２０１４年１１月３０日１２月１日以降の打ち上げに延期のはやぶさ２には、一緒に深宇宙を目指す仲間がいます。
「しんえん２」「PROCYON(プロキオン)」 「DESPATCH」の三機がH-IIAの余剰重量分に積まれる事が決まり、合計４機の衛星がH-IIAによって宇宙に向かって打ち上げられることとなりました。
目的地は別ではあるけれども、途中までの道のりは一緒です。
本記事ではその三機の内、「PROCYON(プロキオン)」 について扱います。
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世界初の超小型深宇宙探査機
上が「PROCYON」の画像。
PROCYONに搭載された主な装備は、
・太陽パネル （４枚：宇宙で展開）
・小惑星観測カメラ （可動望遠カメラ）
・ジオコロナ観測装置 （地球周囲のガスを撮影）
・通信用アンテナ （三箇所：Xバンド方式）
・イオンエンジン （推進剤はキセノン）
・姿勢制御用ガスジェット
と、非常に充実した装備が搭載され、決してはやぶさ２のおまけで積まれるような代物ではなく、立派な深宇宙探査機だと言えます。JAXAと東京大学が共同で開発した本機は、文字通り探査機としての機能を果たしますが、最大の特徴はそのサイズ。
６３☓５５☓５５ｃｍと宅配便で運べてしまいそうな大きさで、重さはおよ６５ｋｇと人一人分程度の重さです。
はやぶさやロゼッタのような昨今の最新鋭小惑星探査機はサンプル回収や分析ができるのが当たり前で、それらの探査機と比べると見劣りしてしまいます。しかし、一昔前の探査機と比べると雲泥の差です。昔は写真撮影が精一杯で、本機の５倍の大きさと重さはあるかなり大掛かりな探査機が主流でした。
それが本機ほど小型化出来たと言うのは大きな成果と言えます。
PROCYONのミッションとは？
任務は３種。
１、深宇宙で無事に機体を制御出来る事
２、深宇宙で無事に撮影してデータを届けられる事
３、深宇宙から地球周囲を漂う水素ガス（ジオコロナ）を撮影する事
「無事に」と付いているのは何故かと言うと、これほど小型で軽量の深宇宙探査機が存在しなかったため、全てが初めての試みだからです。小型の探査機ですので、姿勢制御機能やエンジンも小型化されています。昔の探査機に出来たのだから小さくしても大丈夫というわけではありません。小さくしたからこそのトラブルが山積しているのです。上手く操作できるだけでも上出来だと言えます。
さらに、今回の撮影には「フライバイ撮影」と呼ばれる通り過ぎさまに撮影する手法を用いる予定です。高速道路を走る車から一本の木を撮影するようなイメージの撮影方法なので、やはぶさの様に木の側に駐車してのんびり撮影（速度を合わせて着陸）するわけではないため、情報量は限られます。一方、減速して速度を合わせる手間が省けるので技術的なハードルは低くなります。
ただしチャンスは一瞬で、しかも距離感を間違えると激突してしまうリスクもあります。そのため、通常このフライバイ撮影ではかなり離れた所から撮影するのが一般的。しかし、今回は小型軽量で安価であることを活かし、超接近してのフライバイ撮影を行うそうです。重量ははやぶさ２の十分の一で、開発費は５億円と三十分の一、はやぶさ２より遥かに安価でスピード調節が簡単です。撮影する小惑星はやはぶさ２とは別のモノになる予定なので、万が一小惑星にぶつかって破片をはやぶさ２にぶつけてしまう事もないはずです。
超接近フライバイ撮影の場合、カメラも目標物に合わせて素早く動かさなければちゃんとした写真は取れません。新幹線の窓から線路脇の木を撮るか富士山を撮るかの違いのようなものです。このため、カメラが目標物を追跡しながら動くようになっており、それが上手くいくかどうかも関心の的になっています。
また、超接近してフライバイ撮影をする超小型深宇宙探査機と言う小型なだけの探査機ではありません。小惑星探査以外に重要な科学的調査がもう一つあります。
それがジオコロナの全景撮影。
ジオコロナというのを初めて聞く人もいるかもしれませんが、ジオコロナと言うのは地球周囲を漂う水素ガスで地球半径の倍以上遠くまで漂っていて、最大１５倍ともいわれている大気圏とは全く別の存在です。普通大気圏では大気の影響で摩擦が発生しますが、ジオコロナは水素という非常に軽い元素が無視できるほど非常に薄く漂っているエリアであるため、ジオコロナによる摩擦は殆ど無視できます。
水素は世界で最も軽い元素であり、地球の重力の影響をもっとも受けにくい元素。そのため、地球の重力に捕まらずに衛星の様に地球周辺を漂うことが出来るのです。その層によって出来るのがジオコロナで、遠くから見ると光を反射して薄ぼんやりと輝いて見えます。
しかし、ジオコロナの層は非常に広く、大半の衛星がその内側を回っているほど。しかも月近くまで伸びているため、その全景を撮影するためには地球からかなり離れた深宇宙にまで行かないといけない。加えて、撮影するカメラも専用のモノを用意しなければならず、ジオコロナの撮影はここ数十年間行われていませんでした。今回、最新技術を使った撮影機器を搭載したプロキオンが美しいジオコロナの写真を撮影してくれる事を期待しています。
超小型探査機の未来
しんえん２の記事でも触れていますが、宇宙探査と言うのは非常に広いエリアで行われ、高価な探査機一機で出来る事は非常に限られています。そこで、将来的な深宇宙探査でははやぶさクラスの高価な探査機とそれを補助する小型探査機群のペアで探査活動を行うことが考えられます。
今でも着陸機と呼ばれる小型機を随伴させ、大きな小惑星の表面を調査する手法が取られています（ミネルバ・フィラエ等）が、これらの着陸機は非常にシンプルなものか、または親機と同クラスの複雑さを持った着陸専用の高性能機である場合が殆どです。
しかし、小型の子機が存在すれば、小惑星群に接近し、子機に複数の小惑星を探査させた後に親機を投入すると言う手法も可能です。そうすれば、小惑星の成り立ちや惑星の想像過程を調べる作業も効率的になるでしょう。
PROCYONは小型ではありますが、大量生産が出来るほど安いものではありません。小型・安価で製造が容易な衛星開発プロジェクトには、ほどよしプロジェクトというものがあり、もっと小さな３０ｃｍ程度の小型で安価な衛星の開発プロジェクトが進んでいます。
しんえん２とは別の計画ですが、しんえん２は安価で汎用的な通信手法で通信確立を目指した計画ですので、PROCYONやほどよしプロジェクト、しんえんシリーズの技術などを統合すれば、超小型探査機の開発も今後どんどん進展していくかもしれませんね。