忙しくても読んでるメルマガが2本あります。
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国際派日本人養成講座。
色んな話が週イチの割合で飛んできますが毎回「うーん」と考えさせられる事ばかりです(^^;
直近だと「はやぶさ」と「イトカワ」についてのお話が興味深かったので全文転載。
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■■ Japan On the Globe(679) ■■ 国際派日本人養成講座 ■■
The Globe Now： 小惑星探索機「はやぶさ」の挑戦
「日本人はもっと自信や希望を持てるんだという力を得る一助になってくれれば、、、」
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■１．人類初の快挙
「来たーっ」と、カメラを構えていた山口カメラマンが叫んだ。
平成２２(2010)年６月１３日午後１１時２１分（現地時間）、場所はオーストラリア南東のウーメラ砂漠、日本の３分の１ほどもの面積を持つ航空・宇宙実験場である。
３６０度の真っ平らな大地を覆う夜空は星で埋めつくされている。
その北西に現れた小さな光の点が、南東に進み、夜空で大爆発を起こしたように見えた。
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花火を打ち上げたようなまばゆいばかりの輝きが、砂漠をこうこうと照らした。
「おーっ」というどよめきの声があがる。その光はばらばらに散りながら南東へまっすぐに昇り、すーっと天の川の少し手前で消えた。・・・
バラバラになりながら光跡を残して進んだ「はやぶさ」の先端から、小さな赤い光がひとつだけ、消えずにしっかりと、さらに昇り、南十字星の少し上で消えるのがわかった。「はやぶさ」から分離した「カプセル」だ。
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平成１５(2003)年５月９日に打ち上げられ、７年の歳月をかけて、３億キロ離れた小惑星「イトカワ」に着地し、岩石の微粒子を持ち帰った「はやぶさ」が地球に戻ってきた瞬間だった。
月以外の天体から物質を持ち帰ったのは、人類初の快挙であった。そしてこれを達成するために、「はやぶさ」はいくつもの人類初の技術的挑戦を乗り越えてきた。
■２．「それ、やってみよう、簡単な方法で安く」
小惑星から岩石の破片を持ち帰る目的は、約４６億年前にできたといわれる太陽系の起源を探ることだった。太陽系ができた当時の岩石は、地球などの大きな惑星の内部では高温により、変成してしまっているが、小さな小惑星なら当時の岩石が変成しないで、そのまま残っている可能性が高い。
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宇宙研（現：宇宙航空研究開発機構[ＪＡＸＡ]宇宙科学研究所）のいいところは、理学の人もいれば工学の人もいることです。みんなで酒をのんでいるときに、理学の研究者が「小惑星から岩石を採って帰れればものすごく価値があるんだけどなぁ」というと、工学の研究者が「それ、やってみよう、簡単な方法で安く」と考え始める。「はやぶさ」は、そういう空気から生まれたプロジェクトなんです。（的川泰宣・ＪＡＸＡ技術参与・名誉教授）[1,p33]
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小惑星探索機が「はやぶさ」と名付けられたのは、日本のロケットの父であり、宇宙研の生みの親でもある糸川英夫博士が、戦時中に６千機近くも生産された名戦闘機「隼」の開発にたずさわっていたこと、そして小惑星に舞い降りて岩石のサンプルをサッと掴んで持ち帰る姿が猛禽類のハヤブサのイメージにぴったりだったことからである。
「はやぶさ」が目指す小惑星は、アメリカのマサチューセッツ工科大学の探査チームが発見したものだったが、「はやぶさ」チームが「イトカワ」と命名して欲しいと依頼したところ、快諾してくれた。
こうして「はやぶさ」が小惑星「イトカワ」を目指す、という舞台が出来上がった。
■３．東京からサンパウロの体長５ミリの虫を撃つ
しかし、「イトカワ」までの距離は遠い。３億キロ彼方の５００ｍほどの小惑星をとらえるのは、東京から２万キロ離れたブラジル・サンパウロの体長５ミリの虫に弾丸を命中させるようなものだという。
さらに「イトカワ」自体が、秒速３０キロというスピードで太陽の周りを回っている。これに着地するには、「はやぶさ」自体が同じスピードで近づかなければならない。接近速度が秒速０.１キロ狂ったら、「はやぶさ」は１秒間に１００ｍの猛スピードで「イトカワ」に激突しかねない。
「はやぶさ」は２年もかけて、少しずつ加速して秒速３０キロまで加速していく。その推進力となるのがイオン・エンジンである。従来、イオン・エンジンは人工衛星の位置やコースの修正などで、ちょっとだけイオンを噴く形で使われていたが、それを長期間の推進に使うというのは、あまり例がない。
アメリカのＮＡＳＡ（航空宇宙局）も、1998(平成１０)年にイオン・エンジンを搭載した探査機を打ち上げたが、そのイオン・エンジンが不調で目標の速度が得られず、小惑星「ブライユ」に２９キロまで接近したが、猛スピードですれ違って１、２枚の写真を撮れただけに終わった。
「はやぶさ」には、宇宙研で１５年かけて開発された独自のイオン・エンジンが搭載されている。実験室では４万時間近くの連続運転という世界記録を達成している。
■４．「やった！」
平成１７(2005)年９月、２年半の飛行の後、「はやぶさ」は「イトカワ」に近づき、２０キロの位置に静止した。「静止した」と言っても、「イトカワ」から見ればの話で、両者は秒速３０キロのスピードで太陽の周りを回っている。
「静止」する直前の「はやぶさ」の速度は、「イトカワ」から見て時速９０センチ。このような微速のランデブーに成功したのは、史上初めてのことである。
その後、何度か、「イトカワ」への降下試験が行われた。「はやぶさ」は、４本のレーザーを「イトカワ」に照射しながら、自分の距離と姿勢を精密に測定する。電波が地球に届くまでに１６分もかかるので、管制室の方にいちいちデータを送らせて、細かく指示するわけにはいかない。探査機自身で判断しながら小惑星に降下するのも、世界初の挑戦である。
この間、「はやぶさ」は１５００枚もの写真と、１４０万点にものぼる観測データを送り続けた。これらも人類初、科学史に残る大成果である。
１回目の着陸失敗の後、２回目のタッチダウンが１１月２６日に試みられた。宇宙研のプレスルームには、大勢の報道陣が詰めかけ、歴史的な瞬間を待った。
「３２メートル！ ３１メートル！ ３０メートル！」「イトカワ」との距離を読み上げる声が響く。７メートルの地点から、「はやぶさ」は秒速４センチの速度でじりじりと近づいていく。
「はやぶさ」のラッパ状の突出部が地表に触れ、サンプル採集モードに入ったことを知らせてきた。「やった！」 管制室のずらりと並ぶモニターの前で、じっと画面を見つめていた３０人の体が揺れるように動いた。誰もが笑顔に包まれている。
「はやぶさ」が「イトカワ」に着陸し、サンプル回収に成功したという人類初の快挙を、世界中のメディアが報道した。トルコ語やアラビア語などの報道機関も、「Ｈａｙａｂｕｓａ」の成功を伝えた。宇宙研には世界中から賞賛と感謝のメッセージが殺到した。
■５．「はやぶさ」の危機
「はやぶさ」はすべての仕事を成し遂げて、数キロメートル上空に舞い上がった。そこで問題が起こった。「はやぶさ」には姿勢制御のための１２基の化学推進エンジンがついているが、その燃料配管から燃料が漏れ始めたのである。
管制室のチームは、人類初の快挙を成し遂げた喜びをたった４時間しか味わうことができなかった。「はやぶさ」の姿勢が崩れたために、通信も途切れ途切れとなった。チームは徹夜で、どこがどう故障しているのかを調べるために、「はやぶさ」から各部の情報を送らせた。と言っても、ＹＥＳかＮＯかを答えさせる質問を送ると、３２分後に返事が来る、というやり方だ。
１１月２９日の記者会見では、「燃料漏れや不安定な姿勢の立て直しに時間がかかると、地球への帰還が難しくなる可能性がある」と深刻な事態にあることが明かされた。
「はやぶさ」の姿勢が崩れたために、ソーラーパネルが太陽の方向からずれて電力が低下していった。さらに高感度アンテナが地球の方向からずれて、通信も途絶えた。
「はやぶさ」は無言のまま、宇宙をさまよっていった。
■６．「『はやぶさ』だ！ 本モノだ！」
しかし、それでもチームは希望を捨てなかった。「はやぶさ」は燃料漏れのために不安定な回転を続けていたが、少しずつ安定した回転になるように、重心位置などの設計がしてあった。
回転が安定すれば、ソーラーパネルが太陽の方向に向いて、充電を始める可能性がある。そしてアンテナが地球を向けば、呼びかけに応じてくれるかもしれない。
それが何ヶ月後になるのかは分からなかったが、チームは「はやぶさ」への呼びかけを続けた。長野県臼田にある６４メートルのパラボラアンテナが３億キロかなたの「はやぶさ」を捉えることができるのは１日に６時間。その間、ずっと「はやぶさ」に呼びかけ続けるコンピュータのプログラムを作って、送信を続けた。
１日の送信が終わると、チームが交代で、宇宙からの雑音に紛れて「はやぶさ」から電波が届いていないか、コンピュータ・モニターの波形を調べる作業が続いた。
年が明けて、１月２３日、雑音の波の中に、１本だけピッと立った信号が見つかった。「『はやぶさ』だ！ 本モノだ！」 行方不明になってから４６日目にして、「はやぶさ」は息を吹き返し、目覚めたことを伝えてきたのだ。
またＹＥＳかＮＯかで、各部の状態を往復３０分かけて聞き出す作業が始まった。
■７．執念の帰還
まず「はやぶさ」があらぬ姿勢で回っていたので、イオン・エンジンの推進剤であるキセノン・ガスを直接噴射させるという想定外の方法を考えついて、姿勢を正す作業にとりかかった。「はやぶさ」自身が判断しながら、噴射の時間やタイミングを操作できるプログラムを作り、送信した。そして、２ヶ月かかって、ようやく姿勢を正すことができた。
続いて、リチウムイオン電池に充電する作業が始められた。１１個中４個の電池が故障していたが、これらが原因で電池全体にトラブルが起こる恐れがある。地上で同じ状態を再現し、どう充電すればよいか、検討する作業が続けられた。
このような課題解決の作業が１年以上も続いた後、平成１９(2007)年４月中旬、ついにイオン・エンジンを点火することに成功し、「はやぶさ」は地球への帰還の途についた。しかし、使えるイオン・エンジンは４基中１基のみ。
しかし、残るその１基も１１月４日、帰還まであと７ヶ月という所で遂に故障して、停まってしまった。ここで、イオン・エンジンの開発者が仕掛けていた裏技を使うことにした。４基のイオン・エンジンは、それぞれ噴射器と中和器のペアからなっているが、別々のエンジンの使えそうな噴射器と中和器を結んで、運転させるのである。起死回生のクロス運転は見事に成功して、「はやぶさ」は再び、地球への帰還の途についた。
■８．「努力」と「根性」
平成２２(2010)年６月１３日、「はやぶさ」は地球の大気圏に突入した。空気抵抗による１万度以上の高熱で「はやぶさ」本体は燃え尽きてしまう。
燃え尽きる寸前に直径４０センチ、高さ２０センチほどの中華鍋のような形をしたカプセルが押し出される。その中に「イトカワ」から採取したホコリを収めたコーヒーカップほどの容器が収められている。カプセルは高度１０キロの位置で、パラシュートを開く。この日のために、チームはカプセルを気球で上げ、上空から着地させる実験を何度もしてきていた。
カプセルは、着地を予想していた楕円のど真ん中で、ひっくり返った状態で、パラシュートとつながったまま横たわっていた。回収されたカプセルは、相模原市の宇宙科学研究所の中に新設された分析施設に運ばれる。ここでは１ミリの１００分の１の大きさの微粒子を拾い上げ、かつ１兆分の１パーセントという微量のガスも分析できるようになっている。
そのカプセル内に、「イトカワ」由来の物質が１粒でも入っていて欲しい、とチームは願っていた。そして、その中には１５００粒もの微粒子が確認され、その組成が地球外の岩石質であることから、「イトカワ」由来のものと断定された。
「はやぶさ」が帰ってきたことを「奇跡だ」という人もいたが、イオン・エンジンの開発を担当した國中均・宇宙研准教授（当時）は、こう語る。
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うーん、奇跡だとはいいたくないですよね。やっぱり努力でしょうね。努力です。とても「おもしろかった」ので、みんな一生懸命努力したんです。[1,p264]
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「はやぶさ」打ち上げの数年前、イオン・エンジンの開発や試験に取り組んでいた当時は、子どもの保育園の送り迎えをしながらの日々だった。その子どもたちもやがて成人式を迎える。そんな長い間、一生懸命努力したからこそ、とても「おもしろかった」とも言えるのではないか。
プロジェクト・マネジャーを務めた川口純一郎・宇宙研教授はこう語っている。
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「カプセル」の帰還を迎えた今、このプロジェクトを通じて国民のみなさんが、日本人はもっと自信や希望を持てるんだという力を得る一助になってくれればと願っています。成功は幸運でした。あるところまでは科学や技術の努力でできますが、それより先はどうしようもない領域です。それを乗り切ったのは「根性」だと思っています。[1,283]
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（文責：伊勢雅臣）
■リンク■
a. JOG(321) 100万分の１グラムの歯車
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http://www2s.biglobe.ne.jp/~nippon/jogbd_h15/jog321.html
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■参考■（お勧め度、★★★★：必読～★：専門家向け）
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1. 山根一眞『小惑星探査機 はやぶさの大冒険』★★★、マガジンハウス、H22(著)
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