衛星「ひとみ」の重大トラブル、いま打つべき手

　前回、X線天文衛星「ひとみ」の打ち上げ成功に関する記事を、以下のように締めくくった。

打ち上げ前の報道公開時のひとみ（撮影：松浦晋也）

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　あまりに早く、「日本が、人類社会の繁栄に寄与するか否か」の試金石が来てしまった。

　3月28日、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、ひとみに何らかのトラブルが発生し、観測ができない状態に陥っていると発表した。復旧に向けた作業が続いているが、4月5日現在、状況は好転していない。

　ひとみが観測に復帰できるとしても、復旧作業は今後数カ月の長丁場になることが予想される。ひとみからは、少なくとも10個の破片が分離したことが確認されており、うち1つは、かなり大きなものであることが分かっている。今後の推移次第では、復旧断念、あるいは復旧したものの観測に大きな支障を来すことになる可能性は否定できない。

ひとみの模型、軌道上では太陽電池パドルと、センサーを搭載したワークベンチを伸ばして、このような形状になる（撮影：松浦晋也）

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　ひとみには、他に代替のない世界最先端の観測機器を搭載しており、十分な観測ができなければ、世界のX線天文学が停滞を余儀なくされることになる。前回書いた通り、X線望遠鏡を搭載するX線観測衛星は巨大化しつつあり、より一層の投資が必要になっている。しかも歴史的に見ると巨大化する望遠鏡は、科学の発展を根底から支える原動力であり、長期的にはこれほど役に立つ投資は他にはなかなかないといえるほどだ。

　ここで問題になるのは、世界最先端の一角を担ってきた日本のX線天文学の危機に対して、日本政府がどのような態度をとるかである。

　2008年の宇宙基本法成立以来、日本は安全保障を中心とした実利用に傾斜し、技術開発と宇宙科学への投資を抑制してきた。その結果、現在日本の宇宙開発は、世界から技術で後れを取りつつあり、かつ宇宙科学は長期計画を立てにくい状況におかれている。中国やインドは技術開発と宇宙科学に多大な投資を続けており、すでに日本を凌駕する成果も出してきている。それは、中国やインドが「日本以上に、人類社会の繁栄への寄与をしはじめた」ということに他ならない。

　政府がこの態度を続けるならば、これまで世界最先端の一翼を担ってきた日本のX線天文学が衰退することになる。それは長期的に見ると日本の衰退に他ならない。

28日に通信途絶、大きな破片も本体から分離

　ひとみは、2月17日に種子島宇宙センターからH-IIAロケットで打ち上げられ、その後搭載機器のチェックと動作確認に引き続き、試験観測による観測機器のチェックと調整を行っているところだった。ところが、日本時間（JST）3月26日午後4時40分にJAXAがオーストラリアに設置しているミンゲニュー局からひとみと通信しようとしたところ、不通になっていることが判明した。その後26日と28日に各2回、ひとみからの弱い電波を受信できたが、衛星がどのような状態になっているかの情報を得ることはできなかった。

　28日には、軌道上の人工物体をレーダーで監視している米国防総省戦略軍・統合宇宙運用センター（JSpOC）からひとみから小物体が分離したと発表があった。早い話が“壊れた”ことが判明したのである。分離した物体の数は当初5個となっていたが、4月2日は10個と修正された。また、そのうちのひとつはメートルオーダーの大きさがあるらしいことも判明している。

　ひとみは、高度約580km、赤道に対する傾きが31度の軌道を周回している。地球一周に要する時間は約1時間半で、1つの地上局の上空は約10分ほどで通過していく。上空通過のことを専門用語で「パス」という。

　運用は、主にJAXAの内之浦局（鹿児島県肝付町）から行っている。搭載観測機器による観測データと、衛星の姿勢、内部温度、太陽電池の発生電力や搭載機器の消費電力などのデータ（ハウスキーピング・データという）は、搭載データレコーダーに記録し、まとめて内之浦局でダウンロードしている。内之浦では1日5パスの程度の運用を行っている。

　この他、JAXAが保有する海外局では、軌道の精密計測を行うためにひとみからの電波を受信している。この電波にも受信したその時点におけるハウスキーピング・データが乗っている。受信したデータはその場では解析せずに記録し、後から分析することになっていた。

　事故前後に受信したデータの解析や、JSpOCの発表、事故発生後の地上からの観測などにより、4月2日時点までに下の表のようなことが起きたことが判明している。

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長期戦になる模様、今すぐできるのは予算によるてこ入れ

　事態は深刻である。

　特にJSpOCが、それまで破片としていた物体が実は本体だったと訂正したことは、少なくともレーダーの電波を本体並みによく反射する大型物体がひとみから分離した可能性を示唆する。

　米軍は、冷戦時代にソ連の偵察衛星を観察するために作った、軌道上を監視する望遠鏡を持っている。彼らにとってひとみの分解は、衛星がどのように分解するかを知るサンプルになるので、おそらくすでに観測しており、その結果、レーダーでは分からなかった物体の形状を知り、訂正を出したのではなかろうか。JAXAでも、軌道上のひとみを大型の望遠鏡で観察する準備を進めているが、4月3日現在、まだ撮影に成功したという報はない。

　復旧の可能性はどれほどのものだろうか。

　JAXAはひとみの現状を、「姿勢維持機能を喪失して回転しており、そのために太陽電池パドルに太陽光が当たらなくなっている」と推測している。これが正しければ、いずれ回転は太陽電池パドルに対して垂直の軸に収束する。すると、地球が太陽の回りを巡るに従って、太陽光の来る方向が変化し、やがて太陽電池パドルに光が当たってひとみは電力を回復する。電力が得られれば地上との通信が可能になり、通信により衛星の詳細な状態が分かれば復旧の糸口がつかめるかもしれない。

　いずれにせよ、通信回復から復旧までは数カ月以上の長丁場となるだろう。また、すべての観測が可能になるまで復旧できるかどうかは分からない。なにしろ、大きな破片が分離しているほどの損傷を受けているので、観測ができなくなっている可能性もある。

　ひとみが、どこまで復旧できるかは今後の推移を見守るしかない。が、その間にも地上でできることはある。大きなダメージを被ったX線天文学へのてこ入れ――具体的には代替衛星への予算処置だ。

しなびる日本の科学と技術

　日本の宇宙政策は、2008年の宇宙基本法の施行以降、情報収集衛星（IGS）と準天頂衛星システム（QZSS）に代表される安全保障を中心とした実利用分野に力を入れており、技術開発と宇宙科学には十分な予算が回っていない。宇宙科学分野は、科学者のボトムアップにより次期計画の選定と実施を行うとしつつ、予算に一定の枠が嵌められた形となっている。結果、近年になって諸外国との間で技術的な立ち遅れと、科学的成果の減少が散見されるようになった。

　米国ではベンチャーのスペースXとブルー・オリジンがロケットの垂直着陸による再利用の実用化を目指してしのぎを削っている。同分野では、JAXA宇宙科学研究所が限られた予算の中で研究を続け、実機開発構想を立ち上げているものの、開発には至っていない。商業用の通信・放送衛星分野では、静止軌道への投入を行うロケットエンジンと軌道位置を保持するスラスターをイオンエンジンに一本化した完全電化衛星が世界最先端のトレンドとなっているが、日本では、JAXAがやっと今年度から完全電化衛星の開発に手を付けようというところだ。

　宇宙科学分野は中国とインドを中心に新興勢力が急速に力をつけている。中国は2013年の「嫦娥3号」で月軟着陸と無人探査ローバーの月面走行を成功させた。一方日本は2000年代初頭から月着陸機「セレーネ2」構想を持っているものの、いまだ月軟着陸も月面走行ローバーも実現させていない。インドは2013年11月に火星探査機「MOM（通称マンガルヤーン）」を打ち上げ、2014年9月に火星周回軌道投入を成功させて、現在も観測を続けている。この3月には、三菱重工業のH-IIAロケットがドバイの火星探査機「アル・アマル」（2020年打ち上げ予定）の打ち上げを受注した。その一方で日本の火星探査機は、2003年の火星探査機「のぞみ」の周回軌道投入断念の後、13年を経た今も構想はあるものの具体的な開発計画は動いてはいない。H-IIAロケットは日本の火星探査機より先に、ドバイの火星探査機を打ち上げることとなる。

　今回のひとみのトラブルは、10年近くに渡って投資を絞ってきた分野で、やっと実現させた大型計画が打ち上げ直後に大事故に直面したというものである。ここで追加投資をしなければ、1979年のX線天文衛星「はくちょう」以降、世界をリードしてきた日本のX線天文学が大きく後退することになるだろう。そして前回に説明した通り、長期的に見ると天文学ほど確実に役に立ち、人類社会の進歩に寄与する学問はなかなかない。

予算的余裕はある、あとは意志

　予算の話になると必ず「今の日本にそのような余裕はない」という意見が出るが、実際にないのは財政的余裕ではなく政治の意志である。そのことは、2003年11月に打ち上げに失敗した情報収集衛星の事例が示している。

　2003年11月29日、IGSの光学衛星とレーダー衛星を各1機搭載したH-IIAロケット6号機が打ち上げに失敗した。IGSの衛星は、H-IIAで2機同時に打ち上げる前提で開発された。が、事故後は基本的に1機ずつ打ち上げるようになった。「万一にも失敗して2機の衛星を同時に失ってはならない」という政治の意志に配慮した結果だ。打ち上げ能力を余らせ、打ち上げコスト2倍になっても「安心・安全」を選択したわけである。

　IGSの詳細は秘匿されているので、その後衛星が大型化して、2機同時打ち上げが不可能になった可能性もある。が、2007年2月と2013年1月には、本番の機体と同規模のIGS技術試験衛星を相乗りで2機同時に打ち上げているので、2機同時打ち上げが不可能なほどにIGS衛星が大型化しているとは考えにくい。

　2006年以降、IGS衛星の単機打ち上げは6機を数える。H-IIAロケットは1回の打ち上げに約100億円程度かかるので、政府はIGSの「安心・安全」のためにこれまでに300億円ほどをかけた計算になる。これはひとみの開発・打ち上げ費310億円に匹敵する。

　実はこの300億円は、実質的なシステムの安全にはほとんど意味がなく、政策担当者の「安心」のみを確保するものだった。H-IIA6号機の事故原因は完全に解明され、きちんと対策が施されたからだ。その対策が正しかったことは、その後H-IIAが24機連続で打ち上げに成功したことで実証されている。

　日本の政治は、政策担当者の単なる安心のために300億円の追加投資を宇宙に投ずることができる。また、日本にはそれだけの財政的余裕もある。今はその意志を、宇宙科学に向けるべきであろう。

　1967年、米国の物理学者で長年フェルミ国立加速器研究所の所長を務めたロバート・R・ウィルソンは、大型実験装置のシンクロトロンが、莫大な予算を食うとして、米議会で釈明を要求された。その時ウィルソンは「この装置は直接国防に関係ありませんが、わが国を守るべき価値のあるものにします（it has nothing to do directly with defending our country except to help make it worth defending.）」と述べ、予算は承認された。

　IGSが安全保障に役立つとするなら、ひとみは日本を人類社会に貢献する、守るに値する国とする。決断するか否かは、現在の政権を担当する政治家の資質にかかっている。