小惑星探査機「はやぶさ2」の記者説明会(低高度降下観測運用PPTD-TM1の結果)

小惑星探査機「はやぶさ2」は、引き続き小惑星Ryugu(リュウグウ)の観測活動を実施しています。

今回の説明会では5月14日から16日にかけて実施した低高度降下観測運用について説明を行う予定です。

日時

  • 2019年5月22日(水)15:00~16:00

登壇者

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(image credit:JAXA

はやぶさ2」プロジェクトチーム

(左から津田氏、吉川氏)

中継録画

配付資料

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本日の内容

(吉川氏より)

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目次


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はやぶさ2」概要

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ミッションの流れ概要

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ここは新しくしました。

1.プロジェクトの現状と全体スケジュール

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アボートというとネガティブなことのように思われるかもしれないが、今回の観測運用で新しいこともわかっている。

2.低高度降下観測運用(PPTD-TM1)の結果

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ノーマルアボートの原因はLIDARの距離計測に問題があった。対策については後述。

PPTD-TM1運用(実績)

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ノーマルアボートについて

(津田氏から)

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高度50メートルで受信感度を切り替えたのは今回が初めて。最初のタッチダウンで探査機の誘導制御が非常によく、LIDARのレーザー光がターゲットマーカに当たって強い反射を返した。それによりLIDARが「目を回す」可能性がある。いかに精度がよくてもそういうことはないだろうと思っていたが実際に起きた。念のため目を回さないよう低高度で受信感度を切り替えた(下げた)。

その際にノイズが混入し「そのような高度の数値はおかしい」と誘導制御コンピュータが判断しアボート。

切り替え方の問題で、アボートして上昇中にチームが状況を把握。新しい切り替え方式を次回から使うことにする。

ターゲットマーカを分離できなかったのは残念だが、起きたことは我々の掌握下にある。安全装置もきちんと働いた。ある確率でこういうことが起きることを念頭に開発していた。そのうちの一つが起きたということ。

探査機上昇時の撮影

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これはいいほうの想定外。一目散に上昇するとき小惑星表面を撮影するシーケンスを入れておいた。幸いにも人工クレーター付近を撮影できた。

これまでにない解像度で撮影できた。選択肢は減っていない。取得したデータから第1回タッチダウンと同じような解析ができた。今後の運用計画に遅れはない

「高度約0.5kmより」は解像度5センチメートル。中央から少し右上が人工クレーター。きれいに撮影できている。タッチダウン候補点はこの付近に散在している。数枚の画像を集めると候補点がすべて網羅されていた。

「高度約0.6kmより」は左の約3分後。クレーターの少し北側も写っている。

ターゲットマーカを落とそうとしていたのは左の写真の右下(今村註:表面の色がやや濃くなっていて大きな岩がない領域)。上昇経路が絶妙にななめだったのでクレーターを上空から撮影できた。

説明図

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タッチダウン候補地点がそれぞれ写っている。S01を狙ったのはここが最初のタッチダウン候補地点で、人工クレーターを作る前から情報が揃っていたから。今回このような写真を撮れてそれぞれの候補点も高解像度の情報をとれたため情報量はイーブンになった。残された回数からどこへターゲットマーカを落としてどこを観測するかという問題に置き換わった。

3.今後の運用方針

5~7月の運用計画の考え方

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3回目の降下観測運用(運用名は仮にPPTD-TM1B)を設定。2回目の状況によってはやらないかも。

次回のPPTD-TM1A運用で候補地点の一つであるC01にターゲットマーカを投下

C01を選んだ理由は…ちょっと込み入っていますので資料19ページへ。

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11か所のタッチダウン候補地点。エリア全体の比較的詳細な画像を取得できて、確度を持って評価できるようになった。あと2回降下観測するチャンスがある。どこを攻めるのがよいか。

ターゲットマーカは必ずしも狙った場所に落ちない。1回目のタッチダウンでも約15メートル離れたところに落ちた。ずれた位置に行っても着陸できる可能性を最大化しなければならない。

はやぶさ2の視野にターゲットマーカが2つ以上同時に入ることを想定しない運用を行う。探査機の能力としては可能だが1回目のタッチダウンの方式を踏襲。その結果、ターゲットマーカを落としたとき少しずれたから同じ場所を狙ってもう1個落とすということはできなくなった。

(ターゲットマーカを落とすチャンスはあと2回あるが)どんな状況でもはやぶさ2にはターゲットマーカが1つだけ見えているという状態を作らなければならない。

リュウグウの自転は東から西(今村註:画像では左から右へ回転していく)。ターゲットマーカは西から順に落としていかなければならない。目標点の東側にターゲットマーカを落とすと降下中に探査機の視野を横切る。それを目標にしないことにしていても探査機の視野に入ってしまうと、探査機が「これを目指していくんだな」と勘違いしてしまうかもしれない。

そのような確率を減らすために西から攻めていく。

降下運用のチャンスは2回ある。L14、C01、S01の3つのエリアのうち2つをどう選ぶか。選んだうちで西から順にやっていく(降下運用を行う)。その観点でC01とS01を選び、次回はC01を選ぶ。

情報がどのエリアについてもイーブンにそろったので、こういう考え方ができるようになった。非常に幸運。これを最大限生かしていくには次にターゲットマーカを落とすべきはC01だろうと。

今後のタッチダウン運用への見通し

(前回と同じ)

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PPTD-TM1A運用

(吉川氏から)

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これは前回のPPTD-TM1と基本的に同じ。正確な時刻はウェブサイトでご報告したい。

PPTD-TM1A運用の低高度シーケンス

前回と同じ。

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4.今後の予定

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参考資料

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低高度降下観測運用(PPTD運用)

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SCI衝突前後の地形変化

これらの画像は衝突装置(SCI)運用時に撮影したもの。今回の画像は分解能が上がっていることがわかると思う。

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質疑応答

読売新聞とみやま:アボートの原因について。ノイズとは

津田:感度の変更は一つの指示で切り替えポンというわけにはいかない。いくつかの手順を踏む。今回のような降り方と切り替え方、リュウグウの反射率の組み合わせだと切り替えプロセスの中で高度値が異常を示すことがある。
本来50メートル前後を指すところが、一瞬だけ高度6キロのような値を指した。これはおかしいと探査機が判断。

とみやま:ノイズというのはリュウグウからの何かではなく探査機内部の話?

津田:そうです。本来あるべきではない値が出力されたということ。

とみやま:単純に言えば切り替えがうまくいかなかったということ?

津田:はい。切り替えが完璧ではなかった。

とみやま:PPTD-TM1Aは前回の運用をやり直すということ?

津田:探査機に設定する降下プロセスは同じ(もちろん時刻などは異なる)。目標点はS01からC01にする。

とみやま:ターゲットマーカを落とせなかったが地形を把握する目的は達成できたから半分くらいできた、前回は0.5回で次回は1.5回みたいな感じ?

津田:PPTD-TM1はS01にターゲットマーカを落としてS01を観測するのが目的だった。次回はたとえばC01ならC01にターゲットマーカを落としてC01を観測することを考えていた。
ですが今回起きたのはターゲットマーカを落とせなかったがS01とC01を観測できたということ。ターゲットマーカを落とさずしてどちらにするのか選べたのは、元よりよかったんじゃないかと思う部分もある。狙ってなかなか飛ばせる軌道ではない。そこは非常に幸運だった。

ライターあらふね:最初のタッチダウンリハーサルでもLIDARが原因でアボートが起きた。今回も同じことが起きたのか

9月10日に始まった1回目のリハーサルは、LIDARが近距離モードに切り替わらなかったため高度600メートルで中断した。

原因はリュウグウが想定していたよりも暗く、LIDARのレーザーが戻ってこず近距離モードに切り替わらなかったため。LIDARは20キロから数百メートルまで計測する。広いレンジを計測するのは1つのセンサーでは難しく近距離モードを持っている。高度600メートルくらいまでは遠距離モード、それよりも近くでは近距離モードと設定していたが切り替わらなかった。

小惑星探査機「はやぶさ2」のMINERVA-II1分離運用について①(正午~) - ただいま村(2018年9月21日)

津田:前回とは異なる。前回は600メートル以下に初めて下りるというかなり初期の接近運用だった。今回はLIDARの受信感度が原因ではない。LIDARの受光望遠鏡には遠距離用と近距離用がある。前回は近距離用に切り替えたとき初めての高度で予期せぬ挙動をした。それはリュウグウの反射率が予想より低かったため。
今回は受信望遠鏡の切り替えの話ではなく近距離用を使っていた。探査機内部の受信感度の設定部分に問題があった。

あらふね:次回C01にターゲットマーカを落とすとのことだがC01のどのあたりに落とすかは決まっているのか

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津田:ターゲットマーカを落とす精度は15メートル程度で、C01の中心を狙ってもかなり外れるだろう。人工クレーターはかなり深くえぐれているので、ここにタッチダウンするという選択はないだろう。C01の上方や左側に落ちるといいなと思っている。ターゲットマーカの投下を狙う場所も気持ち上側においている。

あらふね:2回目のタッチダウンでどこに下りるかはC01から選ぶことに決まったわけではない?

津田:はい。タッチダウン前にあと2回下りられるスケジュールなので最初は西側から狙おうということでC01に決まった。C01にターゲットマーカを落としたあとS01にターゲットマーカを落とすかもしれないし、首尾よくC01のいいところに落ちればその時点でC01に確定するかもしれない。

あらふね:ターゲットマーカにLIDARのレーザーが反射したというのは、前回のタッチダウンのときのこと?

津田:その通りです。

あらふね:どういうシグナルだったのか

津田:LIDARは距離(=時間。光の往復時間)に加えて受信強度のデータがある。これが一瞬ポンとはね上がった。リュウグウの表面に反射率が高い物質があった可能性もあるが、探査機の飛行経路などを解析すると落ちていたターゲットマーカに当ててしまった可能性がある。
今回はそうなっても大丈夫なように念のため対策した。

あらふね:LIDARのレーザーがターゲットマーカに当たるのは驚きだった?

津田:はい。ターゲットマーカは10センチしかなく、もともとタッチダウンの精度は50メートルなどと言っていたから「たまたまにもほどがある」ぐらいの確率だと思っていたが、最終的には1メートル以内の精度でタッチダウンできている。はやぶさ2を設計したときよりは高い確率かもしれないという理解になった。

共同通信すえ:次のPPTD-TM1A運用でC01にターゲットマーカを落とそうとするからといって、候補地点としてS01より優位というわけではない?

津田:今のところはその通り。

すえ:C01を狙ってS01のほうに落ちたらもうS01にターゲットマーカを落とさないということはある?

津田:ケースとしてはありえます。C01を狙ったらS01に落ちてしまうとか。でもなんらかの理由でC01にもターゲットマーカを落としたほうがよいとなればもう一度C01を狙うこともあり得る。
ですがそこまで変なところに落ちる確率は大きくないと思っている。C01を狙ってS01に落ちてしまうことはまあないだろう。

すえ:C01エリアの左下に大きな石が見える。S01は大きな石が見えないがどう評価しているのか

津田:相対的にどっちが着陸しやすいかという考え方は今はしていない。ターゲットマーカを2回落とせるならその機会を両方生かしたい。
C01の大きな岩には着陸してはダメだが、はやぶさ2タッチダウン精度からするとそこを避けて着陸できる場所はC01の中にある。

すえ:クレーターへの着陸は今も考えている?

津田:資料19ページ。この画像はクレーターができる前のものだが、クレーターはC01-AとC01-Bの一部にある。えぐれていて着陸が難しそうなのはC01-A。C01-BとC01-Cはまだ目があると思っている。場合によってはクレーターの中に下りるかもしれない。

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NHKはるの:土曜と日曜にサイエンスチームが行ったという解析の詳細は

津田:探査機が少し斜めに上昇していたためにS01、C01、L14のすべての領域の上空をなめるように写真を撮れた。
斜めに撮れたというのが大事で、視差から立体地図を作ることができる。特にC01については十分な立体地形をわずか2日で作ることができた。それにもとづいて1回目と同じタッチダウンが成立するかの解析を一部行うことができた。現時点のデータからC01のA~CやS01に5つある黄色いエリアに着陸できそうな場所があると判定できた。それを3日間でできた。

はるの:1回目のタッチダウンでは岩の数十センチという高さまで解析していた。今回もすでにそこまで詳細なデータができている?

津田:立体地形を作るほかにボルダーのカウントもしていて、この地形の中に岩がどのくらいあるかやその高さも解析できている。

はるの:1回目のタッチダウンで作ったのと同じ品質の地図ができている?

津田:今回は高度500メートルからの観測で、1回目のタッチダウンのときは高度数十メートルから写真を撮っていたから解像度は落ちる。それでも現段階で精度5センチという申し分ないものが出てきた。
同じデータの中から3つのエリアを評価できたのがよかった。

はるの:ノイズの混入を防ぐ対策とは

津田:LIDARの距離モードを切り替えるとき、いくつかのコマンドを送ることで受信感度を設定する。そのとき一瞬でもノイズでおかしな高度データが出ないような切り替え手順やタイミングを見いだした。内部の電気的な複雑な動きがあって説明しづらいが、今回のようなことが起きても探査機に対して「いま高度6キロ」などとかけ離れた数値を出力しないようにした。

毎日新聞永山:今後の予定について。タッチダウン期限である7月上旬に向けてスケジュールの詰まり具合は
。また作業に遅れはないとのことだがその意味は

津田:遅れがないというのは、もともとタッチダウンできるかできないかの判断のためにターゲットマーカがどこに落ちたかの情報が必要。少なくとも2つ落としていい方に着陸したいと思っていた。
下りる前にはそこがいいところかどうかわからないが、探索のための降下は何度もできない。いい場所かどうかわからないがターゲットマーカを落とすと同時にそこを観測する、というのを2回行う作戦を考えていた。
今回ターゲットマーカを落とすことはできなかったが、期せずして両方の場所のデータを取得できた。次はターゲットマーカをどこに落とすかということ。幸運なパターンだと1回の降下運用だけで(着陸する場所を)判断できるかもしれない。次の運用の結果によって当初の計画で考えていた状況を作ることができる。幸運ならターゲットマーカ1個でそういう状況を作れるかもしれない。
実際にはあと2回降下運用がある。最後のはバックアップとしておける。そういう意味で遅れはないということ。

永山:7月上旬までの着陸の準備や計画であわてているわけではない?

津田:もともと最初のタッチダウンよりは詰めていかなければならないので楽になったわけではないが、先週末プロジェクトチームががんばってくれたおかげで、ここから先より厳しいという状態ではなくなった。

時事通信かんだ:高度0.5kmや0.6kmの写真はONC-Tで撮影?

津田:その通りです。

かんだ:レンズの曇りについてなにかわかったことは

吉川:ONC-Tについてはもともと変化はない。ONC-W1は基本的な光量の減少は変わっていない。

かんだ:PPTD-TM1ではLRFは起動しなかった?

津田:起動する前に上昇した。

かんだ:LRFに懸念があるためLIDARにしたとのことだったが、次回の降下もLIDARで?

津田:はい。

かんだ:地形の凹凸がある程度見えたとのことだが、人工クレーターの深さや形状などでわかったことは

津田:深さは正確な数字を持っていないが2メートル前後と記憶している。傾斜についても同様。タッチダウン可能の成立性は今のところ人工クレーターに対してもいくらかある。

毎日新聞いけだ:高度50メートルでの受信感度の切り替えでは感度を下げた?

津田:はい。

いけだ:感度を下げたから高度6キロという数値が出たわけではなく、あくまでノイズが原因?

津田:そうです。感度を下げるプロセスに問題があった。

いけだ:ノーマルアボートではない、もっと重大なことが起きたときのアボートはなんと呼ぶのか

津田:セーフアボートというものがある。探査機がなにもかも信じられなくなったときは上昇するとともに姿勢を立て直す。

いけだ:L14エリアは着陸候補から外された? その理由は

津田:3つエリアがあるが事前降下の回数は2回、ターゲットマーカは2回落とせる。1つを落とすとしたらということでL14が外された。
S01は以前から情報がたくさんあったし、そこから近く西側にあり、科学的には本命のC01を残した。

いけだ:5月30日の運用でなにがわかれば2回目のタッチダウンの場所を確定できるのか

津田:資料14ページ。基本的にはここに書かれている通り。科学的な価値は当然として、(2)の「タッチダウンに必要な地形情報が得られ、十分安全なタッチダウンシーケンスを設計できるか」について、地形情報は得られているが、タッチダウンのためにはもう一段高解像度の情報が欲しいといえば欲しい。それは次回運用で得るのを目指す。それをもとにターゲットマーカとの距離や地形との関係でシーケンスを設計できるかを決めていく。
(3)の「探査機の状態」について、LRFやレンズ系が少し曇っているがそれでも大丈夫かは低高度で確認する必要がある。それは残された2回の降下運用で確認する。これらが合格すればタッチダウンする。

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NHKつつい:アボートしたときクレーターの上を運良く飛べたとのことだがそれは探査機の姿勢などで決まる?

津田:アボートは上昇方向にしかスラスタを噴かない。横方向には制御しない。上は絶対に安全なので上方向へ逃げなさいということ。
降下パスもまっすぐなようで少し曲がりながら下りていく。アボートすると横方向の速度を持ったまま上昇する。どちらに斜めになるかはそのときでないとわからない。

つつい:アボートしたときクレーター上空を撮影できるかもしれないと計算していた?

津田:できていたらかっこよかったんですけど違います。撮れている可能性があると運用メンバーが言い始めたのでそれを優先してダウンリンクしましょうとなった。上昇中にデータをダウンリンクしたら写っていたので、なら週末こういう作業をできますかとなりそちら方向の作業に進んだ。

フリーランス大塚:LIDARの数値について。遠距離モードと近距離モードの切り替えは今までどのくらいの高度で行っていたか。また今回の高さは

津田:今までは1.5キロメートルと記憶している。今回は50メートルで受信感度を変更した。前回まではオートというモードで運用していた。LIDARが自動的に受信感度を切り替えていくという方式。今まではこれでうまくいっていたが、不意打ち的にターゲットマーカを落としてしまうことに対してオートはなにも効かないので、オートというモードを上書きする形で受信感度を設定するコマンドを入れていた。

大塚:オートでも(タイミングは探査機まかせで)受信感度が切り替わっていた?

津田:そこはそうです。それがどこかはちょっと今記憶がありません。

NHKはせがわ:アボートが発生してから原因がわかるまでにどのくらい時間がかかったか

津田:原因がすぐ推定できたので、上昇に転じている中で地上にあるLIDARの実験装置を使って実験をし理解に至った。半日かかっていない。1/4日とか。探査機がホームポジションに戻る前に判明していた。
現象さえわかれば理解できることがあり、エンジニアリングチームが迅速に動いたために状況を把握し解決できた。

はせがわ:対策を見いだすまでにどんなやりとりがあったのか

津田:起きたことを理解するという意味ではプロジェクトチームやLIDARのメーカ、チーム外のLIDAR技術に関わっている者で複数回会議をしたり実験をしたりして状況把握と解決を行った。発生から3日間は技術者レベルでは何度も打ち合わせをした。
できたコマンドはこうすればノイズが出ないとほぼわかっている。今週中に残りの検証を終える予定。できてしまえば複雑な手順ではないので、その通り探査機に設定すればきっとうまくいくと思っている。

(以上)