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2010年12月12日 (日)

「あかつき」周回軌道投入失敗から見えてくる宇宙工学の受難

「あかつき」周回軌道投入失敗から
見えてくる宇宙工学の受難
あえて“初物”のスラスターを搭載した理由

2010年12月10日 日経ビジネスONLINE

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 12月7日、日本の金星探査機「あかつき」
が金星周回軌道投入に失敗した。
 5月21日に種子島宇宙センターから打ち
上げられたあかつきは、順調に飛行を続け、
この日金星への最接近に合わせて、搭載した
推力500N(ニュートン)の軌道変更エンジン
を720秒噴射し、金星周回軌道に入る予定
だった。

 午前8時49分に噴射を開始したあかつき
は、直後の8時50分に地球から見て金星の
影に隠れた。

 ところが金星の影から出てきたあかつき
を地上局で捕捉するのに手間取った。
 その後、通信を回復したあかつきの軌道
を測定したところ、金星周回軌道に入れ
なかったことを確認。

 さらに探査機からダウンロードしたデータ
から、噴射開始から約143秒で、あかつきの
姿勢が乱れ、本来720秒行うはずだった噴射
が停止したことが判明した。

 姿勢の乱れは、5秒間で軌道上初期重量が
500kgある探査機が完全に1回転するという
急激なものだった。

 現在、宇宙航空研究開発機構(JAXA)
では、事故調査を行っている。

 今のところ失敗の原因として一番可能性
が高いのは、500Nスラスターのトラブルだと
見られている。

 あかつきとの通信に問題がないので、
大量の計測データが入手できることは間違
いない。

 今後事故原因について、次々と新事実が
明らかになるだろう。

 ここでは500Nスラスターが、世界初の
セラミック製だったということを取り上げ、
そうなった背景を見ていきたい。

 「初物」は常にトラブルの覚悟がないと
使えない。

 惑星周回軌道投入のためのスラスター
噴射は、惑星探査機にとってももっとも
危険な動作だ。

 一発勝負でやり直しができない。

 そこにあえて初物のセラミック製
スラスターに使用した理由には、JAXA宇宙
科学研究所における、宇宙工学部門の苦境
が関係してくる。

 1970年代から1990年代半ばまで、宇宙研は
年1回の打ち上げで5機ロケットを打ち上げる
間に、次世代ロケットを開発するという
ペースで動いていた。
 そして新型ロケットの1号機には宇宙工学
部門が主導する工学試験衛星を搭載する
慣例となっていた。

 まず工学側が新たな技術で道を切り開き、
それを利用して理学側が観測成果を挙げる
という好循環が確立していたといっていい。

 これが崩れ始めたのは、ロケットがより
大型のM-Vロケット(1997年初打ち上げ)
に切り替わったあたりからである。

 M-Vは惑星探査機の打ち上げを念頭に開発
されたが、大型化に伴いロケットも
衛星・探査機も価格が上昇し、同時に予算は
増えなかったことから、年1機のペースが
崩れ始めたのだ。

 それに追い打ちをかけたのは、2003年の
宇宙三機関統合だった。

 これにより宇宙研は独立した意志決定権
を持つ組織からJAXAの一本部に格下げと
なり、JAXA経営企画の下に従属することと
なった。

 統合により宇宙予算全般が削られ、しかも
予算配分の決定権はJAXA経営にある。
 6人のJAXA理事のうちひとりは宇宙研の
トップが兼任することになっているものの
自主裁量の幅は大きく狭まった。

 減る予算を巡って、理学系と工学系の
間に離反が発生し、研究者の数で優る
理学系の衛星が優先的に計画化されるように
なった。

 そこで使われたロジックは、「宇宙科学
は、宇宙の研究が目的である。
 目的がまずあって、次に目的にあった
道具の技術開発が必要にある」というもの
だった。

 この考え方だと、工学系の自発的な研究
は抑圧されてしまう。

 工学系は、理学系のために道具としての
技術を開発すれば良いということになって
しまうのだ。

 理学系が観測に集中するあまり、潜在的
な危険を探査機の設計に持ち込もうとする
場合、「それをやったら危険だから、観測
を妥協して安全性を高めましょう」と引き
戻すのは工学系の役割である。
 その工学系が弱体化して、理学系のための
道具を作る下働きにされてしまえば、
探査機の危険度は上がるのが道理である。

 「統合後に宇宙研に来た理学系研究者の
中には、自分の専門分野のための衛星搭載
センサーさえ作れば、探査機本体は
メーカーが作ってくれると思っている者が
いる」という危惧の声もある。

 実際にはメーカーにも、フロンティアに
出て行くための新しい技術を自前で開発する
余裕はない。

 今までどのメーカーも、宇宙研の工学系が
行う研究に参加して、技術を蓄積してきた
のである。
 工学系が弱体化すれば、メーカーの技術
もまた弱体化することになる。

 そのような状況下で、なんとか宇宙工学
系の研究成果を宇宙空間で実証する方法は
ないかということで実現したのが、
あかつきへのセラミック製スラスターの
搭載だったのである。

 おそらく、かつてのように工学試験衛星が
5年に1回打ち上げられる体制だったならば、
あかつきにセラミック製スラスターは搭載
されなかったろう。

 事故調査を単なる物理的な原因究明に
終わらせてはいけないだろう。

 その背景には2003年の宇宙三機関統合と
2006年のM-Vロケット廃止によって起きた、
宇宙研の宇宙工学系研究の受難が横たわって
いる。

 必要なのは、糸川英夫以来の宇宙工学系
の研究体制の建て直しだ。

 工学は確かに道具ではあるが、我々は
適切な道具なくしてフロンティアに進む
ことはできない。
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なるほど、こういう背景もあるんですね。

何故、危険を冒してまでセラミック製
スラスターを採用したのかな?
と言う疑問がありましたが、
なんとなく、わかりました。

>工学系の企画した2機は成功し、
>理学系が企画した3機はうち1機が失敗、
>あかつきも失敗の瀬戸際にあるわけだ。
というのも何か関連があると
見るべきかな?

>必要なのは、糸川英夫以来の宇宙工学系
>の研究体制の建て直しだ。

>工学は確かに道具ではあるが、我々は
>適切な道具なくしてフロンティアに進む
>ことはできない。
そう思います。

関連記事です。
あかつき、燃料供給に異常…6年後に
赤信号

2010年12月10日13時23分 読売新聞

>エンジンへの燃料の供給がうまくいかず、
>出力が急低下して姿勢が崩れたとする
>解析結果を発表した。
>エンジンの噴射口が壊れた可能性もあり、
と言ってます。

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