時速1万8000キロで「針の穴」を通す：はやぶさ2、トリフネ表面400メートルの世界記録

0.08秒のすれ違い

軌道投入はない。ゆっくりした降下も、やり直しもない。はやぶさ2とトリフネは、1秒に約5キロという相対速度で出会った。400メートルの表面クリアランスと同じ距離を進むのに必要な時間は0.08秒。管制官が誤差を見てから修正するころには、すべてが過去になっている。

最接近は7月5日午後6時30分00.31秒。JAXAと企業・大学のチームが探査機運用と科学データを数週間かけて再構成し、幾何関係を確定した。当初の速報値では小惑星中心から約1キロとされていたが、7月30日の結果はさらに内側だった。中心から744メートル、不規則な表面から約400メートルである。

「中心」と「表面」を分けることが重要だ。トリフネは、きれいな球体ではない。長軸約840メートル、短軸約340メートル、平均直径約540メートルと推定される二つのこぶを持つ天体だ。距離を求めるには、形、向き、軌道、時刻を同時に解かなければならない。しかも記録の基準となる表面は、いまも精密なモデルが作られている途中である。

「待つ」ための探査機に、全力疾走をさせる

はやぶさ2は本来、ランデブー型の探査機である。リュウグウでは小惑星と速度を合わせ、約1年半にわたって周囲にとどまった。表面を地図にし、小型ロボットを放出し、降下を繰り返し訓練し、2回のタッチダウンを行った。トリフネでは正反対の性格を要求された。目標がはっきり見えるのは接近直前で、見えたと思った次の瞬間には通り過ぎる。

2014年に打ち上げられた機体を、設計時に想定しなかった使い方へ適応させる任務だった。望遠光学航法カメラは、専用フライバイ探査機の高速追尾装置として造られたものではない。チームは地上からの電波追跡と、小惑星を撮影した光学観測を組み合わせ、新開発の機上航法誘導ソフトを加えた。軌道修正は7月1日、4日、そして最接近の約3時間前となる5日午後3時27分に実施。最後は探査機自身が自律的に詰めた。

目標点からのずれは120メートル。地上では一街区ほどの距離だ。しかし、地球から約1億キロ離れ、不規則な小天体と高速ですれ違う場面では、航法の精度が「小惑星をどれだけ正確に知っているか」に追いついたことを意味する。

最接近から5分後の午後6時35分、地上局は探査機が正常であることを確認した。短い状態報告には、別の意味もあった。世界記録を達成しても、2031年へ向かう探査機を失わなかったということだ。

一度きりの観測シーケンス

はやぶさ2は6月20日、トリフネの直接撮影を始めた。望遠光学航法カメラONC-Tは二つの役割を同時に担った。航法のために小惑星の位置を測り、科学のために天体そのものを撮る。最接近の約1時間前から、さらに三つの観測装置が加わった。

観測は最接近の直前まで続いたが、通過後は探査機の姿勢と遭遇の幾何関係から継続できなかった。最初の成果発表時点で、地球に送られた科学データは一部にとどまる。7月30日の航法結果は大きな節目だが、科学的な最終結論ではない。

トリフネが見せた「二つの顔」

地上観測では、トリフネの明るさが約5.02時間ごとに大きく変化することが分かっていた。細長い形を示す証拠だった。フライバイ画像は、より強い答えを見せた。二つの丸みを帯びた塊が、細い首の部分で接した「接触連星」である。

この形は、低速で天体が組み上がった化石ともいえる。二つの小天体が共通重心の周りを回り、エネルギーを失い、粉々にならないほどゆっくり接触すれば、別々のこぶを残したまま一体化する。チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星や、太陽系外縁天体アロコスで同様の姿が知られるが、接触連星の一つ一つが、衝突、自転、弱い重力の異なる歴史を記録している。

トリフネは岩石質のS型複合小惑星で、炭素に富むリュウグウより、初代はやぶさが訪れたイトカワに近い種類だ。それでも共通する大きな教訓がある。小天体は「小さな惑星」ではない。弱い重力で辛うじて結び付いた岩石の集合体、接合した破片、高速自転する構造体になり得る。

長軸840メートル、短軸340メートル、平均直径540メートルという改訂値も、探査機による偵察の価値を示す。地上の望遠鏡は、自転、反射率、スペクトル、大まかな輪郭を推定できる。通過する探査機は、明るさの変化しか見えなかった点を、地質を持つ世界へ変える。

この旅のために選ばれた名前

トリフネは2001年2月3日、米国のLINEAR観測計画によって発見され、長く2001 CC21という仮符号で呼ばれた。はやぶさ2拡張ミッションの対象に決まった後、一般公募が行われ、小中学生による選定委員会の協力を得て候補が検討された。

2024年に正式承認された「トリフネ」は、アメノトリフネの略称である。日本神話の神であり、その神の船の名でもある。命名文は、鳥のように高速で安全に進み、岩のように安定した船と説明する。名前に込めた願いは、驚くほど文字通りだった。探査機は、速く、安定し、安全でなければならなかった。それも同じ1秒の中で。

イトカワの微粒子から、最接近の世界記録へ

トリフネへの通過は、小さな探査機とイオンエンジンで、当初は無理に見えることへ挑む日本独自の系譜に連なる。

初代「はやぶさ」は2003年5月、工学実証機として打ち上げられた。約20億キロを飛行して2005年にイトカワへ到着し、2回着陸した。帰還を何度も脅かす故障を乗り越え、2010年6月13日、カプセルがオーストラリアの砂漠へ戻った。後に約1500粒が確認され、その多くが地球外物質でイトカワ由来と判断された。人類は初めて、小惑星から探査機で採取した物質を地球へ持ち帰った。

はやぶさ2は単なる再演ではない。2014年12月3日に打ち上げられ、イオンエンジン、航法、通信、姿勢制御の信頼性を高めた。2018年6月に炭素質小惑星リュウグウへ到着し、小型ローバーと独仏の着陸機MASCOTを放出。小型搭載型衝突装置で人工クレーターをつくり、2回のタッチダウンを実施した。2回目は、宇宙風化の影響が少ない地下由来物質が飛散した地域を狙った。

2020年12月6日、はやぶさ2は地球上空で試料カプセルを分離し、自らは地球を通過した。カプセルには2地点から採取した黒い始原的物質5.4グラムが入っていた。成功基準の100ミリグラムを大きく上回る量だ。分析により、水による変質を受けた鉱物、豊富な有機化学、そして2026年にはDNAとRNAで使われる5種類すべての標準核酸塩基が確認された。リュウグウに生命がいたという意味ではない。生命がなくても、その分子の「文字」が宇宙で形成され、古い小惑星に運ばれ得るということだ。

本来の任務は終わった。しかし探査機は動き、拡張計画を立てた時点でキセノン推進剤は約半分残っていた。JAXAは、稼働する惑星間実験室を捨てず、さらに10年の旅を与えた。

「はやぶさ」の28年：一つの任務が次の任務へ変わる

400メートルが「地球防衛」に持つ意味

プラネタリーディフェンスは、危険な小惑星を見つけることから始まる。しかし発見だけでは足りない。衝突軌道の天体が見つかれば、政策決定者は軌道、大きさ、質量、組成、形、自転、内部構造を知らなければならない。固い一枚岩、亀裂の多い天体、緩いラブルパイルでは、同じ衝突を与えても反応が違う。押し動かす探査機を送る前に、偵察機が必要になる可能性がある。

トリフネは緊急偵察の模擬訓練だった。十分に性質が分かっていない小型の地球接近天体へ、別目的で造られた探査機を高速で向かわせる。JAXAは6月の説明で、「すでに飛んでいる探査機」を高速フライバイに転用したとき、どこまで情報を得られるかを検証する狙いを示した。目的は写真だけではない。不確かさを、命中に使えるデータへ変えることだった。

その成果を最も明確に示すのが軌道精度だ。フライバイ前、遭遇時刻におけるトリフネ位置の誤差は49.5キロ（3σ）。通過後は0.78キロに縮小した。精度は63倍以上向上した。地上から急に見やすくなったのではない。探査機が現地で出会い、近さを知識に変換した。

目標点から120メートルという誘導結果は、もう一つの半分を実証した。JAXAは、小さな小惑星へ探査機を衝突させられる制御技術を示したと評価する。はやぶさ2はトリフネの軌道を変える実験をしたのではなく、意図的に衝突を避けた。しかし、ニアミスと命中が解く航法問題は近い。

はやぶさ2とDART：衝突の前に必要な偵察

NASAのDART探査機は2022年9月、直径約160メートルの小惑星衛星ディモルフォスへ秒速約6.6キロで意図的に衝突した。その結果、ディディモスを回る公転周期は初期測定で約32分短くなった。運動する天体の軌道を人類が初めて意図的に変え、運動エネルギーで押す「キネティック・インパクター」の有効性を実証した。

トリフネは別の種類の試験だ。DARTは衝突して役目を終えるために専用設計され、その一つの瞬間へ自律航法を最適化した。はやぶさ2は、帰還試料を届けたベテラン探査機で、接近後も生き残る必要がある。貢献は、高速偵察と精密誘導の側にある。不確かな天体へ近づき、軌道と形を絞り、物理量を測り、目標へ正しく導けることを示す。

実際の地球防衛作戦には、両方が必要になり得る。偵察は「何を動かそうとしているか」を教える。衝突機は力を加える。追跡観測は、変化が十分だったかを確かめる。トリフネは最初の鎖を強くし、次の鎖の一部も実証した。

世界記録の先にある目的地

拡張ミッションの愛称は「はやぶさ2#（シャープ）」。英語ではSmall Hazardous Asteroid Reconnaissance Probeの意味も持たせる。トリフネは拡張後、最初の小惑星探査であり、最終目的地ではない。

探査機は2027年12月と2028年6月、地球へ接近して重力を使うスイングバイを行い、2031年7月に1998 KY26へランデブーする計画だ。JAXAの最新情報では、目標は直径約11メートル、自転周期は約5分。表面近くでは、自転による遠心力が弱い重力を上回る可能性がある。

これまでとは別の種類の世界だ。トリフネは、はやぶさ2が標的の近くを数秒で横切れるかを試した。KY26は、老朽化した探査機が超小型・高速自転天体の近くに長期間とどまり、観測できるかを試す。その技術は重要だ。こうした小天体は数が多く、発見しにくく、条件によっては大気圏を通過して地表へ達し得る。

世界記録でも、まだ分からないこと

日本の宇宙史を貫いた400メートル

400メートルは、地上なら5分も歩けば進める距離だ。しかし深宇宙では、12年に及ぶ探査機の耐久性、数十年のイオンエンジン開発、地上望遠鏡の観測網、企業のソフトウエア、光学航法、そして古い機械を設計外の方法で使う決断が凝縮された幅だった。

はやぶさ2の最大の成果は、一つの任務にとどまらないことかもしれない。リュウグウで水と有機化学の起源を問うために造られ、答えをカプセルで地球へ届けた。その後、生き残った機体をプラネタリーディフェンスへ向けた。安全な着地点を探したカメラは高速偵察の目になった。ゆっくり降下するためのレーザー高度計は、すれ違う岩へ光を放った。サンプルリターン探査機は、衝突しないことを選んだ「迎撃機」になった。

7月5日午後6時30分00.31秒、はやぶさ2は最も狭い地点を通り抜けた。トリフネの岩肌が視野を満たし、直後には背後へ消えた。記録は400メートル。だが、より大きな尺度は、日本の小惑星探査が進んだ距離だ。イトカワの微粒子から、リュウグウの太古の化学へ。そして、人類が危険な小天体と「意図して出会う」にはどうすればよいかという、実践的な問いへ到達した。