「はやぶさ2」、7月5日に小惑星トリフネを超接近フライバイ「小惑星の動物園に新たな獣を」
注目画像： [「はやぶさ2」が小惑星トリフネに接近する想像図；提供：JAXA]
日本の小惑星探査機「はやぶさ2」は、すでに史上最も成功した小惑星ミッションの一つとして知られているが、7月5日に新たな偉業を加えようとしている。探査機はこれまでで最も接近した小惑星フライバイの一つを実行し、秒速5.25キロメートル（時速約1万9000キロ）の相対速度で、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キロメートルまで接近する。
「これはこのクラスのミッションによる史上最も接近した小惑星遭遇の一つです」と、JAXAの田中智教授は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。「高度な航法技術とはやぶさ2のエンジニアリング能力を組み合わせることで、約1キロメートルの距離でのフライバイを実現することが可能になりました」
この遭遇は極めて困難な工学的挑戦である。はやぶさ2は高速フライバイではなく、ゆっくりとした慎重なランデブーのために設計されている。可動式望遠鏡はなく、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ピクセル以上として解像するのは最接近の約800秒前からに過ぎない。秒速5.25キロメートルでは、遭遇は数秒で終了する。
小惑星探査のベテラン
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、4台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形成し、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約5.4グラムのリュウグウの物質を載せて南オーストラリアの砂漠にパラシュート着陸し、当時としては最大の小惑星サンプルリターンを達成した。その後の分析で、サンプル中に20種類以上のアミノ酸が確認され、非タンパク質性のものも含まれており、木星軌道以遠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。これはSmall Hazardous Asteroid Reconnaissance Probe（小型危険小惑星偵察探査機）の頭文字をとったものである。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、これは当初の約半分にあたる。一次システムは全て、11.5年にわたる深宇宙航行と一部の機器劣化にもかかわらず動作を続けている。
標的：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、S型の岩石質・ケイ酸塩に富む小惑星に分類される。これは暗く水を豊富に含む炭素質小惑星だったリュウグウとは根本的に異なる天体であり、両者の比較により、同一探査機が近接観測した二つの主要な小惑星タイプを科学者が比較することが可能となる。
トリフネという名称は、JAXAが2023年12月から2024年5月まで実施した一般公募キャンペーンに由来する。60件の一般公募の中から、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が選定した。「トリフネ」は「天の鳥船」（あめのとりふね）の略称で、日本の神とその船を指し、鳥のように高速で安全に航行でき、岩のように安定しているとされている。この名称は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。
最近の地上観測によれば、トリフネは非常に細長い形状、あるいは彗星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がある。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価値あるものにしている。
「我々はそれがどのような姿かを発見しようとしています」と、ESAのヘラ・ミッションの主任研究員であり、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、我々は驚かされてきました。小惑星の動物園に置くための、新たな獣を発見しようとしているのです」
高速での科学観測
フライバイは7月5日、日本標準時午後6時30分頃（UTC 9時30分）に予定されている。最接近時、はやぶさ2は太陽から0.81天文単位の距離に位置する。探査機は望遠・広角カメラ、熱赤外イメージャ、近赤外分光計、レーザ高度計を使用して、短時間だが集中的な観測キャンペーンを実施する。
6つの科学目標には、小惑星の自転軸状態と反射率の決定、全球表面特徴の撮影、熱特性の測定、表面組成の決定、少なくとも1回のレーザ高度計距離測定の取得、フライバイデータからの3次元形状の再構築が含まれている。
最接近前に太陽角が良好であるが最接近直後に不良となるため、ほとんどの科学観測は遭遇前の数時間で完了しなければならない。探査機は最接近の12時間前に地上航法から自律航法に切り替え、科学機器は最終5分間に完全優先される。
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を持つ。高速フライバイ用に設計されていない探査機が秒速5キロメートル以上で小型小惑星の1キロメートル以内を航法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の軌道変更に成功した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となる。
JAXAは2024年4月に惑星防衛チームを設立しており、トリフネフライバイは日本の小惑星偵察における自律的な能力を示すものである。拡張ミッションの最終目的地である2031年の小型高速自転小惑星1998 KY26とのランデブーでは、2013年に1500人が負傷したチェリャビンスク衝突体とほぼ同サイズの天体を研究する予定であり、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。「これは依然として危険な運用です。なぜなら、彼らはこれを計画していなかったからです。第二に、対象天体の大きさについて大きな不確実性があります。」しかし、得られる可能性のある報酬は、地球近傍を通過する推定2万7000個の地球近傍小惑星の一つを新たに間近で観察し、別の獣が宇宙の闇に消え去る前に小惑星の動物園に加える機会である。
雅子 訳