ミネルバ（宇宙船）

MINERVA（小惑星探査用マイクロナノ実験ロボット車両）は、小惑星表面の探査を目的として日本の宇宙機関JAXAが開発した一連のローバーです。最初のMINERVAははやぶさミッションの一部であり、MINERVA-IIははやぶさ2の3台のローバーのシリーズです。 2005年11月12日、MINERVAローバーは小惑星25143イトカワへの着陸を目的としてはやぶさ探査機から展開されました。しかし、MINERVAが小惑星を避けて太陽中心軌道に入ってしまったため、着陸は失敗しました。2018年9月21日、最初の2台のMINERVA-IIローバーが小惑星162173リュウグウへの着陸に成功しました。[ 1 ] 3台目のMINERVA-IIローバーははやぶさ2探査機から切り離される前に故障したが、2019年10月2日に切り離され、数日後に小惑星に衝突する前に重力測定を行った。

概要

MINERVAの模型。JAXA相模原キャンパスで撮影。

小惑星サンプルリターン計画MUSES-Cの承認を受けて、小惑星探査機に搭載するローバーが提案され、1997年にMINERVAの開発が開始された。2003年2月に完成したMINERVAは、日本初の宇宙ローバーであり、世界初の小惑星ローバーとなった。[ 2 ]

2003年5月9日、ミネルバを搭載したMUSES-C探査機が鹿児島宇宙センターから打ち上げられ、「はやぶさ」と命名された。「はやぶさ」は2005年9月12日に目標の小惑星イトカワ25143に到着した。2か月に及ぶ観測期間の後、「はやぶさ」は小惑星着陸に備えて降下リハーサルを開始した。11月12日、「ミネルバ」は「はやぶさ」から分離されイトカワに向かったが、落下は失敗し、ミネルバは太陽中心軌道上における最小の人工物となった。[ 3 ] [ 4 ]分離後、ミネルバは18時間通信を続け、母船にデータを送信した。[ 4 ]

はやぶさが地球に帰還した後、後継プロジェクトであるはやぶさ2が開始され、ローバーも含まれていた。[ 5 ]初代はやぶさではMINERVAはオプションとして扱われていたが、MINERVA-IIははやぶさ2の公称ペイロードの一部となった。[ 6 ] 2014年12月3日に打ち上げられたはやぶさ2は、 2018年6月27日に小惑星リュウグウ162173に到着した。2台の同一のローバーで構成されるMINERVA-II-1は、 9月21日にはやぶさ2から分離され、両方のローバーがリュウグウの表面に到達し、小惑星の表面を旅した最初の探査機となった。JAXAは、ローバーがそれぞれHIBOU（旧称ローバー1A）、OWL（旧称ローバー1B）と命名されたと発表した。

MINERVA-II-2の2回目のローバー分離は、2019年10月2日16時38分（UTC）に実施されました。[ 7 ]ローバー2またはMINERVA-II-2として知られるこのローバーは分離前に故障しましたが、重力測定を行うためにはやぶさ2探査機から切り離されました。切り離されてから数日後の10月8日に小惑星に衝突しました。

デザイン

ミネルヴァ

JAXA相模原キャンパスで撮影されたMINERVAの内部構造模型。電気二重層コンデンサと近接撮影用のステレオカメラが見える。

MINERVA はローバー本体を含め 5 つのコンポーネントで構成されています。

  • OME-BはMINERVAをMUSES-Cに搭載し、分離までMINERVAに電力を供給する。
  • OME-C、OME-BとMUSES-Cの間のカバー
  • OME-Eは母船のデータバス間の中継器である
  • OME-EがMINERVAと通信するためのフラットパッチアンテナOME-Ant

これら 4 つのコンポーネントがローバー内にありました。

MINERVA自体は直径12cm、高さ10cmの16角柱で、各面に太陽電池が取り付けられている。これにより、太陽光が当たる環境であれば、どのような姿勢でも電力を確保することができる。[ 8 ] [ 9 ]着陸時の衝撃緩和と太陽電池の保護のため、MINERVAの表面からは16本のピンが突き出ている。そのうち6本には温度計が内蔵されており、小惑星の地表温度を直接測定する。[ 3 ]これらのピンは、ホップ中に摩擦を増加させる役割も果たした。[ 8 ]

MINERVAの四面に取り付けられた太陽電池から電力が供給される[ 3 ] 。余剰電力は電気二重層コンデンサに蓄えられ、モーターの回転やカメラの使用など、太陽電池で発電する以上の電力が必要となる場面で使用される。電気二重層コンデンサの機能停止後も通信は可能だが、ローバーはそれ以上のホップや撮影はできなくなるため、MINERVAを静止させた状態で小惑星の最終着陸地点の表面温度を継続的に測定する運用が検討された。

MINERVAは、本体から突き出たピンに内蔵された6つの温度センサーに加え、外部センサーとして3台のカメラと6個のフォトダイオードを搭載していた。3台のCCDカメラは同一構造で、そのうち2台は同じ方向を向いて隣接しており、近接立体視撮影を可能にしていた。これは主に小惑星表面の撮影を目的としていた。残りの1台のカメラは、2台のカメラの反対側に配置され、ホップ中に小惑星を上空から撮影することを主な目的としていた。

MINERVAの上面と下面にアンテナが設置されており、ローバーの姿勢変化に応じて、はやぶさに面する面のどちらか一方が使用されることになっていた。MINERVAとOME-E間の通信速度は9.6kbpsで 、最大通信距離は20kmであった。

MINERVAにはオンボードマイクロコンピュータが搭載されています。メインCPUマイクロプロセッサは日立製のSH-3（10MHzクロック）で 、低消費電力、性能効率、信頼性に優れています。メモリは2MBのRAM、512KBのROM、2MBのフラッシュROMで構成されています。[ 10 ] [ 11 ]   

ミネルバII-1

MINERVA-II-1 ローバー 1B の模型

MINERVA-II-1は、JAXAと会津大学によって開発された。前身機に比べてスリムな設計となっており、より広い面積で小惑星表面に接触する可能性を高めている。MINERVA-II-1は、目的地である小惑星リュウグウがイトカワよりも太陽から遠いため、太陽電池面積を増やす必要があったため、前身機から大型化された。[ 12 ]リュウグウはイトカワと比較してサイズが大きいため、ローバーはより強い重力に直面することになるため、MINERVA-II-1ではより大きなDCモーターが使用されている。 [ 13 ] 2台のローバーを同時に展開することで、宇宙探査機のネットワークを実現することができる。[ 9 ] MINERVA-II-1ローバーと母船のOME-E間の最大通信速度は32 kbpsである。2台のローバーはほぼ同じで、一部の内部センサーと熱特性 が異なるのみである。[ 14 ]ローバー1Aは従来の多層断熱材を使用してローバーを覆い、熱の侵入を防いでいますが、ローバー1Bには熱を外部に放散するためのラジエーターが装備されています。[ 15 ]

ミネルバII-2

JAXA/ ISASが開発した他の3台のMINERVA（はやぶさに1台、はやぶさ2に2台）とは異なり、MINERVA-II-2は日本の大学コンソーシアムによって開発され、大きく異なる移動方法を採用しています。MINERVA-II-2の主な目的は、重力加速度が極めて小さい環境でのナビゲーションを検証することです。[ 16 ]このローバーは、大学コミュニティを対象とした「アウトリーチペイロード」として実現されました。[ 12 ]各大学の責任は次のとおりです。[ 16 ]

操作と着陸

ミネルバ（はやぶさ）

ミネルバは、はやぶさによる3回目の着陸リハーサル中に展開された。2005年11月12日6時7分38秒（UTC）に、地球からミネルバを展開するコマンドが送信された。[ 3 ]しかし、ミネルバ展開コマンドの前に、はやぶさに高度を上げるよう指示するコマンドが誤って送信された。ミネルバは6時24分（UTC）に展開されたが、イトカワ25143までの距離は200メートルで、はやぶさは小惑星から毎秒約15センチメートルの速度で上昇していた。ミネルバ展開の212秒後にはやぶさが撮影した画像には、ミネルバと、同じく展開されていたローバーのカバーであるOME-Cの両方が写っていた。

ミネルバが撮影した画像のうち、送信されたのははやぶさの太陽電池パネルの写真1枚のみであった。[ 3 ]はやぶさから分離した後、ミネルバとの通信は18時間続いた。

ミネルバII（はやぶさ2）

はやぶさ2は2018年7月27日に小惑星リュウグウ162173に到着した。探査機はリュウグウの北半球に2台のローバーからなるMINERVA-II-1を放出した。このプロセスは完全に自律的に行​​われ、前任機を破滅させたエラーの再発を防ぐ対策となった。[ 15 ] MINERVA-II-1ローバーの着陸地点はトリトニスと名付けられた。[ 17 ] 2台のローバーのうち、HIBOU（別名ローバー1A）は展開直後にはやぶさ2の画像を撮影した。OWL（別名ローバー1B）はリュウグウからの動画を録画することに成功した。 [ 18 ] MINERVA-II-1は小惑星の表面で画像を撮影し、移動した最初の探査機となった。ミッションを完了した後、2台のローバーは小惑星の表面に留まる予定である。

ミネルバII-2

MINERVA-II-2ローバー（ローバー2とも呼ばれる）は、展開前に故障しました。しかし、2019年10月2日にリュウグウ周回軌道上に展開され、重力測定を行いました。はやぶさ2から切り離された後、10月8日に小惑星に衝突しました。

参照

参考文献

  1. ^彼らは成功しました！日本の2台のホッピングローバーが小惑星リュウグウへの着陸に成功しました。メーガン・バーテルズ、 Space.com。2018年9月22日。
  2. ^吉光、哲夫 (2005年1月18日)。「日本講演の惑星探査ローバ（rover）は小惑星表面を探査するか?」（日本語で）。宇宙科学研究所。2018年10月19日に取得。
  3. ^ a b c d e吉光哲夫、久保田隆、中谷一郎. 「小型人工太陽衛星となったMINERVAローバー」ユタ州立大学. 2018年10月18日閲覧。
  4. ^ a b吉光哲夫. 「私たちの努力の成果を心待ちにしながら」 . JAXA . 2018年10月17日閲覧。
  5. ^吉光哲夫、久保田隆、安達正、黒田洋二 (2012). 「小型太陽系天体向けホッピングローバーの先進ロボットシステム」(PDF) .国際宇宙における人工知能、ロボティクス、オートメーションに関するシンポジウム. S2CID 16105096. 2018年10月19日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年10月19日閲覧。 
  6. ^津田裕一 (2014). 『工学技術としてのはやぶさ2』日本惑星協会。 2018-10-20 のオリジナルからアーカイブ。2018年10月19日に取得。
  7. ^ @haya2e_jaxa (2019年10月2日). 「【MINERVA-II2】MINERVA-II2は、本日（10/3）1時38分（日本時間）に分離を確認しました。分離時刻は0時57分（日本時間）でした…」（ツイート）– Twitter経由。
  8. ^ a b吉光、哲夫;窪田隆史 (2003 年 6 月) 「新しきチャレンジ 世界初小惑星探査ローバ『MINERVA』」（PDF） .宇宙科学研究所. 2018年10月17日閲覧。
  9. ^ a b吉光哲夫、久保田隆 (2011年1月5日). 「はやぶさ2小惑星探査機におけるMINERVA-IIローバーの現状」(PDF) . JAXA . 2013年12月10日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年10月18日閲覧。
  10. ^ 「小型人工太陽衛星となったMINERVAローバー」 AIAA/USU小型衛星会議. 2006年. 2019年6月27日閲覧。
  11. ^ 「独自アーキテクチャの32ビットRISCマイクロプロセッサ／コントローラ（日立）」(PDF) .半導体歴史博物館. 2019年6月27日閲覧。
  12. ^ a b岡田達明;出村裕英；平田、奈留。久保田 崇；吉光、哲夫。他。 (2011 年 1 月 5 日)。「はやぶさ２着陸探査による小惑星表面の科学観測」（PDF）。JAXA。2013 年 12 月 10 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2018年10月18日に取得。
  13. ^大塚実 (2016年3月28日). 「車輪なしでどうやって移動する？ローバー「ミネルバ２」の仕組み(後編)」 . MONOist（日本語）2018年10月19日に取得。
  14. ^吉光、哲夫;久保田 崇；富木篤史（2015年1月6日）。「はやぶさ2ミッションにおけるMINERVA-IIペイロード」 .第15回宇宙科学シンポジウム予稿集。JAXA 。2018年10月19日に取得。
  15. ^ a b大塚実 (2018年9月7日). 「小型ローバー「MINERVA-II」は今度こそ小さな惑星表面に着陸できるか?」。マイナビニュース（日本語）2018年10月19日に取得。
  16. ^ a b「大学コンソーシアムが開発した小型表面探査ロボット（MINERVA-II-2）が「はやぶさ２」に搭載され、小惑星に向けて飛び立ちます。」(PDF) (プレスリリース).東北大学。 2014 年 11 月 21 日。2018 年10 月 5 日に取得。
  17. ^ 「MINERVA-II1着陸地点の名称の訂正について」 JAXA 2019年2月4日. 2019年2月10日閲覧。
  18. ^ 「MINERVA-II1：リュウグウ表面からの画像」 JAXA 2018年9月27日. 2018年10月20日閲覧。
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