧倒的に弱いため、着陸時にバウンドしないようにすること。そのため、衝撃を吸収する機構を開発し、独自に着陸の試験を実施しながら開発した。
打ち上げを間近に控え、川勝プロマネは「MMX探査機の開発は簡単な道ではなかったが、ついに開発完了という節目を迎え、感動している」とコメント。「いよいよこの探査機が宇宙に飛び立ち、活躍するスタートラインに立った。打ち上げを楽しみにしている」と、期待を寄せた。
