氷天体探査のための次世代理学測器の基礎開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00194
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉田 精司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80313203)
• 研究分担者: 笠原 慧 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00550500) ; 長 勇一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00737687) ; 齋藤 義文 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (30260011) ; 諸田 智克 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (30415898) ; 塩谷 圭吾 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40392815) ; 吉岡 和夫 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (70637131) ; 本田 理恵 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (80253334)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 惑星探査 / 超小型探査機 / 探査機搭載装置 / 氷衛星 / 月

研究実績の概要

計画初年度には、高感度撮像装置、焦点自動調節機構、質量分析計の３つのコンポーネントの開発を進めるともに、月永久影内の氷堆積物の観測成立性の検討と月極域周回衛星の打上げ機会の調査を行った。高感度撮像装置については、ベースとなる「はやぶさ２」の光学航法カメラを基礎にして、集光力を大幅に向上させたフィルターホイール付き光学系を設計し、試作機まで完成させた。焦点自動調節機構については、制御性能はサーボモーターに比べて劣るが軽量さに優れるステッピングモーターを用いたシステムについて、制御誤差特性（装置の癖）を反映した最適化を行うことによって迅速な動作と高い精度・安定性を達成するソフトウエアを開発した。このソフトはパイソンコードで実装し、試作機の実証実験ができる状況まで至った。質量分析計については、従来型に比べて一桁高い感度を有するトップハット型の粒子計測装置の詳細設計を完了し、試作機まで完成させた。これにより、電化交換に使われるフォイルの素材選択と評価実験ができる状況にまで至った。また、月永久影内の観測成立性の検討のために、月周回衛星「かぐや」の質量分析装置PACEの月面由来のイオンの質量計測結果の見直しとTCによって得られた月永久影内の地形計測結果の見直しを行った。また、小惑星探査機はやぶさ２で得た画像データの処理システムの見直しを行い、歪曲補正、感度補正、センサー温度への依存性補正、白キズ除去など一連の処理を行うパイプラインの改良を実施した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高感度撮像装置、焦点自動調節機構、質量分析計の各コンポーネントのいずれについても、詳細設計と試験機の製作が完了したことが最も大きな成果である。これにより計画第二年度において、性能評価試験と改良のための設計作業が実施できる見込みが立った。その一方で、JAXAからは月周辺を探査するための超小型探査機に関する公募が行われることになったため、本研究を基盤としたミッション提案の検討活動の価値も大きく高まってきた。さらに、はやぶさ２で得られた多くの画像データのアーカイブ化も進展しており、本研究課題へのフィードバックが得られやすい状況が整ってきた。

今後の研究の推進方策

概ね当初の予定通りに各コンポーネントの試作機作成ができたので、今後も当初計画に沿って性能評価試験と改良のための設計作業を実施していく。また、JAXAから発出された月探査の超小型探査機に関する公募などを利用した具体的な打上げ計画の検討を本格化させる。また、海外探査計画における装置搭載機会を模索する。そのため、月探査機かぐやデータの詳細見直しによる観測条件の絞り込み、および小惑星探査機はやぶさ２のデータ処理システムをベースにした画像データ処理システムの開発を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Alignment determination of the Hayabusa2 laser altimeter (LIDAR) (2021)
  • 著者名/発表者名: Noda Hirotomo、Senshu Hiroki、Matsumoto Koji、Namiki Noriyuki、Mizuno Takahide、Sugita Seiji et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: Online
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01342-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ballistic deployment of the Hayabusa2 artificial landmarks in the microgravity environment of Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Ogawa Naoko、... Sugita Seiji、Watanabe Sei-ichiro、Tsuda Yuichi
  • 雑誌名: Icarus 巻: 358 ページ: 114220～114220
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114220
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral characterization of the craters of Ryugu as observed by the NIRS3 instrument on-board Hayabusa2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Riu Lucie、Pilorget C?dric、Milliken Ralph、Kitazato Kohei、Nakamura Tomoki、Cho Yuichiro、Matsuoka Moe、Sugita Seiji、Abe Masanao、Matsuura Shuji、Ohtake Makiko、Kameda Shingo、Sakatani Naoya、Tatsumi Eri、Yokota Yasuhiro、Iwata Takahiro
  • 雑誌名: Icarus 巻: 357 ページ: 114253～114253
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114253
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitazato K.、Milliken R. E.、... Sugita S.、Honda R.、Morota T.、... Cho Y.、Yoshioka K. et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 246～250
  • DOI: 10.1038/s41550-020-01271-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simulation of Seismic Wave Propagation on Asteroid Ryugu Induced by The Impact Experiment of The Hayabusa2 Mission: Limited Mass Transport by Low Yield Strength of Porous Regolith (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama G.、Kawamura T.、Namiki N.、Fernando B.、Leng K.、Onodera K.、Sugita S et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 126 ページ: Online
  • DOI: 10.1029/2020JE006594
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Crater depth-to-diameter ratios on asteroid 162173 Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rina、Hirata Naoyuki、Hirata Naru、Shimaki Yuri、Nishikawa Naoki、Tanaka Sayuri、Sugiyama Takaaki、Morota Tomokatsu、Sugita Seiji et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 354 ページ: 114016～114016
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental study concerning the oblique impact of low- and high-density projectiles on sedimentary rocks (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Ayako I.、Fujita Yoichi、Harada Shunya、Kiuchi Masato、Koumoto Yasunari、Matsumoto Eri、Omura Tomomi、Shigaki Sae、Taguchi Erine、Tsujido Sayaka、Kurosawa Kosuke、Hasegawa Sunao、Hirai Takayuki、Tabata Makoto、Tamura Hideki、Kadono Toshihiko、Nakamura Akiko M.、Arakawa Masahiko、Sugita Seiji、Ishibashi Ko
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 195 ページ: 105141～105141
  • DOI: 10.1016/j.pss.2020.105141
  • 査読あり
• [雑誌論文] An artificial impact on the asteroid (162173) Ryugu formed a crater in the gravity-dominated regime (2020)
  • 著者名/発表者名: Arakawa M.、Saiki T.、Wada K.、Ogawa K.、Kadono T.、Shirai K.、Sawada H.、Ishibashi K.、Honda R.、Sakatani N.、Iijima Y.、Okamoto C.、Yano H.、Takagi Y.、Hayakawa M.、Michel P.、Jutzi M.、Shimaki Y.、Kimura S.、Mimasu Y.、Toda T.、Imamura H.、Nakazawa S.、Hayakawa H.、Sugita S.、Morota T.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 67～71
  • DOI: 10.1126/science.aaz1701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly porous nature of a primitive asteroid revealed by thermal imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Okada Tatsuaki、Fukuhara Tetsuya、Tanaka Satoshi、Taguchi Makoto、Arai Takehiko、Senshu Hiroki、Sakatani Naoya、Shimaki Yuri、20 coauthors、Sugita Seiji et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 579 ページ: 518～522
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2102-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface evolution (2020)
  • 著者名/発表者名: Morota T.、Sugita S.、Cho Y.、Kanamaru M.、Tatsumi E.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 654～659
  • DOI: 10.1126/science.aaz6306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hayabusa2's kinetic impact experiment: Operational planning and results (2020)
  • 著者名/発表者名: Saiki Takanao、Takei Yuto、Mimasu Yuya、Sawada Hirotaka、Ogawa Naoko、Ono Go、Yoshikawa Kent、Terui Fuyuto、Arakawa Masahiko、Sugita Seiji、Watanabe Sei-ichiro、Yoshikawa Makoto、Nakazawa Satoru、Tsuda Yuichi
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: 175 ページ: 362～374
  • DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.05.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermophysical properties of the surface of asteroid 162173 Ryugu: Infrared observations and thermal inertia mapping (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimaki Yuri、Senshu Hiroki、Sakatani Naoya、Okada Tatsuaki、Fukuhara Tetsuya、Tanaka Satoshi、Taguchi Makoto、Arai Takehiko、Demura Hirohide、Ogawa Yoshiko、Suko Kentaro、Sekiguchi Tomohiko、10 coauthors、Sugita Seiji、et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 348 ページ: 113835～113835
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global photometric properties of (162173) Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi E.、Domingue D.、Schroeder S.、23 coauthors.、Sugita S.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 639 ページ: A83～A83
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201937096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-driven evolution of asteroids' top-shapes at fast and slow spins seen from (101955) Bennu and (162173) Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi Masatoshi、Nakano Ryota、Tatsumi Eri、Walsh Kevin J.、Barnouin Olivier S.、Michel Patrick、Hartzell Christine M.、Britt Daniel T.、Sugita Seiji、Watanabe Sei-ichiro、Bottke William F.、Scheeres Daniel J.、Ballouz Ronald-Louis、Cho Yuichiro、Morota Tomokatsu、Howell Ellen S.、Lauretta Dante S.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 352 ページ: 113946～113946
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113946
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact Experiment on Asteroid (162173) Ryugu: Structure beneath the Impact Point Revealed by In Situ Observations of the Ejecta Curtain (2020)
  • 著者名/発表者名: Kadono Toshihiko、Arakawa Masahiko、Honda Rie、Ishibashi Ko、Ogawa Kazunori、Sakatani Naoya、Sawada Hirotaka、Shimaki Yuri、Shirai Kei、Sugita Seiji、Wada Koji
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 ページ: L22～L22
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aba949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ne-Ar separation using a permeable membrane to measure Ne isotopes for future planetary explorations (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura Yayoi N.、Okuno Mamoru、Cho Yuichiro、Yoshioka Kazuo、Sugita Seiji
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 193 ページ: 105046～105046
  • DOI: 10.1016/j.pss.2020.105046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Reconstruction of the Hayabusa2 Precision Landing on Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Terui Fuyuto、Ogawa Naoko、Saiki Takanao、Ono Go、Yoshikawa Kent、Takei Yuto、Mimasu Yuya、Ikeda Hitoshi、Sawada Hirotaka、Wal Stefaan Van、Sugita Seiji、Watanabe Sei-ichiro、Tsuda Yuichi
  • 雑誌名: Journal of Spacecraft and Rockets 巻: 57 ページ: 1033～1060
  • DOI: 10.2514/1.A34683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collisional history of Ryugu’s parent body from bright surface boulders (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi E.、Sugimoto C.、Riu L.、Sugita S.、et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 39～45
  • DOI: 10.1038/s41550-020-1179-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hayabusa2 Landing Site Selection: Surface Topography of Ryugu and Touchdown Safety (2020)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Watanabe Sei-ichiro、Saiki Takanao、Yabuta Hikaru、Sugita Seiji、et al.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 116
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00737-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations in color and reflectance on the surface of asteroid (101955) Bennu (2020)
  • 著者名/発表者名: DellaGiustina D. N.、Burke K. N.、Walsh K. J.、Smith P. H.、Golish D. R.、Bierhaus E. B.、Ballouz R.-L.、Becker T. L.、Campins H.、Tatsumi E.、Yumoto K.、Sugita S.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 370 ページ: eabc3660
  • DOI: 10.1126/science.abc3660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macroporosity and Grain Density of Rubble Pile Asteroid (162173) Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Grott Matthias、Biele Jens、Michel Patrick、Sugita Seiji、Schr?der Stefan、Sakatani Naoya、Neumann Wladimir、Kameda Shingo、Michikami Tatsuhiro、Honda Chikatoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 125 ページ: e2020JE006519
  • DOI: 10.1029/2020JE006519
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mission Status of Hayabusa2, Science Highlights, and Outlook for Sample Analyses (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugita, S. R. Honda, T. Morota, S. Kameda, E. Tatsumi, S. Tachibana, K. Kitazato, T. Okada, N. Namiki, M. Arakawa, P. Michel, D. Domingue, S. Tanaka, M. Yoshikawa, S. Watanabe, and Y. Tsuda
  • 学会等名: European Planetary Science Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hayabusa missions (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Sugita
  • 学会等名: International Space Station Institute Colloquium serie: “The Game changers”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Collisional and Thermal Evolution of Ryugu's Parent Body Inferred from Bright Boulders (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugita, S., C. Sugimoto, E. Tatsumi, Y. Yokota, T. Morota, R. Honda, S. Kameda, Y. Cho, K. Yoshioka, H. Sawada, N. Sakatani, M. Hayakawa, M. Matsuoka, M. Yamada, T. Kouyama, H. Suzuki, C. Honda, K. Ogawa, ONC team
  • 学会等名: 52th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会