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MINERVA (小惑星探査用マイクロナノ実験ロボット車両) は、小惑星表面の探査を目的として日本の宇宙機関JAXAが開発した一連のローバーです。最初の MINERVA ははやぶさミッションの一部であり、MINERVA-II ははやぶさ2の 3 台のローバーのシリーズです。2005 年 11 月 12 日、MINERVA ローバーは小惑星25143 イトカワへの着陸を目的としてはやぶさ探査機から展開されました。しかし、MINERVA が小惑星を避けて太陽中心軌道に乗ってしまったため、着陸は失敗しました。2018 年 9 月 21 日、最初の 2 台の MINERVA-II ローバーが小惑星162173 リュウグウへの着陸に成功しました。[1] 3台目のMINERVA-IIローバーははやぶさ2探査機から切り離される前に故障したが、2019年10月2日に切り離され、数日後に小惑星に衝突する前に重力測定を行った。
概要
小惑星サンプルリターン計画MUSES-Cの承認を受けて、小惑星探査機に搭載するローバーが提案され、1997年にMINERVAの開発が開始された。2003年2月に完成したMINERVAは日本初の宇宙ローバーであり、世界初の小惑星ローバーとなった。[2]
2003年5月9日、ミネルバを搭載したMUSES-C探査機が鹿児島宇宙センターから打ち上げられ、 「はやぶさ」と名付けられた。はやぶさは2005年9月12日に目標の小惑星イトカワ25143に到着した。2か月に及ぶ観測期間の後、はやぶさは小惑星着陸に備えて降下リハーサルを開始した。11月12日、ミネルバははやぶさから分離されイトカワに向かったが、落下は失敗し、ミネルバは太陽中心軌道上の最小の人工物となった。[3] [4]分離後、ミネルバは18時間通信を続け、データを母船に送信した。[4]
はやぶさが地球に帰還した後、後継プロジェクトであるはやぶさ2が開始され、このプロジェクトにもローバーが含まれていた。[5] MINERVAは初代はやぶさではオプションとして扱われていたが、MINERVA-IIははやぶさ2の公称ペイロードの一部となった。[6] 2014年12月3日に打ち上げられたはやぶさ2は、2018年6月27日に小惑星リュウグウ162173に到着した。2台の同一のローバーで構成されるMINERVA-II-1は、 9月21日にはやぶさ2から展開された。両方のローバーはリュウグウの表面に到達し、小惑星の表面を走行した史上初の探査機となった。JAXAは、ローバーがそれぞれHIBOU（旧称ローバー1A）、OWL（旧称ローバー1B）と命名されたと発表した。
MINERVA-II-2の2回目のローバー展開は、2019年10月2日16:38 UTCに行われました。[7]ローバー2またはMINERVA-II-2として知られるこのローバーは展開前に故障しましたが、重力測定を行うためにはやぶさ2探査機から切り離されました。切り離されてから数日後の10月8日に小惑星に衝突しました。
デザイン
ミネルバ
MINERVA は、ローバー本体を含む 5 つのコンポーネントで構成されています。
- MINERVAをMUSES-Cに搭載し、分離までMINERVAに電力を供給するOME-B
- OME-C、OME-BとMUSES-Cの間のカバー
- OME-Eは母船のデータバス間の中継器である
- OME-EがMINERVAと通信するためのフラットパッチアンテナOME-Ant
これら 4 つのコンポーネントがローバー内にありました。
MINERVA自体は直径12cm、高さ10cmの16角柱で、各面に太陽電池が取り付けられている。これにより、太陽光が当たる環境であれば、どのような姿勢でも電力を確保できる。[8] [9]着陸時の衝撃緩和と太陽電池の保護のため、MINERVAの表面からは16本のピンが突き出ている。そのうち6本には温度計が内蔵されており、小惑星の地表温度を直接測定できる。[3]ピンはホップ中に摩擦を増やす手段としても機能した。[8]
電力はMINERVAの四方に取り付けられた太陽電池から供給される。[3]余剰電力は電気二重層コンデンサに蓄えられ、モーターの回転やカメラの使用など、太陽電池で発電した電力以上の電力が必要な場面で使用される。電気二重層コンデンサが機能しなくなった後も通信は可能だが、ローバーはそれ以上のホップや撮影はできなくなるため、MINERVAを静止させて小惑星の最終到達地点の表面温度を継続的に測定する運用が検討された。
MINERVA には、本体から突き出たピンに内蔵された 6 つの温度センサーのほか、外部センサーとして3 台のカメラと 6 つのフォトダイオードが搭載されていました。3 台のCCDカメラは同一で、2 台は同じ方向を向いて隣接しており、近接立体画像撮影が可能でした。これは主に小惑星表面の撮影を目的としていました。残りの 1 台のカメラは 2 台のカメラの反対側に配置され、ホップ中に小惑星を上空から撮影することが主な目的でした。
MINERVAの上面と下面にはアンテナが取り付けられており、ローバーの姿勢が変化するため、はやぶさに面した面のどちらかを使用する。MINERVAとOME-E間の通信速度は9.6kbps 、最大通信距離は20km。
MINERVAにはオンボードマイクロコンピュータが搭載されています。メインCPUマイクロプロセッサは日立のSH-3で、クロック周波数は10MHzで 、低消費電力、性能効率、信頼性に優れています。コンピュータのメモリには、2MBのRAM、512KBのROM、2MBのフラッシュROMが含まれています。[10] [11]
ミネルバ-II-1
MINERVA-II-1はJAXAと会津大学によって開発された。前身機に比べてスリムな設計で、より広い面積で小惑星表面に接触する可能性を高めている。MINERVA-II-1は前身機から大型化されたが、これはローバーの目的地である小惑星リュウグウがイトカワよりも太陽から遠いため、太陽電池面積を増やす必要があったためである。[12]リュウグウはイトカワに比べて大きいため、ローバーはより強い重力に直面することになるため、MINERVA-II-1ではより大きなDCモーターが使用されている。 [13] 2台のローバーを同時に展開することで、宇宙探査機のネットワークを実現することができる。[9] MINERVA-II-1ローバーと母船のOME-E間の最大通信速度は32kbpsである。2台のローバーはほぼ同じで、唯一の違いはいくつかの内部センサーと熱特性 である。[14]ローバー1Aは従来の多層断熱材を使用してローバーを覆い、熱の侵入を防いでいますが、ローバー1Bには熱を外部に放散するためのラジエーターが装備されています。[15]
ミネルバ-II-2
JAXA/ ISASが開発した他の3台のMINERVA（はやぶさに1台、はやぶさ2に2台）とは異なり、MINERVA-II-2は日本の大学のコンソーシアムによって開発され、大きく異なる移動方法を採用しています。MINERVA-II-2の主な目的は、重力加速度が極めて小さい環境でのナビゲーションを検証することです。[16]このローバーは、大学コミュニティを対象とした「アウトリーチペイロード」として実現されました。[12]各大学の責任は次のとおりです。[16]
- 東北大学はローバー2の全体管理を担当し、微小振動を利用したマイクロホップ型移動機構を開発した。
- 山形大学、バイメタルを用いた環境駆動型移動機構を開発
- 東京電機大学、永久磁石を利用した内部衝撃型移動機構を開発
- 大阪大学は板バネを用いた弾性エネルギー解放型移動機構を開発
- 東京理科大学が探査機の搭載カメラを開発した
操作と着陸
ミネルバ（はやぶさ）
ミネルバは、はやぶさによる3回目の着陸リハーサル中に展開された。2005年11月12日6:07:38 UTCに、地球からミネルバを展開するコマンドが送信された。[3]しかし、ミネルバ展開コマンドの前に、はやぶさに高度を上げるよう指示するコマンドが誤って送信された。ミネルバは6:24 UTCに展開されたが、25143イトカワまでの距離は200mで、はやぶさは小惑星から毎秒約15cmの速度で上昇していた。ミネルバ展開の212秒後にはやぶさが撮影した画像には、ミネルバと、同じく展開されたローバーのカバーであるOME-Cの両方が写っている。
ミネルバが撮影した画像のうち、送信されたのははやぶさの太陽電池パネルの写真1枚のみであった。[3]はやぶさから分離した後、ミネルバとの通信は18時間続いた。
ミネルバII（はやぶさ2）
はやぶさ2は2018年7月27日に小惑星リュウグウ162173に到着した。探査機はリュウグウの北半球にMINERVA-II-1と呼ばれる2台のローバーを放出した。このプロセスは完全に自律的に行われ、前任者を破滅に導いたエラーの再発を防ぐ対策となった。[15] MINERVA-II-1ローバーの着陸地点はトリトニスと名付けられた。[17] 2台のローバーのうち、HIBOU（別名ローバー1A）は展開直後にはやぶさ2の画像を撮影した。OWL（別名ローバー1B）はリュウグウからの動画を撮影することに成功した。 [18] MINERVA-II-1は小惑星の表面で画像を撮影し、移動した最初の探査機となった。ミッションを完了した後、2台のローバーは小惑星の表面に留まる予定である。
ミネルバ-II-2
MINERVA-II-2ローバー（別名ローバー2）は展開前に故障した。しかし、2019年10月2日にリュウグウ周回軌道上に展開され、重力測定を行った。はやぶさ2から切り離された後、10月8日に小惑星に衝突した。
参照
参考文献
- ^ 彼らは成功した！日本の2台のホッピングローバーが小惑星リュウグウへの着陸に成功。メーガン・バーテルズ、Space.com。2018年9月22日。
- ^ 吉光、哲夫 (2005年1月18日)。 「日本講演の惑星探査ローバ（rover）は小惑星表面を探査するか?」 （日本語で）。宇宙科学研究所。2018年10月19日に取得。
- ^ abcde 吉光 哲夫; 久保田 隆; 中谷 一郎. 「小型人工太陽衛星となったミネルバローバー」.ユタ州立大学. 2018年10月18日閲覧。
- ^ ab 吉光哲夫. 「私たちの労働の成果を心待ちにしています」. JAXA . 2018年10月17日閲覧。
- ^ 吉光 哲夫; 久保田 隆; 安達 正; 黒田 洋二 (2012). 「小型太陽系天体向けホッピングローバーの先進ロボットシステム」(PDF)。国際宇宙における人工知能、ロボティクス、オートメーションに関するシンポジウム。S2CID 16105096。 2018年10月19日時点の オリジナル(PDF)からアーカイブ。2018年10月19日閲覧。
- ^ 津田裕一 (2014). 『工学技術としてのはやぶさ2』日本惑星協会。 2018-10-20 のオリジナルからアーカイブ。2018年10月19日に取得。
- ^ @haya2e_jaxa (2019年10月2日). 「【MINERVA-II2】MINERVA-II2は、本日（10/3）01:38（日本時間）に分離したことが確認されました。分離時刻は00:57（日本時間）でした…」（ツイート）– Twitter経由。
- ^ ab 吉光、哲夫;窪田隆史 (2003 年 6 月) 「新しきチャレンジ 世界初小惑星探査ローバ『MINERVA』」（PDF）宇宙科学研究所。2018年10月17日に取得。
- ^ ab 吉光哲夫; 久保田隆司 (2011年1月5日). 「小惑星探査機「はやぶさ2」におけるMINERVA-IIローバーの現状」(PDF) (日本語). JAXA . 2013年12月10日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。 2018年10月18日閲覧。
- ^ 「小型人工太陽衛星となったMINERVAローバー」。AIAA/USU小型衛星会議。2006年。 2019年6月27日閲覧。
- ^ 「独自アーキテクチャの32ビットRISCマイクロプロセッサ/コントローラ（日立）」(PDF)半導体歴史博物館2019年6月27日閲覧。
- ^ ab 岡田達明;出村裕英；平田、奈留。久保田 崇；吉光、哲夫。他。 (2011 年 1 月 5 日)。 「はやぶさ２着陸探査による小惑星表面の科学観測」（PDF）。JAXA。2013 年 12 月 10 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2018年10月18日に取得。
- ^ 大塚実 (2016年3月28日). 「車輪なしでどうやって移動する？ローバー「ミネルバ２」の仕組み(後編)」。MONOist (日本語) 。2018年10月19日に取得。
- ^ 吉光、哲夫;久保田 崇；富木篤史（2015年1月6日）。 「はやぶさ2ミッションにおけるMINERVA-IIペイロード」。第15回宇宙科学シンポジウム予稿集。JAXA 。2018年10月19日に取得。
- ^ ab 「大学コンソーシアムが開発した小型表面探査ロボット（MINERVA-II-2）が「はやぶさ２」に搭載され、小惑星に向けて飛び立ちます。」(PDF) (プレスリリース)東北大学。 2014 年 11 月 21 日。2018 年10 月 5 日に取得。
- ^ 「MINERVA-II1着陸地点の名称の訂正について」JAXA 2019年2月4日2019年2月10日閲覧。
- ^ 「MINERVA-II1: リュウグウ表面からの画像」JAXA 2018年9月27日2018年10月20日閲覧。
外部リンク
- 小型ローバーMINERVA- II
- 小型探査ローバーMINERVA-II1、ついに小惑星に着陸
- はやぶさ2 3Dモデル、朝日新聞社