金星探査機「あかつき」の金星周回軌道再投入および観測計画に関する記者説明会 文字起こし
今回もNVSさんの中継から大体全文を起こさせて頂きました。ありがとうございます。記者説明会で配付された資料は以下のリンク先で公開されています。
金星探査機「あかつき」による今後の金星周回軌道再投入及び観測計画について [ISAS]
また、今回も今村さんがレポートを纏めて下さっています。
金星探査機「あかつき」の金星周回軌道再投入及び観測計画に関する記者説明会 [ただいま村]
登壇者：
プロジェクトマネージャー 中村正人
プロジェクトエンジニア 石井信昭
プロジェクトサイエンティスト 今村剛
（以下敬称略）
概要説明
中村：ミッションの目的、5年前にもご説明したが、金星大気の運動をグローバルに観測し大気循環メカニズムを解明する。そのため金星表面に近い周回軌道上からの観測が必須で、2010年12月7日に金星周回軌道投入を試みたが失敗。今回2015年12月7日（日本標準時）に再度周回軌道投入を試みたいと考えている。
投入時は不具合のある主推進エンジンは使用せず、代わりに姿勢制御用エンジン4本を使用して、当初予定より遠金点の遠い楕円軌道へ投入する。
探査機の科学目的。地球と金星の2つの星は大きさがほぼ等しく、太陽からの熱入力も大差ない。惑星本体は似たようなものだろうと考えられているが、周りを取り巻く大気が非常に違う。地球では赤道域に貿易風が吹いており南北には偏西風が吹いている。極域には極循環というパターンがあり、これら3つほどの構造を持っている。金星の場合、自転周期は243日という長いもの。そして周囲には秒速約100mというような非常に速い風が吹いている。金星本体の約60倍。これら2つの惑星で何故これほど気候が違うのかを解明するのが目的。金星は西向きに回ってる。地表から角運動を持ち上げてきているが、それがどのようにして大気に蓄積されて速く回っているのかが分からない、そのため3時限的に調べることが必要。「あかつき」にはいくつかのカメラが載って入り、たとえば雷・大気光カメラは高度90kmあたりの風の分布を調べる。雲の温度や機器で65kmあたりを調べる。50kmあたりは1ミクロン・2ミクロンカメラト、階層的に調べる。また金星全体を取り巻く風の動きを3次元的に調べることで、スーパーローテーションが何故起こっているか、子午面循環は金星機構にどのような影響があるか、全球を覆う雲はどのようなメカニズムで作られているか、雷はあるのか、そのようなところに解答を与えたい。
金星周回軌道への道のり。現在の「あかつきは」図の通り太陽の周りを回る軌道に乗っている。強調したいのは、本年2月と8月に近日点を通過すること。およそ0.6AU。金星は0.7AUで、その周りで観測する計画であったので、設計条件は熱的に厳しい条件に晒されている。そしてもう1つ、2015年12月に周回軌道に投入する。12月に軌道がクロスし「あかつき」は外側に出る。「あかつき」より金星のほうが速く、金星が追い付いてくる。その時、地球は1AU（8.3光分）。地球からコマンド制御していてはできないので、前回と同じように自律用プログラムでコントロールする。
厳しい熱環境。探査機各部の温度履歴を見ると、例えば太陽電池パドルは一番高いところで140度Cほどに。その次に高利得アンテナ。また軌道投入時に使う姿勢制御用エンジンの所も温度が上がっている。このように一部の機器は設計マージンを超えるので油断はできない。これは何故起こるのか。予定されていた金星周回軌道上0.7AUでの熱環境では太陽からの熱入力は2649W/m^2。それが金星より太陽に近付いてしまうために約1000W/m^2分増加する。近日点通過のたびにだんだん厳しくなっていく。断熱材の劣化で温度が上昇。
姿勢制御用エンジンによる軌道投入。主推進器は前回の投入時に破損したと考えられているので、その代わりに姿勢制御用23Nクラスのエンジンで軌道投入を行う。どちらの面のエンジンで行うかは現在検討中。どちらかのエンジンを使う時に一定方向を向くため、なるべく温度条件の良い方を、あるいは経験のあるエンジンをといったメリット・デメリットを考え決めていく。推力は（4基で）主推進器の約20%しかないため、周期30時間の旧軌道ではなく周期8〜9日という周期の長い軌道に入ることはやむを得ないと考えている。このような軌道に入るため、金星の日陰に入る時間も長くなる。当初の軌道計画では金星投入後2年後に最長90分の日陰に入ると考えていたため、それに対応したバッテリー容量を設定した。新軌道ではこの時間が長くなるため、長時間の日陰が発生しやすいが、それをなるべく避けるような軌道を設定できた。軌道投入初期はバッテリーがまだ元気なので90分以上でも心配いらないが、それ以降は長い日陰が出ないようにする。
新軌道での観測計画の概要。元々の軌道でも金星から離れたところではグローバル撮像（金星全体を連続撮影して動きを見る）を行う予定であったので、新軌道でも60km/pixelで金星を捉えることができる。近付いた所では旧軌道で予定していた通りクローズアップ撮像で微細構造の発見的研究のためのデータ取得を行う。最も近付くところでは画像がブレるためリム観測を行いエアロゾルの変動を捉える。また地球との通信時に電波が金星大気を掠めるのを利用して気温や硫酸蒸気、電子密度の高度分布を捉えることができる。新軌道のメリットは1週間連続でグローバル撮像が可能となり大規模現象が把握しやすくなること。デメリットは遠くなった時の解像度の低下。また電波堰堤の頻度の低下。当然元々狙っていた軌道がベストと考えていたのでデメリットが増えるのはやむを得ないと考えるが、このようなメリットもある。
グローバル撮像から何が出来るか。現在表示しているのは地球の図であるが、サイクロンの雲の動きを調べて雲のパターンの移動の相関を取って雲の動きをトレースする。これを自動化するアルゴリズムは既に確立している。またガリレオが金星接近時に行った東西風と南北風の観測を行ったが、これを連続的に行う。
観測装置の現状。熱により姿勢の制約があるため機器の立ち上げやデータ取得に必要な高利得アンテナが使えない。そのため現在は運用していない。最後のチェックが4年前で、雷・大気光カメラは未確認であるが熱的には安全な環境を維持している。金星周回軌道投入後3ヶ月間を費やして観測機器のチェックアウトを行う。
打ち上げ前に設定したサクセスクライテリアが達成できるかどうか。ミニマムは一部の機器でも達成できる。フルサクセスは2年間にわたって全ての機器で観測を行うことであるが、これも2年間動けば達成できる。ただし空間分解能に関しては低下するため、サイエンスに関しては考えなければならない。エクストラサクセスについても4地球年を超えての観測や火山活動の観測についてはチャンスはあると考えている。
スケジュールサマリー。2015年夏季に軌道修正を行い12月7日に周回軌道投入を行う。もともとは5年前には11月22日にと申し上げていたが、11月だと長い楕円軌道のため太陽重力の影響で変動する。11月に西向きの軌道に入れるとすぐに金星に落ちてしまう。それを避けるため少しタイミングをずらし、12月7日とした。これにより、西向きの軌道に投入しても落ちることなく周回する。16年春と17年初夏に軌道修正を行う。遠金点は徐々に変化し、最初は50万kmの軌道に投入するが春の修正で32万km（8.7日周期）に修正する。これは最初の軌道投入の精度によるので暫定値。地球との通信ビットレートは最高で32kbps、一番低くて8kbps。当初より5年遅れであるが何とか成功させたい。
この観測で我々は地球を含む汎惑星気象学を構築する。すなわち金星を知ることで地球のこともより深く理解することができるようになる。その礎としたい。
質疑
−NHK：改めて再投入の機会が巡ってきた事への感想と意気込みを。また5年前と同じ12月7日となったことに対し個人的にどのように感じられているか。
中村：本来であれば5年前に成功していて当然のミッションである。忸怩たるものがある。今回起きた失敗はJAXAの資産として活かされており、「はやぶさ2」の改良にも反映されている。幸いにして5年後に再びチャンスが与えられた。我々としてはいわゆるお祭り騒ぎではなく、粛々と責任を果たしていきたい。投入がたまたま同じ日になったが、感傷的にはならず冷静に事を進めたい。
石井：12月7日になったのは全くの偶然で、一番良い投入軌道を探していった結果同一日になった。一番良いと考えている軌道計画がきちっと実現するようできる限りを尽くしたい。
今村：5年遅れでようやく観測計画をスタートできる見込みとなったわけだが、無事に軌道投入してきちんと観測を開始することが肝要だが、単に5年前やろうとしていたことをやりましょうというだけでなく、この間進展した金星の科学を踏まえた上できちんとアップデートしたサイエンスを出していかなければならない。12月7日になったことに関しては、あまり力まず冷静に、異常を見逃さないよう気を付けていきたい。
−読売：軌道投入までに今月と夏に近日点通過がある。いつ頃どの程度接近するか、どのようにモニタリングしていくか。
中村：2月11日に最接近、週4回の運用を行っているので、各部の温度をモニタリングし、急激な変化があればWARNINGが発せられる。8月29日にも最接近がある。2月はちょうど合になっており、2月11日ちょうどは「あかつき」を見ることはできない。今週末まで運用し来週の数日間はお休み、その後再びモニタリング。無事生きていることを祈っている。
−アストロアーツ：軌道投入の時間帯は
石井：運用局やシーケンスを含め現在検討中。決まり次第お知らせする。
−時事：どちらの側のエンジンを使うか、これは5月の姿勢制御の時には決まっているか、また姿勢はずっとハイゲインアンテナを太陽に向けていると聞いているが、健全性の確認はデータなどで確認できているか。
石井：7月であるが、その時点での姿勢や熱条件、これらは12月とは違う。7月と12月で同じものを使うのがいいか別がいいか、熱や制御にかかる時間、通信するための向き、それらをより安全になるよう比較検討しているところ。また探査機は光の圧力で少しずつ姿勢が変わる。それを補正するため全てのエンジンは週1回の頻度で使用しているのでエンジンの健全性は確認できている。
−共同：スケジュールサマリを見る限り定常観測は2016年春頃からと考えていいか。
中村：最初の3ヶ月間は初期チェックアウトで各機器を慎重に立ち上げていく。そこから2年間を定常観測期間としたいと考えている。それ以降も観測が可能であれば運用延長を申請していきたい。4月1日ごろからとなるが、初期チェックアウトの間にも有用なデータが出始めているかもしれないし、キャリブレーションに時間がかかる機器もあるかもしれない。それぞれタイミングがずれる可能性はある。
−高利得アンテナは32kbpsは元々の最大の数値か。
中村：そうだ。アンテナの実力としてはもっと出るが、中の機器の都合で32kbpsに抑えられている。
−アンテナが熱で劣化して、ということではないと
中村：そういう意味ではない。当初予定していた数値。
−東京新聞：姿勢制御用エンジンの設計温度は何度か。マージンを超える温度に晒されたことはあるか。
石井：グラフにある熱入力のサイン波の底辺が設計温度。50度か60度くらいであるが、設計は70度。少し超えているが、実際のハードウェアの設計マージンはまだ大丈夫と考えている。
−残りの燃料はどのくらい残っているか。また再投入時に一部のエンジンが吹かないなどトラブルへの次善の策などはあるか。
石井：4基全て吹いてもらわないと今回予定している軌道には投入できない。噴射の最後だけトラブルが起きてギリギリ周回軌道に収まるというようなことはあるかもしれないが、今は4基全て吹くことが前提。燃料については酸化剤と合わせてもともと200kg弱持っていたが、現在は60kgほど。そこから軌道投入に使用できる分を算出して計画を立てた。
−噴射時間は？
石井：だいたい20分くらいの連続噴射。最接近の約10分前から噴射を開始するシーケンス。
−NVS：ヘリウムタンクからの加圧について、5年前は加圧後はタンクを閉じて噴射を行うと聞いたが、20分間加圧無しで20分間噴射するという事になるか。
石井：不具合の原因であったバルブが現在さらに悪化している可能性も考えられるので、加圧は期待しない前提で計画している。
−無事軌道投入されたあとは何年間の観測に耐えられるだけの推進薬が残りそうか。
石井：今は2〜4年と考えている。軌道を変えなければあまり使わなくて済む。うまくいけば4年。
−今村さんへ。当初のとは異なる軌道への投入だが、科学成果を出すため努力したり苦心したりした所は。
今井：4何前の段階ではどの軌道に入れるか色々な可能性があり、大きく分けて赤道周回軌道か極軌道かという選択があった。観測する側としては赤道周回軌道が必須であった。搭載機器の設計、取り付け方からすると赤道軌道でないと目的である長時間連続的な気象データを得ることはできない。これが満たされた時点でかなり展望が拓けた。距離は若干長くなるが、データを解釈していく上でより頭を使う必要が出てきた。元々想定していた空間解像度は1周回のうち割合限られたところで取られるが、それより解像度が落ちるもののより長い期間にわたって連続したデータが取られる。お互いをよく組み合わせ、たとえば連続撮影データと接近時のデータをキャリブレーションして、どういう解釈をするのが正しいかきちんと確かめながらやっていくことでかなりの部分は補えると考えている。
−TBS：熱環境について、一番影響しそうなのはどの部分と考えているか。
石井：やはりエンジン。また高利得アンテナ。そして太陽電池パドル。グラフに書かれているこれら3つ。グラフの底辺あたりに耐えるのは当たり前であるが、それはパドルは110度C、アンテナは80度C、姿勢制御用エンジンは50〜60度C、ここは確実に耐えないといけない。マージンは何割かあるが、設計条件は超えている。何があってもこちらからは文句は言えない。ただし5年間、全9回のうち7回は通り、来週8回目、8月に最後の9回目。最初に想定よりは上がり方は緩い傾向なので設計条件は超えているもののなんとか持ちこたえてくれると期待している。
−読売：ミッションをクリアするために超えないといけないハードルとしては、これまでの近日点通過によるダメージか、それとも今後2回で何かが起こる可能性があると考えているのか。
石井：軌道投入は必ずできると思っている。何かが起こっても可能性としては有り得ると思っているが、現在の状態からして確実に軌道投入に成功するだろうと考えている。
今村：観測装置はあまり悲観材料はない。放熱面に近く、温度的には涼しく快適な所で補完した状態であった。放射線の劣化も考えられるが、それに関しては元々の想定内。何年間もONにしていない機器をONにするときには相当緊張するが、立ち上がらなければ何らかの想定外のことが起きたことになる。
石井：言い方が悪かったかもしれない。要は確認していないので、確認すればいい。ただし現在の熱的に厳しい状態でハイゲインアンテナを地球に向けると別の箇所が太陽に向いてしまいその部分の温度が急上昇する。観測機器をONにするためには電力もかかる。今それをして悪いことになると本末転倒。確かに投入前に全ての機器を確認できれば「大丈夫」と言えるが、確認する余裕が無いのでこのままいきたい。壊れてるかもしれないということを言っているわけではない。
−メインエンジンの500Nと姿勢制御用エンジンの23Nの関係を教えて欲しい。
石井：500Nはメインエンジンの推力。姿勢制御用エンジンの定格23Nはヘリウムの圧力などで変わる。今回の場合は圧力供給がないので使えば使うほど圧力が下がる。平均的には20Nなどといった数値に下がる、ぴったり何%というのではなく、変動していく圧力カーブを「えいや」というと約2割。4基合わせると80〜90Nくらいになる。
−朝日：近金点はどのくらいの距離か、それは旧軌道とどのような違いがあり、観測はどう変わるか。
今村、近金点は当初とほとんど変わらず一番近くて300kmほど。速度もそんなに変わらず、10km/s。そこで行う観測も当初予定していたもの。
石井：補足すると、太陽の重力の影響で近金点ではかなり振られる。300km・500km・1000kmというように。そのため毎回ぴったり何kmといえないが、これは当初の軌道計画でも一緒。
今村：近金点の観測は昼側夜側かで違う。昼側では真下ではなく主に地平線方向を見る。雲海の上に細かいエアロゾルの層構造が見えるはず。その時間変化などを観測したいと思っている。夜側では真下に雷カメラを向けて雷の発光をモニタする。
−フリーランス大塚：3年半前の会見でエアロブレーキングで遠金点を下げる方法についての見通しを伺ったが、現時点ではどうか。例えば2年間でフルサクセスを達成したのちに延長ミッションで行う可能性などは。
石井：それは考えていない。理由は、それなりに軌道制御を行う燃料が必要となるため。それよりもその燃料を使って遠金点高度を計画的に調整することを選んだ。
−燃料はリアクションホイールのアンローディングなどにとっておいて寿命を長くした方が得であるという判断か。
石井：そうだ。
−共同：以前の会見で再投入の時期が15年冬と16年夏という説明があり今回は15年冬となったが、今回がうまくいかなかった場合にもう1度チャンスがあると考えていいのか、それとも今回がラストチャンスと考えるべきか。
石井：今回がラストチャンスと考えている。15年冬に軌道投入するには軌道が不安定で維持するのが難しいという声がかなりあった。そのため1つのケースとして、15年冬はスイングバイして16年夏に会合するという検討を行ったが、現在は15年冬投入で2年間観測できる軌道を発見したためこれでやりたい、やると決めた以上は推進剤を使用するので、吹いて駄目だったとなると既に燃料は残っていない。次のチャンスは無い。2010年に失敗した時はエンジンが緊急停止された。あの時全部吹いて駄目だったということになっていたら、2015年は無かった。今回使えば必ず吹ききってしまうので次は無い。
−宇宙エレベーターニュース秋山：11月から12月に軌道投入時期が変更されたと聞いたのは昨年末が最初だったと思うが、どのように短期間での衝突が判明して最終的に12月になったのか。また2〜4年という観測期間の後に「あかつき」はどうなるか。先日の「ビーナス・エクスプレス」のように金星に衝突するか。
石井：もともと11月の軌道は不安定で、シミュレーションでは確実に投入できるが、実際の軌道投入で誤差があった場合にはリスクが高かった。最終的には低リスクな12月の軌道にしようと最近になって決めた（今年）。2〜4年過ぎて燃料が無くなっても観測はできるが、上下する軌道を修正することはできなくなる。金星周回軌道を飛び出すほどのエネルギーは持てないはずなので、金星に落ちることになると思われる。
−宇宙作家クラブ松浦：2015年12月の地球と金星の位置関係を考えると最接近時は地球から可視になる。8分遅れの準リアルタイムで軌道投入を観測できるか？ それとも20分間の噴射中は金星の向こうに回り込むか。
中村：前回と違い今回はずっと可視状態で行うことができる。通信レートは細く限られた情報ではあるがテレメトリは得られる。正確に軌道投入できたかどうかは軌道決定のプロセスで1〜2日かかる。日本とJAXAとJPLで行い、判明して2日後ごろにどのような軌道に入れたか報告できる。
