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展開した膜型ダストセンサーをオンボードカメラで撮影した自撮り画像。センサーが固定されたパドル面には、千葉
工業大学の校章とPERCのロゴが印字されている

千葉工業大学惑星探査研究センター（PERC）は2月15日、宇宙塵探査実証衛星「ASTARISC」（アスタリスク）がJAXAのイプシロンロケット5号機で高度約570kmの地球周回軌道に打ち上げられ、初期運用に移行したことを発表した。

ASTARISCは、宇宙塵や微小なスペースデブリを観測するための、サイズが30×10×10cmというU3超小型衛星。世界初の方式による、展開すると30×30cmになる膜状の粒子観測装置（ダストセンサー）を搭載している。ダストセンサーは、ポリイミド製の膜に圧電素子を接着したもの。この膜に宇宙塵やスペースデブリが衝突すると、そのとき発生する弾性波を電気信号としてとらえ、独自の信号処理によりリアルタイムで粒子を観測できる。粒子が膜に衝突しさえすれば検出できるので「膜の面積を大きくするだけで大面積のセンサーを容易に実現できる画期的な技術」とのことだ。

ASTERISC外観写真。写真左は、展開前の衛星外観。写真右は、30×30cmの膜型ダストセンサー（左方向に広げられたオレンジ色の膜）展開後の衛星外観。膜型ダストセンサーの膜面には、受信用の8個の圧電素子と2個の試験信号用の圧電素子が接着されている

ダストセンサーは、センサーの健全性と展開実施の要件を確認したあと、ニュージーランド上空付近で展開された。タイマーコマンドにより自律的に展開されたが、オンボードカメラの映像などによって、設計通りの形状で展開されたことが確認できた。すでに「真の粒子観測イベント」と判定できるデータが得られているとのこと。観測された粒子は、0.1〜1μm（マイクロメートル）程度のサイズと推定され、センサーが設計通りの感度を有していることも実証された。今後は、長期的な観測により、軌道上の粒子の量・飛来方向・運動量などを明らかにできるとしている。

宇宙塵は、太陽系の形成に大きく関わる重要な微粒子で、原始の地球に降り注いだ宇宙塵由来の有機物が生命の起源ともいわれている。また、スペースデブリの定量的な観測と評価も、今後の宇宙開発において重要な意味を持つ。しかし、宇宙塵や微小なスペースデブリを地上から観察することはきわめて難しく、その分布や量などの特性を調べるには、直接宇宙で観測しなければならない。

ただ、宇宙空間での宇宙塵や微小スペースデブリは存在が大変に希薄であるため、それらを観測するには大きな検出面積を持つダストセンサーが必要となるが、これまでの方式ではコストの面などで大型化が困難だった。そこで惑星探査研究センターは、容易に大面積化できるこのダストセンサーを開発した。

ASTARISCは、惑星探査研究センターと東北大学が共同で開発したもの。今回は同時に、将来のミッションを視野に入れた国産の衛星バス技術（電源系、通信系、データ処理制御系、姿勢系）の軌道実証も行い、成功している。

2020年12月に小惑星リュウグウから帰還した「はやぶさ2」が持ち帰った試料の初期記載（カタログ化）に関する論文が、12月21日、イギリスのオンライン科学雑誌「Nature Astronomy」に掲載された（「Preliminary analysis of the Hayabusa2 samples returned from C-type asteroid Ryugu」「First compositional analysis of Ryugu samples by the MicrOmega hyperspectral microscope」）。同試料から、リュウグウが水と有機物に富む原始的な小惑星であることがわかってきたという。

リュウグウが、炭素、有機化合物、水を含む炭素質のC型小惑星であることは、地上からの観測でわかっていた。この小惑星を探ることで、原始的な太陽系の様子がわかり、今の地球の成り立ちや生命の発生に関する手がかりがつかめる。地球には、炭素質コンドライトというC型小惑星とほぼ同じ組成の隕石が少数飛来していて、それを調べて太陽系形成期のプロセスを解明しようとする研究がなされている。だが、炭素質コンドライトはC型小惑星から飛来したと考えられるものの、物的証拠はこれまで得られていない。「はやぶさ2」ミッションの目的は、それを確かめるために、C型小惑星のリュウグウから直接試料を採取してくることだった。

JAXAでは、リュウグウの2カ所の表層から採取した計5.4gの試料を、フランス宇宙天体物理学研究所（IAS）で開発された赤外分光顕微鏡マイクロオメガを使って分析した。近赤外線の波長帯で試料を観察することで、それを構成する鉱物や、そこに存在する分子を調べることができるというものだ。それによると、地上観測で得られていた小惑星全体の特徴が反映されていることがわかった。リュウグウは、水や有機物に富む原始的な小惑星だったということだ。だが既知の隕石との比較では、炭素質コンドライトの中のCIコンドライトにもっとも似ていたが、密度が小さいことと反射率が低い点で異なっていたという。

この帰還試料は「実験室で入手できる最も始原的な試料の一つであり、太陽系の起源と進化の概念を再考させることになるであろう、唯一で貴重なコレクションである」とJAXAでは話している。今後は、初期分析、2次キュレーション分析、公募分析とより詳細な分析が行われる予定だ。

画像クレジット：JAXA