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"Adventures in Near-Earth Object Exploration" 非公式超訳
[2006.08.23]
『Science』誌「はやぶさ」特集イントロダクションその2 "Adventures in Near-Earth Object Exploration" の非公式超訳。

[2006.11.10] AAAS との訳文公開手続完了。原著者からの連絡待ち。

[2007.09.02] 訳文全部公開。

[関連エントリ]
イントロダクション1"The Falcon Has Landed" 非公式超訳



【原文情報】
"Adventures in Near-Earth Object Exploration"
Erik Asphaug
Science 2 June 2006:
Vol. 312. no. 5778, pp. 1328 - 1329
DOI: 10.1126/science.1128496
[ Original text (abstract) ]




以下は『サイエンス』のスタッフによる公式の日本語訳ではなく、また『サイエンス』により正確さを支持されるものではありません。むしろ本訳文は完全にこのブログ管理人と2ちゃんねる天文・気象板はやぶさスレ有志によるものだと言えます。重要な話題であれば『サイエンス』に掲載されている公式の英語版をご参照ください。
The following is not an official Japanese translation by the staff of SCIENCE, nor is it endorsed by SCIENCE as accurate. Rather, this translation is entirely that of the publisher. In crucial matters please refer to the official English-language version original printed in SCIENCE.



"地球近傍天体探査における冒険"
Erik Asphaug


小惑星は地球衝突の危険性ゆえにロボット探査や有人探査の目標として注目される。
低重力という馴染みのない環境のため、小惑星にただ着陸するということでさえ5年10年前に認識されていたよりもずっと挑戦的であるようだ。
初の小惑星サンプルリターンという新しく大胆な日本のミッションのおかげで、今このゴールは我々の手の届くところとなった。

アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタクルス95064
カリフォルニア大学地球科学部

E-mail: *******@****.ucsc.edu (訳注:スパム避けのためアドレスは伏せます)
小惑星25143「イトカワ」における冒険的な「はやぶさ」ミッションがあやうく失敗しかけたときのことをイェイツの詩で表現するのは劇的に過ぎるだろうか。
だがイェイツの表現は昨年(訳注:2005年)末の段階においてはあまりにもぴったりだった。
"The falcon cannot hear the falconer; / Things fall apart."
《鷹は鷹使いの声が聞こえなくなる/ものごとはばらばら》(訳注1
「はやぶさ」(falcon《鷹》)は ISAS ──宇宙航空研究開発機構(JAXA)宇宙科学研究本部──の深宇宙管制との交信を絶ってしまったのだ。
「はやぶさ」のヒドラジンは二回目のサンプル回収フェーズ直後に漏れ出てしまった。
リアクションホイールは2つが故障し、バッテリーは使えなくなった。
踏んだり蹴ったりなことに、初の小惑星表層ロボットになるはずだったミネルヴァは突然のリハーサルの途中で放出されたものの宇宙空間へとロストしてしまった。
"The centre cannot hold."《中心は保てない》(訳注1
これらの痛ましい逆風にもかかわらず、「はやぶさ」は小惑星科学および深宇宙での技術検証(訳注2)の両面で衝撃的な成功をおさめた。
それが本特集でのエキサイティングなミッション報告の数々であり、多くの困難に直面してなしとげた英雄的な努力への報酬だ。

深宇宙で失敗は珍しくないが、今回のケースでは工夫と忍耐がすばらしくうまくいった。
「はやぶさ」は周期的に地球をかすめていく小さな(直径300m以下)小惑星の1つを訪れる初の探査機だ。
ニア(NEAR: NASAの地球近傍小惑星観測ミッション)が小惑星433「エロス」の地形図を作って(1)以来、「はやぶさ」はイトカワのがれきのような表層の驚くほど鮮明な像を返し、また小惑星の質量と組成というもっとも重要な測定を行なった。

「はやぶさ」ミッションは同時に宇宙機工学とミッション計画の両面で「何がうまくいき、なにがうまくいかないか」という困難にさらされた試みでもあり続けた。
うまく機能した主な機材 (撮影カメラ、レーザー高度計、近赤外線分光計、X線蛍光分光計) は地球近傍天体(NEO)についての理解を深める宝物、知識という発掘品を届けてきた。
NEOは科学的に重要であるだけでなく(我々の惑星はNEOからできたのだ)政治的に厄介な問題ともなり、「地球に突きつける危険性を軽減するために何か手を」という圧力が増しつつある。

小惑星イトカワは誰の話によっても他の小惑星並に典型的だ。
長径数百mの細長く岩だらけの形状、1日2回の自転、そして岩石型小惑星であるS型に属している。
似た小惑星は地球と交差する軌道上に文字通り数千とあり、多くはより大きくありふれた母体から離れた破片を打ち壊した。
その1つの偵察を成し遂げるために半世紀に及ぶ宇宙飛行の歴史を要したことは注目に値する。
イトカワは必要な打ち上げ速度が小さく到達しやすい小惑星たちの中にある。公転周期1.5年で太陽を回っており、地球と火星の軌道を横切る(図1)。


図1: http://neo.jpl.nasa.gov/orbits で生成できるこの軌道図には
  地球型惑星と小惑星イトカワが載っている。
  配置は2008年09月17日の設定、惑星は反時計回りに動く。
  イトカワは周期的に火星と地球の軌道を横切るが長期的な軌道変化は
  カオティックである。
  イトカワのように地球軌道を横断する小惑星は潜在的危険性を持つが
  いつか惑星間フェリーの役目を務めるかもしれない。

「はやぶさ」の成果から、イトカワがコンドライトのラブルパイル(「がれきの山」)構造であるという結論が導かれた。コンドライト隕石は宇宙起源の岩石であり、核とマントルへの分化を一度も経ていない。
S型小惑星は惑星形成の未分化材料、いわば「ナマ材料」で構成されていると思われる。カンラン石、輝石、金属鉄、斜長石、そしてスルフィド(訳注3)。
S型小惑星の一次資料(おそらくは、炭素型でありより原始的なC型、金属型であるM型、火成であるV型、その他と一緒に存在している)が得られる地域は火星と木星の間にあるメインベルトだ。
小惑星は重力と熱の力によってここからまき散らされる。
イトカワの岩石は何百万年──もし太陽系形成期のもっと大きい(が一度も融解していない)母体の一部だった頃も勘定に入れるならば何十億年──も昔にたたき出されたものだ。

イトカワの信じがたいほどにムラのある複雑な表面を詳細に分析した後、「はやぶさ」は矢野らが報告した(2)サンプル回収作戦のために降下した。
場所の選択は重要でやりがいのある仕事だった。岩盤それ自体を回収することはできず、最も大きい峰の近くでは探査機サイズの岩が多すぎた。
そこそこ平らな場所を探し、サンプルリターンチームは砂利の浜辺(訳注4)に相当する地域を選んだ。ミューゼスの海(図2)だ。
サンプルが実際に探査機の腹に入ったかどうかは分かっていない。

図2:
イトカワ着陸時の写真に写っているのはミューゼスの海に落ちる「はやぶさ」の影と表面に落とされたターゲットマーカーの輝き。ターゲットマーカーには149カ国88万人の応援者の名が刻まれ、タッチダウン自律制御に用いられた。[画像:ISAS/JAXA]

これは小惑星表面での活動のわくわくするような最初の一口目だ。
小惑星表面の材質の口当たりをタッチダウン地点から高解像度で見てみよう:
最もなめらかなエリアにあるのは粒のそろった砂利(エロスで見つかったような微粉末ではない)と、重なり合った巨石(おそらくは過去の層変成の名残)だ。
齋藤ら(3)は、大量の巨石の存在とクレーター痕跡の不在について議論している。2つを合わせて考えると衝突衝撃(4)がクレーターを消したり巨石 [例→5 ] をふるい分けたという可能性が示唆される。

ほとんどの小惑星科学者はイトカワがラブルパイル構造だとは予想していなかった。
イトカワの重力は地球の重力より規模にして5桁も小さく(訳注5)、1つに結合するには小さすぎると考えられていたからだ。
10cm/sの速度(脱出速度)でそっと揺すってやればばらばらに漂い出してしまうという状態だ。一体なぜイトカワがそんな状態で存在するのかさえ明らかではない。だがイトカワは分裂せずにいる。
イトカワは破片の集まり以外の何物でもないように思える。この堆積物の世界を司るのは弾道運動と粉砕、衝突による大激震、振動による大きさのふるい分け、荷電粒子の低圧力の流れ、複雑な重力作用、光イオン化によるちりの上昇、そして舞い上がったちりを選別する太陽風。
なんとも不可思議なシロモノだ。
衝突痕はできると同時に埋まってしまい、なだらかな深い砂利床(「海」)が見つかる。
この小惑星が宇宙飛行士の最初の一歩にどう反応するのかと疑問に思わずにはいられない。
サクサクしているのだろうか?足は沈むのか?ちりの雲が舞い上がるのか?

探査機の搭載機器が周回軌道上で行った赤外線分光実験(6)とX線蛍光分光実験(7)の結果、イトカワの組成はコンドライト質だろうと突き止められた。
これはNEARが行ったエロス──別のS型小惑星──の分光調査結果(8)と一致する。普通コンドライト隕石の密度はおよそ3.0〜3.5g/cm3だ。
阿部ら(9)はレーザー高度測定と探査機のテレメトリを使ってイトカワの質量(3.5×1010kg)と密度(1.9g/cm3)を導き出した。
コンドライト質ならば40%程度の空隙を持っていなくてはならないことになる。
砂より大きい空隙率で、岩を詰め込んだように粗雑な状態だ。
イトカワは極端に乱雑ながれきがずっと続いている状態に違いない(10)。
これは探査機による測定結果と小惑星の衝突進化に関する知見の両者に一致するが、実際に検証するには内部探査を主としたミッション(たとえばレーダー法、地震学的実験、衝突実験など)が待ち望まれる。

イトカワは遠くから見ればジャガイモ、近づいて見れば結晶体のラッコ。
でこぼこした細長い形状(11)は小さな小惑星にはありふれた物だが流星物質を何度も浴びることに伴う質量変化が重力不安定性に繋がりそのような形状を作ったのだろうか。
それとも古い石鹸のように不規則なすり減りからでこぼこした形になったのか、はたまたもっと大きかった母体が大衝突でバラバラになり、そこから再結合した物質でできたのか、あるいは地球近傍を通過する際の破壊的な潮汐力の影響(訳注6)に由来するのか。
同じ起源を持つ2つの小惑星が比較的低い速度で衝突して合体したという考えはどうだ?
イトカワというくるくる回る不思議な山の起源について、藤原らは仮説と慎重な物理学的説明を提示している(10)。

「はやぶさ」は姿勢制御用の化学スラスタが使えない状態のままイトカワの微小重力の影響を離れて太陽周回軌道に乗っている。
通信は復旧した。
来年(訳注:2007年)後半、成功すれば大成果が得られる長い帰途(訳注7)につくために疲れ知らずの電気推進モジュールが起動する。
よろよろとした帰り道。リターンカプセルには何グラムかのイトカワ表面の成分が入っているのか入っていないのか。
しかし、エンジニアはまず漏れたヒドラジンが探査機にトルクを与えないようベーキングをする必要がある。
それからエンジン、スター・トラッカー、姿勢制御系のすべてをチェックだ。
そして最後に、終盤の軌道修正の可能性がなければ2010年に(訳注:リターンカプセルの)地球大気圏再突入を成功させねばならない。

「はやぶさ」の物語が小説に値するなら、欧州宇宙機関(ESA)はドン・キホーテに追いついた。岩と氷の風車に戦いを挑む二つの探査機というミッションだ。
探査機コンビの1つ目「サンチョ」は早期に小惑星(どれに行くかは未定)の軌道に入り、地震計を含む表層用計器を設置する。
2つ目の「イダルゴ」(訳注8)は1年後にサンチョを遥かにしのぐ高速度で突撃する。
テンペル第1彗星(9P/Tempel 1)に対するNASA の「ディープ・インパクト」ミッション(12)に近い方法であり、巨大なクレーターを作るだろう。
しかし今回は、元の位置に置かれた計器が衝突データを調べてくれる。
ほとんど自然と同じ状況での新しいクレーターの形成、地震の振れの余波、地すべり、既存クレーターの抹消、衛星の形成さえも記録される。
7億USドル(訳注9)をドン・キホーテに簡単に出してやってもいいと思う人もいるかもしれないが、ESAが提示した予算はそれよりかなり少ない。
おそらくは予算上の都合からNEO探査は合同で行なわれることが決まっている(NEOは全ての人に関わる存在だ)。
ヨーロッパ、日本、アメリカ合衆国、ロシア、中国とその他の国々で補完的な調査内容と、資源、技術を協議する。

NASAは小惑星探査でのリーダー役を引き受けた。
NEARは最初の小惑星ミッションだったし、小惑星の最初の探査映像をもたらしたのはガリレオだったからだ。
それでも、NASAは宇宙探査計画をNEOにかかりきりの状態にしなかった。
トップが進めたがる月探査や火星探査と異なり、NEOミッションは主任研究員主導の競争で下から突き上げられたものだった。
NEOへ飛ぶためのささやかな計画を含んだ新しいディスカバリー・ミッションが最終選考で選ばれることはなかった。
NASAは太陽系の外縁部探査や火星探査や月計画の予算も予定もあるというのに、もっとも地球の近くへ飛来し、地球に衝突し、そもそも地球ができる基となった小惑星を調べる予算と予定はどこにあるのだ?

もし宇宙での有人探査の新しいビジョンが求められているならば、新しい宇宙機を数多く開発するのでなく宇宙飛行士が小さなNEOを訪れるという手段もあったと強調されるべきだ。
ベテラン宇宙飛行士であるジョーンズと同僚ら(13)が打ち出したミッション概念はこうだ。
改造したソユーズ宇宙船──燃料補給されて国際宇宙ステーション(ISS)にドッキングしている──が宇宙飛行士を数ヶ月の「休暇」に連れ出し、地球に接近する小惑星にランデブーする。そしてISSに戻ったら、(訳注:小惑星探検の)冒険物語を食卓の話題にするのだ(訳注10)。
おそらく、小惑星は人類の月以遠のロケット工学にとっては筋が通りかつ達成可能な最初の焦点だ。
もしそうであるなら、「はやぶさ」のようなミッションは方向性を固めてくれている。


【参考文献】
1. J. Veverka et al., Science 289, 2088 (2000).[Abstract]
2. H. Yano et al., Science 312, 1350 (2006).[Abstract]
3. J. Saito et al., Science 312, 1341 (2006).[Abstract]
4. J. E. Richardson, H. J. Melosh, R. Greenberg,
  Science 306, 1526 (2004).[Abstract]
5. E. Asphaug, P. J. King, M. R. Swift, M. R. Merrifield,
  Lunar Planet Sci. Conf. 32, abstract 1708 (2001).
6. M. Abe et al., Science 312, 1334 (2006).[Abstract]
7. T. Okada et al., Science 312, 1338 (2006).[Abstract]
8. J. I. Trombka et al., Science 289, 2101 (2000).[Abstract]
9. S. Abe et al., Science 312, 1344 (2006).[Abstract]
10. A. Fujiwara et al., Science 312, 1330 (2006).[Abstract]
11. H. Demura et al., Science 312, 1347 (2006).[Abstract]
12. M. F. A'Hearn et al., Science 310, 258 (2005).[Abstract]
13. T. D. Jones et al., in The Future of Solar System Exploration,
  2003-2013
, M. V. Sykes, Ed. (ASP Conference Series, vol. 272)
 (Astronomical Society of the Pacific, San Francisco, 2002), pp. 141-154.



Fig. 1 and text from Asphaug, SCIENCE 312: 1328-29 (2006). Reprinted with permission from AAAS.
Fig.2 by JAXA/ISAS.



[ 訳注 ]
訳注1:William Butler Yeats「The Second Coming」
  日本語は金子光晴・尾島庄太郎共訳(思潮社『イェイツの詩を読む』)
  協力:435氏@スレ21
訳注2:原文「deep space concept testing」。
  直訳すれば「深宇宙での構想検証」ですが「はやぶさ」が工学試験衛星で
  あることを踏まえこの訳に。
訳注3:イオウを含む有機化合物の一種。
  『JAXA's』009 にあるインタビューの中で
  コンドライトにたくさん含まれているはずの「イオウ」が見当たらない。
  とあるのはこれに関わっているのだと思います。
訳注4: 協力:645氏ならび647氏(共に@スレ21)
訳注5:地球の表面重力 9.78 m/s2 に対しイトカワの表面重力は 0.07 - 0.1 mm/s2
  と算出されています。メートルとミリメートルの違いに注意。
訳注6: 協力:645氏@スレ21
訳注7: 原文「a long-shot attempt to limp home」。
  long-shot は「当たれば大きい賭け(=大穴狙い)」と「遠写し」の両義と解釈。
訳注8: 郷士/下級貴族の意。ドン・キホーテの身分。
訳注9: ディープ・インパクトの予算は3億3000万USドル。
  おそらくは「それ2つ分」という意味で7億USドルなのでしょう。
訳注10: 協力:25氏@スレ22(直前の訳注も同氏による)


[ 翻訳文について ]
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複写、再配布、転送、編集、改変、上演、展示、出版、販売
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(上記、AAASの使用許諾に準じた記載。
 他に「誤訳や超訳が含まれている点、ご留意のほどを」と個人的に追加します。
 AAASによる訳文のチェックはされていません!


[ 備考 ]
Near Earth Object の訳語には「地球近傍天体」「地球近傍小天体」「地球接近天体」「地球近傍接近天体」などがあるようですが、ここでは Wikipedia での表現にならい「地球近傍天体」を訳語としています。
同様に meteoroid の訳語も Wikipedia にならい「流星物質」としました(他に「流星体」の訳語もあり)。
しかし今後はイトカワも「小惑星(asteroid)」でなく「太陽系小天体?(Small Solar System Body)」になるんかねえ。


関係者の皆様にとってプレッシャーになるのはわかっていますが……それでも。
帰っておいで。みんな待ってるから。
もう一度その太陽電池の翼に地球の青い光を映そうよ。
地上から見えないとわかっていても君の近況を聞くたびに空を見上げる人がたくさんいるよ。
くたばりやがったら承知しねえぞ!(涙)

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