ついに地球にたどり着いた「はやぶさ」

　

　6月13日、JAXA相模原に集まった1500名を超す来場者から、度重なる拍手が上がった。小惑星探査機「はやぶさ」の地球帰還に際し開催されたパブリックビューイング(PV)のために集まった人々による拍手だ。

　パブリックビューイングのためにJAXA相模原に集まった人々

　同日19時51分00分(日本時間)、はやぶさはその身から小惑星「イトカワ」で採取したであろうサンプルを搭載したカプセルを分離、地球への降下軌道に乗せた。あまりの来場者の多さに会場を3つに分けたJAXA相模原では、はやぶさの最後の1つ1つの動きが報告されるたび、大きな拍手が鳴り響いた。

　PVで多くの来場者が眺めていたJAXA相模原に設置された運用管理室では、その間もはやぶさの最後に向けた作業が着々と進められていた。JAXA相模原からのデータの送受信ははやぶさが太平洋の水平線に消えるまで続けられた。水平線に消える最後のコマンドを送信したのが22時27分、そして鹿児島局がはやぶさの最後の電波を受信したのが22時28分。この後、カプセルの地球再突入時刻である22時51分までの30分の間、リチウムイオン電池の寿命を向かえていたはやぶさは地球の影に入り、電力を失い、カプセルとともに地球に降下した。

　JAXA相模原の運用管理室。中心付近で立っているのがはやぶさプロジェクトマネージャーの川口淳一郎氏

　運用管理室の入り口脇にはあかつきやIKAROSなどからのメッセージが貼られていた

　はやぶさの運用管理を終えた運用管制室では、JAXAスタッフから運用に協力してきたNECネットワーク&システムインテグレーションのスタッフに花束が贈呈された。その瞬間、その様子を映し出していたPVの観客から実に1分間ほど拍手が鳴り響いた。

　これまではやぶさの運用を助けてきたNECネットワーク&システムインテグレーションのスタッフにJAXAスタッフから花束が贈呈された

はやぶさの道筋

　はやぶさが地球を発ってから、この日の運用完了まで実に2600日近い月日が過ぎた。本レポートでは、これまでのはやぶさが辿ってきた7年間の道程をざっくりとだが、振り返ってみたいと思う。はやぶさは2003年5月9日、M-Vロケットにて打ち上げ、2005年9月12日、約20億kmの旅を経てイトカワに到着。同年11月に2回のタッチダウンを試み、サンプル採取を試みた。

　往路でも復路でもはやぶさにはさまざまな困難が襲い掛かった。まずは往路。2005年7月29日、姿勢安定に用いられる3台のリアクションホイールのうち1台が故障した。イトカワに到着した後の同年10月、2台目のリアクションホイールも故障。残りの1台のリアクションホイールだけでイトカワに着陸、サンプル採取に挑戦した。

　復路ではさらなる試練が襲い掛かった。イトカワ離陸後、化学エンジンの燃料漏れが発覚、ガス化した燃料が宇宙空間に噴出した結果、温度低下を引き起こしバッテリが放電、そして方向性を失ったはやぶさは12月9日、地球との通信途絶状態に陥った。

　7週間後の2006年1月26日、運用チームの必死の呼びかけにこたえたはやぶさは奇跡的に通信を回復、イオンエンジンの推進剤であるキセノンガスを直接噴射という本来の使い方と異なる手法を用いることで姿勢を制御することに成功した。

　姿勢制御に成功したはやぶさは、2006年3月までに通信を回復、エンジンの再起動を経て地球への帰還に向け、再び宇宙を航行し始めた。しかし、この間の通信途絶の影響により、当初予定であった2007年帰還は無理となり、3年後の2010年の地球帰還へと運用が変更された。

　この帰還運用には、化学エンジンが使えないため、新たな方法として太陽光圧を利用した姿勢制御を実施、これによるイオンエンジンの推進剤であるキセノンガスを用いずに姿勢制御することが可能となった。

　絶体絶命と思われる危機を乗り越えたはやぶさと運用チームに、再び大きな困難が襲い掛かったのは2009年11月4日。A/B/C/Dと4つあるイオンエンジンとスラスタのうち、生き残って運用を続けていたスラスタDのイオン中和器が寿命に到達。これにより、はやぶさは飛ぶための翼を失ったこととなる。

　しかし、それでも運用チームはあきらめなかった。通常運用では予定していなかった奇策をこんなこともあろうかと、といった具合に用意、実際に運用して見せた。その方法とは、先に中和器が故障してしまったスラスタBのイオン源とイオン源の不調で待機状態になっていたスラスタAの中和器をバイパスして接続、1台のエンジンとして活用することだった。

　満身創痍なったはやぶさは、その後、死力を振り絞ったかのように地球に向けた航行を続け、6月13日22時51分、オーストラリア上空200kmに到達、その役割を終え地球を眺めながらその身を炎に沈めた。実にはやぶさが地球から小惑星「イトカワ」に赴き、そして地球へと帰還するまで7年間の月日が流れていた。

　はやぶさはカプセル分離後、7～8枚の撮像に挑戦。そのうち、最後に撮影した1枚に地球が写っていた。下が黒くなっているのは、はやぶさからの送信が追いつかなかった影響によるもの(提供:JAXA)

　なお、同日23時17分、PV会場に一際大きく、そして長い拍手が鳴り響いた。運用管理室のスタッフが中継を行っていたモニタに向かって「ありがとうHAYABUSA」と書かれたはやぶさのイラストを掲げたことに沸き起こった拍手であり、7年間続けてきたはやぶさの運用管理が終了したことの宣言だった。

　運用管理室を映し出していたパブリックビューイング用のカメラにJAXAスタッフが提示した「ありがとうHAYABUSA」のボード

　カプセル分離から着地までの一連の流れ(提供:JAXA)

2003年5月9日

内之浦宇宙空間観測所より打上げ 2004年5月19日

地球スウィングバイ成功 2004年12月9日

イオンエンジン延べ20,000時間稼働 2005年7月31日

リアクションホイール1基目が故障 2005年9月12日

小惑星「イトカワ」に到着。約20kmの距離で相対停止 2005年10月3日

リアクションホイール2基目が故障 2005年11月4日

イトカワへの第1回降下リハーサル(異常検知にて途中で中止) 2005年11月12日

イトカワへの第2回降下リハーサル(探査ロボット「ミネルバ」が着陸に失敗 2005年11月20日

イトカワへのタッチダウン(1回目) 2005年11月26日

イトカワへの2回目のタッチダウン。その後、スラスタに異常が発生 2005年12月4日

イオンエンジンの推進剤であるキセノンガスの噴射により姿勢制御 2005年12月8日

化学エンジンの燃料漏れ再発生による影響から姿勢を喪失、地球との通信途絶 2005年12月14日

地球への帰還予定が2010年6月に延期と発表 2006年1月23日

はやぶさのビーコン信号を受信 2006年6月

太陽光圧による姿勢制御を実施 2007年4月25日

はやぶさ、イトカワの軌道から離脱。地球へ向けた巡航運転を開始 2007年10月18日

燃料節約のため、イオンエンジンを停止 2007年10月24日

リアクションホイールを停止、姿勢制御を一旦スピン安定に 2009年2月4日

三軸姿勢制御を確立し、イオンエンジンを再点火 2009年11月4日

イオンエンジンが異常停止 2009年11月19日

2つのスラスタのイオン源と中和器をバイパスすることで接続、イオンエンジンを復活 2010年3月27日

地球帰還に向けた第2期軌道制御を完了し、イオンエンジンの連続運転を終了 2010年5月12日

星姿勢制御(STT)のCCDセンサにより月と地球を撮影 2010年5月27日

TCM-2を終了 2010年6月5日

TCM-3を終了。地球への帰還を確実に 2010年6月9日

TCM-4を終了。WPA内の予定地点への降下軌道への修正を完了 2010年6月13日(以降同日)19時51分

カプセルの分離信号を確認 22時02分

地球撮像に成功。はやぶさからの最後の送信画像 22時51分

カプセルが高度200kmに到達。大気圏に再突入を開始 22時52分

火球が最大光度に到達。各地で火球を確認 23時02分

ビーコンの発信を確認 23時7～8分ころ

地上への着陸を確認 23時20分

WPAにてヘリコプターが現地でビーコンを確認 23時56分

ヘリコプターが目視でカプセルを確認「はやぶさ」の主な軌跡

TED、Virtex-6搭載LSI開発評価プラットフォームの販売を開始

　

　東京エレクトロン デバイス(TED)は6月14日、XilinxのFPGA「Virtex-6」を搭載したLSI開発評価プラットフォーム「TB-6V-LX760-LSI」を同社のinreviumブランドとして販売することを発表した。即日受注を開始、出荷は2010年6月下旬より順次開始される予定。

　LSI開発評価プラットフォーム「TB-6V-LX760-LSI」

　同プラットフォームは、SoCに向けた最大規模、高速内部ロジック、広帯域インタフェースなどの性能を備えたFPGA「Virtex-6 LX760」を搭載。これにより、低消費電力で、高バンド幅と性能の達成が可能になるほか、高速メモリ(DDR3 SDRAM 1066Mbps)やUSBインタフェースを標準装備し、DDRメモリコントローラとPHYの標準インタフェースであるDDR PHY Interface(DFI)にも対応、次世代高画質エンジンや映像・通信制御エンジン向け製品の中枢を担うLSI開発に対応可能となっている。

　同製品は、Xilinxが提唱する「ターゲット デザイン プラットフォーム(TDP)」のコンセプトに沿ってTEDが開発したドメインプラットフォームの1つ。FPGAメザニンカード(FMC)コネクタを10個搭載しているため、TEDが提供しているLVDSインタフェースカード、ピンヘッダ変換カード、およびイーサネットインタフェースカードなどの各種FMCカードと組み合わせることができ、さまざまなインタフェースへの柔軟な対応が可能だ。

　また、同拡張I/Oを使って複数のボードをスタックすることで、より大規模な開発を実現させカスタマのSoC開発期間を短縮することも可能だ。

　さらに付属のリファレンスデザインを併せて使用することにより、FPGA設計やアプリケーションソフトにかかる開発工数を低減でき、最終製品の早期市場投入を可能にすることも可能。

　なお、今後はUSB3.0などさまざまなインタフェースに対応したドーターカードを順次リリースする予定となっている。

理研、歪み単結晶に照射したX線が巨大な横ずれを引き起こす現象を観測

　

　理化学研究所(理研)の研究チームは、歪ませたSiの単結晶に、大型放射光施設「SPring-8」が発するX線(波長0.08nm)を照射すると、照射角度がブラッグ角の近傍では、X線が5mmほど横ずれ現象を引き起こすことを、実験的に観察したことを発表した。6月14日付け(米国時間)の米国の科学雑誌「Physical Review Letters」にハイライト論文として掲載される予定。

　X線領域の電磁波は、物体との相互作用の大きさが波長の2乗に比例し、波長が0.1nmレベルのX線では、相互作用が非常に小さく、屈折をはじめとした光学現象を実験的に見いだすことが困難だった。

　同研究チームは2006年に、「X線の横ずれ現象が波長の2乗に反比例して引き起こされる」という理論的な予言を提唱していた。この理論は、ブラッグ角を満たすX線の回折では、結晶の原子の周期的な配列が歪んだ場合に、照射したX線が巨大な横ずれを起こす、というもので、その横ずれ量は、結晶の歪みを100万倍程度拡大した巨大な量となるため、100nmレベルの結晶の歪みが有れば、mmレベルのX線の横ずれが生じる計算になる。

　今回の研究では、結晶試料として厚み0.1mm、大きさ14mm×11mmのSi単結晶をゆるやかに反らせて、5mmあたり200nmの歪みを与えた。この歪んだSiの単結晶へ、入射角をブラッグ角(約18°)近傍の角度にセットし、SPring-8の理研 物理科学IIビームライン(BL19LXU)から、波長0.08nm、エネルギー15keV、ビーム幅0.2mmのX線を照射、透過したX線の観察を行った。

　結晶の歪みの模式図。破線は結晶に歪みが無い場合の結晶面を表す

　透過したX線の強度分布を計測したところ、ブラッグ角から大きく外れた場合と、ブラッグ角近傍では、まったく異なる分布を示すことを発見。特に、ブラッグ角近傍では、さまざまな入射場所から横ずれを起こしたX線が結晶の縁に集まり、入射方向とほぼ平行に出射したことが確認された。このときのX線の横ずれ量はおよそ5mmで、厚み0.1mmの薄い結晶中を結晶面に沿って伝わっている。X線がこの厚さのSiを透過する際の一般的な屈折では、nmレベルでしか曲がらないため、今回の実験のようにX線が大きく曲がる現象は、2006年の理論を支持する結果となる。

　また、結晶の縁に達した横ずれX線は、0.04mmの細い幅で平行性が高いビームとなり出射された。過去のX線導波管では、X線を集光しようとしてもすぐにビームが広がるため、利用には適していなかったが、今回、横ずれ現象を用いて、ビーム幅が細いまま伝わる特徴を持ったX線導波管を実現。その結果、細いビームを試料に照射する際、試料を任意の位置に設置でき、X線光路をマクロに制御することが可能となった。

　発見したX線巨大横ずれ現象の概念図。X線ビームの軌跡は、結晶の歪み領域で大きな偏曲を受け、結晶の縁まで到達し、結晶から出た後は、結晶に入射する前の方向と平行な方向に伝搬する

　通常、X線領域の研究では、照射された物質側の情報を探る結晶構造解析などの研究が進んでいるが、今回、物質を通過する際のX線側の様子を見るという逆の発想で研究を実施したため、従来、見過ごされてきた現象を発見することができたという。

　結晶を透過し観測されたX線の強度分布。左はブラッグ角から大きく外れた場合。結晶を通る前のビームと同様、単一のピーク(赤色)を観測。右はブラッグ角近傍。左図で観察されたピーク(赤色部分)が2つに分かれて観測されている。上方の矢印がブラッグ反射条件(角)を満たした結果で、反射が起きたため透過強度が低下した領域(青色)にあたる。左図で観察されたピーク(赤色部分)より下方に、強度が増大したビーム幅0.04mmのピークが生じている(細い赤色部分、下方の矢印)。これは結晶の縁に至った巨大なX線の横ずれによる

　なお、今回の現象を医療に応用すると、細いビームを小さな患部だけに当て、被ばく量を最小限に抑えることができるようになる。また、超音波振動などによって結晶歪みに高速の変動を加えることで、横ずれが顕著な状態(オン)とほとんど起きない状態(オフ)との間の制御、つまりスイッチングが可能になるため、現在建設が進んでいるX線自由電子レーザーにおいて、高速光科学用のスイッチング素子として利用でき、原子の運動のスナップショット観察に役立つことが期待されるとしている。

JAXA、小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」のセイル展開に成功

　

　宇宙航空研究開発機構(JAXA)は6月11日、2010年5月21日に種子島宇宙センターから打ち上げられた小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の運用において、6月3日にセイルの展開を開始、6月10日に地球からの距離約770万kmの地点において、セイルの展張および薄膜太陽電池による発電を開始したことを確認したと発表した。

　セイル展開の手順

　具体的には、6月8日に1次展開の最後のシーケンスを、6月9日に2次展開を実施。2次展開開始のコマンドを送ってから、伝播遅延のため最初のデータが見えるまで46秒かかるため、運用室では緊張した状態がしばらく続いていたものの、最初に送られてきたスピンレートや姿勢データから正常に展開しているということが判明、続いて、モニタカメラで撮像した画像の一部データをダウンリンクし、画像からもセイルが展開していることが確認できた。

　1次展開中のIKAROSに搭載されたモニタカメラ画像

　また、6月10日にセイルが綺麗に展開している「展張状態」の画像を取得、2次展開後の確認作業を終えセイルの展開成功を確認した。

　2次展開後の展帳状態の膜面画像(左上がCAM-H1、右上がCAM-H2、左下がCAM-H3、右下がCAM-H4の映像。膜面の下に見えている左側のフレーム状のものが、膜面と本体を電気的に結合するハーネス。右側の線状のものが膜面と本体を機械的に結合するテザー。1番したに写っている棒状のものが、展開後の回転ガイド)

　さらに合わせて実施した薄膜太陽電池の発電も確認。これにより、大型膜面の展開・展帳、薄膜太陽電池による発電というミニマムサクセスが達成されたこととなる。

　2次展開終了後の視野イメージ(IKAROSに搭載しているモニタカメラは水平画角が115°と広角であるため、4台のカメラで360°全周をカバーすることができる)

　なお、JAXAでは引き続き、薄膜太陽電池による発電の状態を計測し、光子圧を用いた加速およびそれによる軌道制御の実証を行い、ソーラーセイルによる航行技術の獲得を目指すとしている。

ADI、3G/4G機器の高クレストファクタ信号を測定するRMSディテクタを発表

　

　Analog Devices(ADI)は、3Gおよび4G対応の携帯端末向けの「TruPwr」パワーディテクタ「ADL5505」を発表した。

　「ADL5505」のブロック図

　同製品は、複雑な波形のRMS(最小2乗平均)出力パワーを決定するためのもので、どのような波形でもパワー測定が可能だ。W-CDMA、CDMA2000、WiMAX、WLAN、およびLTEなどの波形のように高クレスト・ファクタ(波高率:高いピーク値とRMS値との比)信号の測定に対応しているほか、リニア・パワーアンプの性能最適化にも対応可能だ。また、30dBにわたる温度安定性を提供しているほかダイナミック・レンジの最上部での測定誤差はほぼ0dBを実現しているほか、ディテクタは2.5Vから3.3Vの単電源で動作し、消費電流1.8mA未満を実現している。

　さらに、RMS出力はリニア応答のDC電圧で、コンバージョン・ゲイン(変換利得)は900MHzで1.86V/V RMSとなっている。

　同製品は、0.8mm×0.8mmのWLCSPパッケージですでに提供されており、1,000個受注時の販売単価は2.50ドルとなっている。