はやぶさ2、7月5日に超接近小惑星フライバイへ：「小惑星の動物園に新たな獣」
注目画像： [はやぶさ2が小惑星トリフネに接近するアーティストの概念図；クレジット：JAXA]
日本の探査機はやぶさ2は、すでに史上最も成果を挙げた小惑星ミッションの一つであるが、新たな偉業を加えようとしている。7月5日、探査機はこれまでに試みられた中で最も接近した小惑星フライバイの一つを実行し、岩石質の地球近傍小惑星トリフネの表面からわずか1〜10キロメートルの距離を、相対速度5.25キロメートル毎秒（約11,740マイル毎時）で通過する。
「これはこのクラスのミッションによってこれまでに試みられた中で最も接近した小惑星遭遇の一つです」と、JAXA（宇宙航空研究開発機構）の田中聡氏は6月11日のNASA小天体評価グループへのプレゼンテーションで述べた。「先進的な航法技術とはやぶさ2の工学的能力を組み合わせることで、わずか約1キロメートルの距離でのフライバイを可能にしました。」
この遭遇は驚異的な工学的挑戦を表している。はやぶさ2は高速フライバイではなく、目標とのゆっくりとした慎重なランデブー用に設計されている。操縦可能な望遠鏡はなく、カメラは探査機本体に固定されており、望遠カメラがトリフネを1ピクセル以上で解像するのは最接近の約800秒前である。5.25キロメートル毎秒では、遭遇は数秒で展開する。
小惑星探査の実績あるベテラン
はやぶさ2は2014年12月に打ち上げられ、2018年6月に炭素質小惑星リュウグウに到着した。16か月の滞在中、探査機は4機の表面ローバーを展開し、インパクターで人工クレーターを生成し、表面と地下から2つのサンプルを採取した。2020年12月、サンプルカプセルはパラシュートで南オーストラリアの砂漠に着陸し、リュウグウから約5.4グラムの物質を運んだ。これは当時持ち帰られた最大の小惑星サンプルであった。後の分析により、サンプル中に20種類以上のアミノ酸（非タンパク質性アミノ酸を含む）が確認され、木星軌道の彼方で形成された母天体を示唆している。
サンプルカプセルを放出した後、はやぶさ2ははやぶさ2#（シャープ）と名付けられた拡張ミッションを開始した。Small Hazardous Asteroid Reconnaissance Probe（小型危険小惑星偵察探査機）の略である。探査機には約30キログラムのキセノン推進剤が残っており、これは当初の供給量の約半分で、11.5年の深宇宙滞在と一部の機器の劣化にもかかわらず、すべての主要システムは稼働し続けている。
目標：トリフネ
小惑星(98943) トリフネは2001年2月にニューメキシコ州のLINEARサーベイによって発見された。直径は約465メートルで、サッカー場約5面分の長さに相当し、ケイ酸塩に富む岩石質小惑星のSコンプレックスに属する。これは、暗く水に富んだ炭素質小惑星であったリュウグウとは根本的に異なる天体である。2つの対比により、科学者たちは同一探査機によって至近距離で研究された2つの主要な小惑星タイプを比較することができる。
トリフネという名前は、JAXAが2023年12月から2024年5月にかけて実施した一般公募の命名キャンペーンに由来する。60件の一般応募が、はやぶさ2チームメンバーとその子供たちを含む委員会によって絞り込まれた。「トリフネ」はアメノトリフネ（天の鳥船）の略で、鳥のように高速で安全に航行し、岩のように安定しているとされる日本の神とその船を指す。この名前は2024年9月に国際天文学連合の小天体命名ワーキンググループによって承認された。
最近の地上観測では、トリフネは非常に細長い形状を持ち、彗星67Pやカイパーベルト天体アロコスに似た接触連星の可能性さえ示唆されている。正確な形状はまだ不明であり、この不確実性こそがフライバイを科学的に魅力的なものにしている。
「私たちはそれがどのように見えるかを発見しようとしています」と、ESAのヘラミッションの主席研究員であり、はやぶさ2の科学チームメンバーでもあるパトリック・ミシェル氏は述べた。「そして新しい小惑星を見るたびに、私たちは驚かされてきました。小惑星の動物園にまた新たな獣を発見しようとしています。」
高速での科学
フライバイは7月5日18時30分日本標準時（09時30分UTC）頃に予定されている。最接近時、はやぶさ2は太陽距離0.81天文単位に位置する。探査機は望遠・広角カメラ、熱赤外線イメージャ、近赤外分光計、レーザー高度計を使用して、短時間だが集中的な観測キャンペーンでトリフネを調査する。
6つの定義された科学目標には、小惑星の自転軸状態と反射率の決定、全球表面特徴の取得、熱特性の測定、表面組成の決定、少なくとも1回のレーザー高度計距離測定の取得、およびフライバイデータからの3次元形状の再構築が含まれる。
最接近前は太陽角が良好だが、直後は不利になるため、ほとんどの科学観測は接近前の数時間に完了しなければならない。探査機は最接近の12時間前に地上ベースの航法から自律オンボード航法に切り替え、最後の5分間は科学機器が完全に優先される。
惑星防衛への意義
このフライバイは惑星防衛に直接的な関連性がある。高速フライバイ用に設計されていない探査機が、5キロメートル毎秒以上で小さな小惑星の1キロメートル以内を航行できることを実証することは、2022年に小惑星ディモルフォスを首尾よく偏向させたNASAのDARTのような運動エネルギー衝撃ミッションに必要な精密航法を検証するものである。
JAXAは2024年4月に惑星防衛チームを設立し、トリフネフライバイは小惑星偵察における日本の独立した能力を示している。拡張ミッションの最終目的地である、2031年の高速自転小惑星1998 KY26とのランデブーは、2013年に1,500人の負傷者を出したチェリャビンスク衝突体とほぼ同じサイズの天体を研究するものであり、ミッションの惑星防衛上の価値を明確に示している。
ミシェル氏はリスクを認めた。「これはまだリスクの高い運用です。なぜなら、彼らはこれを計画していなかったからです。2つ目は、天体のサイズについて高い不確実性があることです。」しかし、その潜在的な報酬は、地球の近傍を通過する約27,000個の地球近傍小惑星の一つを新たに間近で見る機会であり、暗黒の宇宙に消え去る前に、動物園のもう一つの獣を目撃するチャンスである。
雅子 訳