第54回宇宙科学技術連合講演会「小惑星探査ミッション・はやぶさの帰還」

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

なんかネット接続状況が悪かった。のんびりとはやぶさ関連講演を聞く午前なう。

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はやぶさのイオンエンジンは、調子が悪いなと機上で判断すると、30秒切って自動再起動する。TCM1で頻発したので故障の前兆かと心配した。推力高目の方が良いので、TCM2からは高めで運用した。すみません詳しく理解できていません。

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はやぶさカプセル捜索システムの開発。「拾いに行く」という感覚とは程遠い、衛星運用のような話。まあ、同じ人達がやってるんだから当然か。

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方位角って地磁気で決めちゃダメなのか。オーストリアからは北極星が見えないので、GPSを2つ使って相対位置を決定し方位を測定。

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方位探索局は4箇所。落下予測位置を囲むように配置。地権者の了解や4輪駆動車が乗り入れられることなどから選定。さらに2箇所、予測範囲の両端より先にも場所選定をして、予測位置がずれたらシフトできるよう準備していた。

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目標は2km以内の位置特定だったが、実際には700mだったのでまずまず。遠い追跡局のデータを除くと、かなり実際の航跡に近いデータが取れていた。

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はやぶさEDL解析。突入、降下、着地。

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落下目標位置に落ちるようにするには、どういうコースで突入すれば良いのか。カプセルの運動、タイマーシーケンス、パラシュート特性や気象条件から逆算。

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TCM3では落下点が地球上に現れるので、常時解析。TCM4になると、回収エリア内に落ちるように、回収隊の頭にぶつからないように解析。まあ、はやぶさカプセルが頭に当たって死んだら本望の人も多そうだが。

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TCM4以後はカプセル分離失敗、パラシュート展開失敗などを想定した解析も実施。半日に一度、軌道情報が更新されるので逐次解析を実施。ランダムな誤差があるのでなかなか絞り込めない。半径100km。

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NCEP(アメリカの気象データ)を使うと経験的に非常に絞り込める。最終的には2kmx30kmに絞り込めた。

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ヒートシールドの捜索。カプセル発見位置から逆算してパラシュート展開位置、ヒートシールド分離位置を推定。そこから計算すると、誤差100m で発見できた。

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はやぶさカプセル再突入と飛行後解析

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再突入前の解析。突入時の速度と突入角度。最大熱流量と、それを積分した熱量のどちらも高すぎるとカプセルには辛い。

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予定より母船温度を上げられなかった。機内で凍結している燃料が蒸発すると、噴射で姿勢を失う恐れがある。+6度だと、再突入まで3時間以内でないとカプセルが凍ってしまう。

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高度200kmから10kmまでにかかる時間は+-4秒の誤差がある。しかし加速度センサーは無重量状態では動作確認ができない。50Gを検知したところからタイマーをスタートさせるが、誤差があって開傘が遅れ4km高度になってもカプセルを救えることを解析で確認した。

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飛行後確認。ベントホールが焼けていないか。ケーブルが焼けていないかなど調査した。

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ヒートシールド。クロスレイヤーアブレーター。溝を縦横に配置して交互積層。ガス発生で剥離するので、ガスを逃がすようにした。NASA設備を使っても6MWの加熱しかできず、ぶっつけ本番。

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展示でメロンパンのようだと言われたので、最近はそう呼ばれているw

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早口で数値解析の話をしているのでtsudaり切れません

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背面輻射は全面の3割という説もあったが、1割で設計。実際にはガスライターぐらいしかなく、アルミが残った。2mmのベントホールがあったが、内部温度は数度しか上がらなかった。

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現在、調布のX線CTでヒートシールドの非破壊検査中。

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JAXA曽根氏から電池について。はやぶさの電源系。太陽電池から100V出て、50vに落として充電レギュレーターへ行く。

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リチウム電池11個を1つずつ管理。実用衛星でもこんな管理はしない。通常4個ぐらいまとめて管理。

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電池が劣化すると内部抵抗が上がって温度上昇、無重力で電解液が移動など懸念されたが、これらはwなし。