Archive for the ‘Space Exploration’ category

Breaking News:アメリカ国家偵察局がNASAに監視衛星のスペアを供与

2012年6月5日、アメリカ国家偵察局がNASAに2機分の監視衛星のスペアをNASAに供与するというニュースが流れてきました。これは4日付けのWashinton PostとNewYork Timesが報じたもので、これを受けてNASAが記者会見を開いたようです。

2紙の記事、およびNASA WatchのTwitterアカウント @NASAWatchでの記者会見の内容をざっくりまとめるとこんな感じ。

  • アメリカ国家偵察局がNASAに2機分の監視衛星のスペアを供与
  • 供与されるのは主鏡と副鏡、鏡筒、ラジエーターなど
  • カメラなどの観測機器、ソーラーパネルや姿勢制御装置などは含まれていない
  • 主鏡直径2.4-meter、ハッブル宇宙望遠鏡の100倍の視野
  • 主鏡はハッブルより軽く、焦点距離はより短い。全体の大きさはハッブルの半分
  • 現在は製造された工場に保管されている
  • 現時点ではNASAではこの件についてはまだ予算化されてない
  • 打ち上げにはアトラスVやファルコン9のような大きなフェアリングを持った打ち上げ機が必要
  • 望遠鏡と通信するための地上施設も必要
  • 計画中のWide Field Infrared Survey Telescope: WFIRSTに使えるかもしれない

WFIRSTは2024年に打ち上げが計画されているダークエナジーや系外惑星の観測を目的とした広視野宇宙望遠鏡。全米評議会(United States National Research Council)で次の10年のトッププライオリティプロジェクトに選出されています。もしこのNROから供与された望遠鏡が使えればもっと早く観測に入れるかもしれないとのこと。

どうやら、この件は2012年6月4-7の日程で行われているNational Academyの天文学・宇宙物理学の委員会で公表されたもののようです。
ref. BPA: Board on Physics and Astronomy

ページ最下段からリンクされた資料のうち “New Developments in Astronomy and Astrophysics”と”Implication of New Developments for the Astronomy and Astrophysics Decadal Survey”が当該プロジェクト関連の資料ですね。

後者の資料中に機体と思しき写真が公開されています。機密が解除されたという割にはあちこち黒塗りですが、確かにハッブルに似た、より全長の短い機体が写っています。

Wikipediaから取得(当該資料から転載されたもの)/Public Domain

識者によれば、おそらくこれはKH-11 Kennan のものだろうとのこと。KH-11は70年代に開発されたキーホールシリーズの一つ、センチメートルオーダーの解像度を持つといわれるスパイ衛星です。


さて、ここからは筆者の推測です(鵜呑みにしちゃダメですよ)。

最大の問題は予算ですね。この緊縮財政のおり、開発費が押さえられるとはいえもう一機宇宙望遠鏡を飛ばすとなるとそれなりの予算が必要です。打ち上げ費用も必要ですし、運用体制も整えなければなりません。供与されるのは筐体と鏡だけですから、使えるものにするためにはさらに開発が必要です。そんな予算どこにあるの?というお話。

WFIRSTプロジェクトで使えるかもという話ですが、WFIRSTは全米研究評議会でトッププライオリティに上げられているとはいえ、当然まだ開発については予算化はされていません。鏡もらったから作るね、とはいかないはずです。

NASAはジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の打ち上げを2018年に予定しています。宇宙科学系の予算がかなりそっちに割かれていることを考えると、新たにもう一つ宇宙望遠鏡を上げるというのは予算面での風当たりも強そうです。スケジュールが伸びに伸びてキャンセルの瀬戸際までいってようやく復活したJWSTの予算が切られるなんてことにならないといいんですが…

ちなみに、今回供与された望遠鏡は、広視野の可視光/近赤外線望遠鏡です。サーベイ観測とよばれる広い範囲を観測して面白そうな天体を見つけたり、たくさんの天体をいっぺんに観測して統計的なデータを取ったりといった分野で威力を発揮するはず。その意味では口径の大きな高分解能の望遠鏡で狭い領域を詳しく観測することを目指すJWSTとは相補的な関係です。必ずしもどちらかがあれば、どちらかはいらない、という類のものではないはず。

もう一つの問題は、これがまだ議会の承認を得ていないということ。NASAは国家機関ですから議会の承認なしでは動けません。あげるといわれて、じゃあもらいます、とはいかないはず。宇宙開発に予算を割くことに反対する立場から見れば、議会の承認も得ずに何勝手なことをやってるんだ、というところでしょう。まだ黒塗りの画像が上がってくるところを見ても、安全保障上の問題が全てクリアにはなっていないような印象を受けます。どう転ぶにしてもあちこちに波紋を呼びそうですね。

Referance

日本の宇宙開発を変えた一台のキーボード

はやぶさの帰還からちょうど1年たった2011年6月13日、東京国際フォーラムにて、20世紀FOX映画『はやぶさ』の公開を記念したプレスイベントと、期間限定の情報施設「はやぶさi」の内覧会が行われました。

プレスイベントや展示の内容は各メディアやブログですでにたくさん紹介されていますので、ここではちょっと違う話をしましょう。ご紹介したいのは、この「はやぶさi」の展示品の一つです。

はやぶさiの片隅に一台のキーボードが飾られています。栄養ドリンクの箱に支えられた古びたキーボード。始めて見る人は、なんでこんなところにキーボードが?と思うかも知れません。でも実はこれは日本の宇宙開発の歴史に残るキーボードなんです。

名前のラベルからもわかるように、これは当時カメラチーム/広報担当だった寺薗淳也先生が所有されていたもの。「はやぶさ」が小惑星イトカワにタッチダウンしたあの夜、運用室からブログのリアルタイム更新をしていたキーボードです。もちろん当時使われていた本物です。

覚えている人もいるかも知れません。タッチダウンの夜、運用室の様子はネット上にストリーミング配信され、ブログに逐一はやぶさの現状がアップデートされていきました。どんどん近づいていくはやぶさとの距離、運用室のテーブルの上に増えていく栄養ドリンク、タッチダウン、的川先生が配信画面に向けて立てた親指、その後の「セーフホールドモード」の報、… 画面のこちら側の我々は、中継の画面に動きがあるたび、ブログの更新があるたびに、文字通り手に汗を握って推移を見守っていました。

このイトカワへの着陸に先立つ2004年5月はやぶさの地球スィングバイの時にも、中継こそなかったものの、はやぶさが撮影した地球の画像がほとんどタイムラグなしでWebサイトに掲載されていました。いままさにクリティカルな運用を行っているその現場から映像と情報がリアルタイムで届けられる、日本の宇宙開発でこんなことをやったのは、知る限り「はやぶさ」プロジェクトが初めてです。

この中継を担っていたのが、寺薗淳也・齋藤潤先生をはじめとした「はやぶさ」の広報チームでした。最初は内部でも難色を示す声もあったようです。そりゃそうでしょう。何かトラブルがあれば、それがそのまま流れるわけですから… そして残念なことにそれは現実のものとなりました。その経緯はここで詳しく述べるまでもないでしょう。

工学的な偉業として語られる「はやぶさ」ですが、その広報のアクティブさ、自由さはそれまでの日本の宇宙開発の広報を知る人にとっては驚異的な出来事でした。「はやぶさ君の冒険日誌」、「今週のはやぶさ君」、帰還特設サイトTwitterでの情報発信… その広がりとスピードは枚挙にいとまがありません。そしてこの広報スタイルは、あかつき、イカロスチームに継承され、宇宙科学研究所のひいてはJAXAのスタンダードとなりつつあります。

もしあの時、広報チームがこれまで通りのニュースリリースと記者会見による広報活動だけをしていたら、最終的に「はやぶさ」がこれほどまでに人々の関心を引いていたでしょうか?確かに、はやぶさプロジェクトはまれに見るほどドラマティックなミッションでしたし、素晴らしい成果を残しました。でも、それを伝える広報チームの活躍が無ければ、その物語が我々の元にとどくことは無かったのではないかと思います。

先に行われた映画の記者会見の中でJAXA名誉教授の的川泰宣先生がこういうコメントをされていました。

かつてアポロの月への着陸を見守った子供たちがアポロ世代となって、宇宙開発の一翼を担ったように、いま確実に『はやぶさ世代』と言える子供たちが育ちつつある。

テレビ番組や書籍が次々と作られ、今回の記者会見が行われた「はやぶさ」をはじめとして現在複数の映画の企画が進行中です。そして、期間限定とはいえ「はやぶさi」という専用の展示施設まで作られました。こんな探査機は世界中を探してもほかに例がありません。

もし、東京有楽町の「はやぶさi」に行く機会があったら、せひこのキーボードを探してみてください。大丈夫、とても目立つ場所に置いてあります。そうしたら、ちょっと周りを見渡してみてください。このキーボードの上で始まったことが、とうとうこんなところまでやってきました。

Hayabusa Information Center

これは世界に誇るべき、はやぶさプロジェクトのもう一つの成果です。

Reference

ref. はやぶさi – HAYABUSA INFORMATION CENTER

ref. Hayabusa Live » Archive

ref. 青春の方眼紙: 関係者からのメッセージ│はやぶさ、地球へ! 帰還カウントダウン

20世紀FOX 『はやぶさ』 & 「はやぶさi」関連情報

ref. 映画『はやぶさ』公式サイト 10.1 ROADSHOW

ref. 20世紀フォックス主催「はやぶさ」帰還1周年記念イベント速記(未編集につき注意) | 人生ご縁となりゆきで

ref. 文系宇宙工学研究所 「はやぶさ」帰還1周年イベント&はやぶさi

ref. 映画/竹内結子 専門用語に脱帽? 「宇宙って広いんだな」 – cinemacafe.net

ref. 「はやぶさ」の帰還一周年! 記念イベントに映画主演の竹内結子さんが登場- エキサイトニュース

 

Day of Remembrance

1967年1月27日アポロ1号、1986年1月28日スペースシャトル・チャレンジャー、2003年2月1日スペースシャトル・コロンビア、なぜかアメリカの有人宇宙開発の重大事故はこの時期に集中しています。

NASAでは、スペースシャトル・チャレンジャーの事故が起きた今日1月28日を「Day of Remembrance」として、事故で亡くなった宇宙飛行士たちを記念する日としています。

上記3つの事故だけでなく、これまでミッション中に亡くなった宇宙飛行士は18人、テスト中/訓練中に亡くなった宇宙飛行士は12人います。ここに謹んで哀悼の意を表したいと思います。

1961年3月23日 減圧訓練中の火事

  • ヴァレンティン・ボンダレンコ(Valentin Bondarenko) – ソビエト連邦

1964年10月31日 訓練機が墜落

  • セオドア・フレーマン(Theodore Freeman)- アメリカ合衆国

1966年2月28日 訓練機が墜落

  • チャールズ・バセット(Charles Bassett)- アメリカ合衆国
  • エリオット・シー(Elliot See)- アメリカ合衆国

1967年1月27日 アポロ1号 打ち上げリハーサル中に火災

  • ロジャー・チャフィー(Roger Chaffee)- アメリカ合衆国
  • ガス・グリソム(Gus Grissom)- アメリカ合衆国
  • エドワード・ホワイト(Edward White II)- アメリカ合衆国

1967年4月24日 ソユーズ1号 帰還時にパラシュートが開かず

  • ウラジミール・コマロフ (Vladimir Komarov) – ソビエト連邦

1967年10月5日 訓練機が墜落

  • クリフトン・ウィリアムズ(Clifton “C.C.” Williams)- アメリカ合衆国

1968年3月27日 訓練機が墜落

  • ユーリ・ガガーリン(Yuri Gagarin)- ソビエト連邦

1971年6月30日  ソユーズ11号 帰還時の減圧事故

  • ゲオルギー・ドブロボルスキー(Georgi Dobrovolski) – ソビエト連邦
  • ビクトル・パツァーエフ(Viktor Patsayev) – ソビエト連邦
  • ウラディスラフ・ボルコフ(Vladislav Volkov) – ソビエト連邦

1986年1月28日  スペースシャトル・チャレンジャー STS-51-L 打ち上げ時に爆発

  • グレッグ・ジャービス(Greg Jarvis) – アメリカ合衆国
  • クリスタ・マコーリフ(Christa McAuliffe)  – アメリカ合衆国
  • ロナルド・マクナイア(Ronald McNair)  – アメリカ合衆国
  • エリソン・オニヅカ(Ellison Onizuka)  – アメリカ合衆国
  • ジュディス・レズニック(Judith Resnik)  – アメリカ合衆国
  • マイケル・J・スミス(Michael J. Smith)  – アメリカ合衆国
  • ディック・スコビー(Dick Scobee)  – アメリカ合衆国

1993年7月11日 救難訓練中に水死

  • セルゲイ・ヴォゾヴィコフ(Sergei Vozovikov)- ロシア

2003年2月1日  スペースシャトル・コロンビア STS-107 帰還時に空中分解

  • マイケル・アンダーソン(Michael P. Anderson) – アメリカ合衆国
  • デイビッド・ブラウン(David M. Brown) – アメリカ合衆国
  • ローレル・クラーク(Laurel B. Clark) – アメリカ合衆国
  • カルパナ・チャウラ(Kalpana Chawla) – アメリカ合衆国
  • リック・ハズバンド(Rick D. Husband) – アメリカ合衆国
  • ウィリアム・マッコール(William McCool) – アメリカ合衆国
  • イアン・ラモン(Ilan Ramon) – イスラエル

2014年10月31日 スペースシップ2 VSSエンタープライズ テスト中に空中分解

  • マイケル・アルズベリー(Michael Alsbury) – アメリカ合衆国

Reference

NASA – Day of Remembrance

List of spaceflight-related accidents and incidents – Wikipedia, the free encyclopedia

天空の8の字 – 準天頂衛星「みちびき」の軌道

2010年9月11日、種子島宇宙センターから、日本初の測位衛星「みちびき」が打ち上げられました。みちびきはGPSを補間する衛星で、現在 数十mの誤差があるGPSの測定精度を1m以下まで高めたり、GPSの影になりやすいビルの間や山間部で位置測定をするための実験などを行います。

みちびきは長時間日本の上空に留まる準天頂軌道と呼ばれる特殊な軌道を描きます。日本の上空を通る準天頂軌道は、ちょうど静止軌道を41度傾けて、ちょっと引き伸ばして、ちょっとずらしたような形。こんな感じです。

 

赤い線がみちびき、青い線が静止軌道です(この図は模式的なものです。必ずしも正確な形や比率を表してはいません)。

赤道上の静止衛星は23時間56分で地球を一周します。おなじように、みちびきの軌道も23時間56分で一周です。これは、地球が一回自転するのにかかる時間と同じ。このため、静止衛星はあたかも赤道上の一点に留まっているように見えます。では、みちびきはどうなるでしょうか?単純に考えると、南北を23時間56分で往復しそうな気がしますが、そうはなりません。

Image : GoogleSatTrack / Google

これがみちびきの一日の動きを地球の表面に描いたもの。みちびきは地図の上で非対称の8の字を描きます。なぜ、こんな形になるんでしょうか?理由は2つ。一つはみちびきの軌道が傾いていること、もう一つは楕円軌道を描いていることです。前者で軌道が8の字になり、後者で8の字が非対称に歪みます。

軌道が8の字を描く理由 – 軌道の傾き

まずは8の字になる理由からいきましょう。みちびきは地球を一周する間に南北を往復しますが、それと同時に東西に自転から遅れたり進んだりします。自転から 遅れる→進む→遅れる→進む→遅れるで23時間56分。これと南北の動きが組み合わさると、きれいな8の字になるんです。ではなぜ衛星が地球の動きから進んだり遅れたりするのか?

話を分かりやすくするために、みちびきが円軌道を描いていることにします。この場合、軌道は静止衛星の軌道を傾けたのと同じ軌道になります。みちびきの通り道を地球に投影するとこんな感じ。先ほどと同じく、赤い円がみちびき、青い円が静止軌道=赤道です。

さて、まず地面の動くスピードを考えます。地球は球をしているので、緯度によって一周するのに必要な距離(=経度の線の長さ)が違います。赤道は一周約4万キロありますが、 日本のあたり、緯度35度付近だと、ぐるりは3万3千キロぐらいしかありません。ということは、地面が1時間あたりに進む距離は赤道から離れれば離れるほど遅くなる、ということです。

次は衛星の動きを考えましょう。赤道を横切る時、経度の線(ここでは赤道です)と衛星の進む角度の差は一番大きくなります。ということは、衛星の東西方向の動きは一番小さくなるということです。逆に衛星の緯度が一番高いところでは、ほとんど赤道と平行に動きますから、衛星の東西の動きは一番大きくなります。

ここまでの話を図にまとめると、こんな感じ。

地表は緯度が高くなるほど遅くなり、衛星は緯度が高くなるほど東西方向の動きが速くなる… さて、2つの動きをあわせてみます。ちょっとややこしいですが、上の絵を見ながら動きを想像してみてください。

赤道上からスタートします。赤道の近くではみちびきは赤道に対して斜めに北へ昇っていきます。このあたりでは衛星より地面の方が早いので、衛星は地面に対して徐々に遅れていきます。

赤道上では、地表の速度は時速1673.6km/h、対するみちびきの東西方向の動きは1183.4km/h。

緯度が高くなるにしたがって地面はどんどん遅くなり、衛星は経度の線と平行に近づいて地面に対してどんどん速くなります。ある時点で、地面より衛星のほうが速くなって、衛星は徐々に遅れを取り戻し始めます。そして最高地点で地表を追い抜きます。

最高地点では、地表の速度は、時速1371.1km/h、対するみちびきは1673.6km/h (この値はみちびきが円軌道を描いていると考えたときの数字であることに注意してください。後述しますが、実際にはもう少し遅くなります)。

さて、今度は衛星は南へと下りながら、さっきとは逆のプロセスを繰り返します。緯度が下がるにしたがって、徐々に衛星の東西方向の動きが遅くなり、逆に地面はどんどん速くなります。やがて地面のほうが速くなり、衛星は地面に対して遅れ始めます。

南半球でも同じことが起こります。南に行くに従って、衛星の東西方向の動きが速く、地面が遅くなります。

これが、「みちびき」の軌道が8の字を描く理由です。ただし、軌道が傾いているだけだと、8の字は赤道をはさんで対象形になります。上で示したような非対称の8の字になるには、もう一つの要素が必要になります。

8の字が歪む理由 – 楕円軌道

さて、もう一度最初にあげたみちびきの軌道を見てください。

実際のみちびきの軌道は赤道をはさんだ対称形ではなく、北の方が小さく南が大きな非対称の8の字になっています。これはどうしてでしょうか?これは、みちびきの軌道が円ではなく、楕円をしていることと関係しています。

楕円軌道を巡る衛星の速度は一定ではありません。中心の星に近いところでは速く、遠いところでは遅くなります。

これは高校の地学の授業を受けた人なら知っているはず。そう、有名なケプラーの第2法則です。言葉で書けば「楕円軌道を描く天体が単位時間当たりに描く扇形の面積は同じ」 というもの。上の図でいえば2つの赤い扇形の面積が同じなら、矢印の長さを通り過ぎる時間も同じ、ということになります。中心の星から離れて扇形が細長くなれば、弧の長さは短くなり、速度は遅くなります。逆に中心の星に近づいて扇形が太くなれば、弧の長さは長くなり、速度は速くなります。

みちびきの場合、なるべく長い時間日本の近くに留まるために、楕円の一番地球から遠くなる部分が一番北に来るようになっています。つまり、地上から見ると北に行くほど衛星の動きが遅く、南にいくほど速くなる、ということです。

さて、これを上の軌道が傾いていることによる効果とあわせて考えてみましょう。さきほど、軌道が斜めになっていることにより、緯度が高くなるほど衛星の東西方向の動きは速く、地表は遅くなると書きました。当然、地表の速さは変わりません。楕円軌道の効果は、北半球では衛星の動きをキャンセルして小さくする方向に、南半球ではより大きくする方向に働きます。

つまり、楕円軌道を描いていることで、8の字の上の丸は小さく、下の丸は大きくなるということです。これがみちびきの軌道があんな形をしている理由です。

 

image: Starlit Night

これは、東経135.00、北緯36.66の地点、日本の子午線上にある明石市立天文科学館から見たみちびきの軌道。赤いドットはほぼ一定の時間ごとについています。

みちびきの場合は、8の字の上の小さい円を廻るのに約8時間かかります。もし、同じ軌道に3機衛星を置いて順々にこの小さい円に入るようにしてあげれば、 24時間常に少なくとも1機の衛星がこの小さい円の中にいる、という状態を作ることができます。これが準天頂衛星のしくみ。日本の真上には静止衛星を置く ことは出来ませんが(静止衛星を置けるのは赤道の上だけです)、日本の上空に長く留まる衛星を複数上げてあげれば、あたかも一つの衛星がずーっと日本の上空で 円を描いているように見せかけることが出来る、というわけです。

Referance