どこでもサイエンス (38) これだけ知っとこ、小惑星探査機「はやぶさ2」

　

　「はやぶさ2」話題になっております。大塚実さんほか、詳しい記事もたくさんでておりますが、ちと難しいかも。ということで、とりあえず、サブタイトルだけでも「これだけ知ってれば、おけ」。という5つのポイントをご紹介いたします。ご活用くださいませー。

　「はやぶさ2」のミッションイメージ (C)JAXA/池下章裕氏

1. 調べるのは「黒い」小惑星1999JU3。生命の原料がありそう。

　「はやぶさ2」は小惑星探査機です。で、調べるのは小惑星「1999JU3」、正式な名はまだない、です。小惑星は、太陽をまわる岩や金属塊でございますな。最大で…え、1000kmなんてのもあるの?(さすがに分類があって、準惑星というそうです)。60万個以上も発見されているんですな。

　で、なんでその中の1999JU3に行くか、2つ理由があります。1つは近くて行きやすいから。そして、もう1つは、この小惑星が黒く、生命の原料になる水とアミノ酸がありそうだからです。生命は、小惑星がふってきて地球に発生したという説がございまして、その検証もねらっているのですな。あ、キーワードは「C型小惑星」でございます。

2.行きに4年、帰りに1年、現場での探査は1年、合計6年のプロジェクト

　宇宙探査は、ほとんどが「行ったきり」です。データを通信してきておしまいってわけですな。はやぶさ2は、先代のはやぶさが実証した「行って、小惑星のあたりをウロウロして、地面からモノとって、帰ってくる」という、4段がまえです。シングルのスピンジャンプでも素人には大変なのに、四回転ルッツしちゃうってわけですな－。

　で、行くだけなら、行きが最短になるタイミングで行くのですが、今回は現場での探査や帰りがベストになるようにタイミングを見計らっていくのでございます。それで、こんなスケジュールになるんですな。探査は2018年の夏～1年くらい。帰ってくるのは2020年の12月ごろになる予定だそうです。打ち上げは2014年11月30日～12月9日の間です。予定では一番早い日でございます。

3.先代「はやぶさ」とほぼ同じ。1m四方の箱に、両翼6mの太陽電池パネル。600kg

　はやぶさ2は、先代のはやぶさの問題点を改良した探査機でございます。100kg弱重くなっているほかはあまり変わりません。先代が打ち上げられたのは2003年。10年たって同じサイズってどうよ? という気がしますが、そうじゃないんですな。

　先代は、テスト機で、四回転ルッツやれるんかいなー、あ、やれた。というものでした(←小惑星サンプル・リターンに世界で最初に成功といえよ)。ただ、まあやってみたら、けがはするわ、四回転目のスピンがたりないわ(←事故・故障で帰還があやぶまれたといえよ)。帰還そのものが奇蹟だといわれました。でも、科学探査で「奇蹟で成功しました」といってもそりゃあかんわ。ということで、予備部品や予備燃料を多くしたのですね。ということで、ちょっと重いけど、基本的な設計や考えは同じ。うまくいったところは崩さない、成功確率をあげるための改良を加えたってなわけでございます。

4.大砲を積んでいる

　先代のはやぶさと、今回のはやぶさ2の大きな違いは、大砲を積んでいることです。先代もピストルは積んでいましたが、今回はピストル＋大砲でございます。いったいそんな物騒なもの、そうするん? という感じですが、これは小惑星の石をひろうためのものなのですな。

　ひろう方法はいろいろあって、スコップですくうとか、粘着テープを使うとか、ゼリーみたいなものもっていって、突き刺さるのを待つとか、マジでいろいろ考えられたようです。結局は、着陸する際にヤブ蚊の吸い口のような筒をつけ、筒の中でピストルを撃って、砕かれて飛び散った石が口に入ってくるという方法をとったのでございます。

　じゃあ、大砲は? というと砕くのはそうなんですが、これは穴を掘るためですね。太陽からの放射線が降り注ぐ小惑星の表面と内部では違うじゃろうという予想があるため、大砲を撃って、穴をほっくり返すんです。どうやるかは、以下のリンク先のJAXA提供の映像を見てもらうのが一番ですなー。35秒目くらいからドゾ!

　「はやぶさ2」タッチダウン想像図CG/”Hayabusa2″ CG Animation

5.リーダーは1人→3人、顔は國中、吉川、渡邊の3人

　5つ目はちょっとマニアックです。先代のはやぶさプロジェクトのリーダー、プロジェクトマネージャー(PM)は、川口淳一朗さんでした。元々は「ロボットすげー」と思って工学を志した方で、宇宙に関わってからは様々な革新的な探査計画を推進してきました。ちょっとしたカリスマですな。

　ただ、はやぶさ2は1人のカリスマがプロジェクトを進めるようにはなっておりません。3人のリーダーがいるという感じになっています。筆頭のリーダーのプロジェクトマネジャーは工学者の國中(くになか)均さん、はやぶさのイオンエンジンの開発を担当した人です。ミッションマネージャーは吉川真さん、小惑星やロケットの運動を研究してきた理学者ですね。この2人は、はやぶさ2を運用するJAXAの研究者です。そして、はやぶさ2を使って小惑星の研究のとりまとめをするプロジェクトサイエンティストが名古屋大学の渡邊誠一郎さんです。國中、吉川、渡邊の3人が今後6年のプロジェクトを引っ張っていきます。

　なんだか書き切らないなあ。うむ、打ち上げ直前にもう一本書きますよ。はい。

著者プロフィール

　東明六郎(しののめろくろう)
　科学系キュレーター。
　あっちの話題と、こっちの情報をくっつけて、おもしろくする業界の人。天文、宇宙系を主なフィールドとする。天文ニュースがあると、突然忙しくなり、生き生きする。年齢不詳で、アイドルのコンサートにも行くミーハーだが、まさかのあんな科学者とも知り合い。安く買える新書を愛し、一度本や資料を読むと、どこに何が書いてあったか覚えるのが特技。だが、細かい内容はその場で忘れる。

はやぶさ2、打ち上げそして旅の友

東芝、BLEなどに対応したウェアラブル機器けプロセッサを発表

　

　東芝は11月10日、活動量計、スマートウォッチ、ブレスレット型やメガネ型などの各種ウェアラブル端末向けのアプリケーションプロセッサ「TZ1000」シリーズとして、新たに「TZ1021MBG」を製品化したと発表した。

　同製品は、省電力通信規格であるBluetooth Low Energy(BLE)通信機能、加速度センサおよびフラッシュメモリを内蔵した「TZ1001MBG」から通信機能および加速度センサを外し、プロセッサ部分とフラッシュメモリのみを残すことで、小型・薄型パッケージを実現したという。また、演算処理として、DSPと浮動小数点演算ユニットをもつARM Cortex-M4Fを搭載しており、内蔵センサや外部センサから取り込んだ複数情報の統合的な処理(センサフュージョン)も可能なほか、高精度のADCも搭載しているため、脈波や心電などの微弱な生体信号を計測することも可能だという。

　なお同社では、すでに「TZ1001MBG」に角速度センサを追加した「TZ1031MBG」と、角速度センサと地磁気センサを追加した「TZ1011MBG」の開発を進めており、今後も「TZ1000シリーズ」のラインアップ拡充を目指すとしている。

　「TZ1001MBG」のブロック図

NEC、世界最大画素数・最高感度のテラヘルツアレイセンサを開発

　

　NECは11月11日、テラヘルツ(THz)アレイセンサの新画素構造を開発し、0.5～0.6THz付近において、同社比で約10倍の最小検知パワーの向上を実現したと発表した。

　また、従来の4倍の画素数にあたる640×480アレイセンサの製造技術を開発し、同アレイセンサを搭載したカメラを作製した。この画素数は、THzの周波数領域では世界最大の画素数となる。さらに、隣り合うピクセル同士をまとめる4×4のピクセルビニング処理により信号雑音比を更に4倍に向上させ、新画素構造の効果と合わせて最小検知パワーを約40倍に向上し、室温動作の2次元アレイセンサとしては同周波数領域で世界最高感度を実現したという。

　THz波は、赤外線と電波の中間に位置する電磁波で、プラスチック・紙・衣服などを透過し、またTHz波を用いた画像計測はX線よりも安全であると考えられているため、次世代の非破壊検査技術や病理診断技術の有力な候補として研究が進められている。

　同社は「今後、今回の成果を活用してテラヘルツ画像計測装置の開発・製品化を進め、非破壊検査、医療・創薬、違法物検知等の分野で貢献していく」とコメントしている。

　テラヘルツアレイセンサの最小検知パワーの比較

ロームと神戸大、ウェアラブル生体センサ向け超低消費電力技術を開発

　

　ロームと神戸大学は11月11日、次世代ウェアラブル生体センサに最適な世界最小クラスの超低消費電力技術を開発したと発表した。

　同成果は、ロームと神戸大大学院 システム情報学研究科 情報科学専攻の吉本雅彦教授らによるもの。詳細は、10月22～24日にスイスで開催されたIEEEが認定する国際学会「BioCAS」にて発表された。11月10～12日に台湾で開催される「ASSCC」でも発表される予定。

　同技術は不揮発性メモリを活用して、処理がない時間は電源を積極的にオフして待機電力の発生を抑制し、必要に応じて電源を即座にオンするノーマリーオフ動作を実現して消費電力の極小化を達成した。具体的には、消費電力が大きい心拍取得アナログ部に、新開発のノイズ耐性に優れた心拍波形取得アルゴリズムを適用し、さらに一部をノーマリーオフデジタル処理に置き換えることで、従来比1/20となる低消費電力化に成功した。また、FeRAMを応用した新構造の不揮発性RAMを搭載することで、動作に必要なスタンバイ電流を削減し、メモリ部の平均電力を1/10以下まで低減した。さらに、ARM Cortex-M0を含むデジタル回路ブロックに不揮発性ロジックを適応することでノーマリーオフ化し、ロジック部の消費電力を半分以下に削減した。

　なお、同技術を用いたウェアラブル生体センサモジュールは、体表面のわずかな電位差(心電波形)から心拍数を取得するほか、世界最小クラスの消費電流6μAで、加速度センサなど他のデジタル出力センサの情報も取得し、演算、記録することができる。加えて、通信機能も搭載しており、スマートフォンからウェアラブル生体センサを制御したり、データの入出力が可能である。これらの動作を消費電流38μAと従来比1/5の低消費電力で実現するとしている。

　ノーマリーオフ動作導入前後のイメージ。不揮発化で消費電力を”0″にし、省電力化を実現

　ウェアラブル生体センサモジュールの消費電力構成比の比較

　ノーマリーオフ動作による電力の極小化。実績のある不揮発技術で独自のノーマリーオフ化を確立

「Raspberry Pi Mocel A+」が登場

　

　Raspberry Pi Foundationは11月10日(英国時間)、2014年7月に発表した「Raspberry Pi Model B+」の改良点などを従来の「Raspberry Pi Model A」に追加しながら20ドルの価格を実現した「Raspberry Pi Model A+」を発表した。

　プロセッサはModel B+と同様、Broadcomの「BCM2835」を採用しており、メモリは256MB SDRAMでModel Aからの変更はないものの、基板サイズはModel Aの85.6mm×53.98mm×17mmから65mm×56mm×12mmへと小型化されている。

　またGPIOピンが26ピンから40ピンに増加されたほか、SDカードスロットからmicroSDカードスロットへと変更が施された。また、Model B+同様の消費電力化が図られてほか、オーディオ周りも低ノイズ化などにより音質の向上を実現したとする。

　「Raspberry Pi Model A+」