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HERA / PLANETARY DEFENSE

小惑星探査機「Hera」の旅路

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Hera(ヘラ)は、ESA(欧州宇宙機関)の小惑星探査機です。2022年9月、NASAの探査機DARTが小惑星ディモルフォスに体当たりし、親の小惑星ディディモスを回る周期を約33分縮めました。地球にぶつかりそうな小惑星の軌道を、ぶつけて変える「惑星防衛」の初めての実験です。Heraはその現場へ行き、ぶつかった跡やディモルフォスの重さ・中身を調べて、この方法がどれだけ効いたのかを確かめます。日本は熱赤外カメラTIRI(ティリ)を載せています。到着は2026年11月の予定で、当初の12月より1か月早まりました。日本の探査機ではありませんが、日本の観測装置を載せた探査機として、このシリーズで紹介します。

打ち上げ 2024-10-07 23:52 JST ロケット Falcon 9 到着 2026年11月(予定) 日本の担当 熱赤外カメラ TIRI

地球から火星を回って、二重小惑星へ

ORBIT

太陽を上から見た図です。赤い線がHeraの航路、点線が地球・火星・ディディモスの軌道、黄色の丸が噴射をした場所です。Heraは打ち上げのあと噴射で火星へ向かい、2025年3月に火星の重力で軌道を曲げて(スウィングバイ)、ディディモスの軌道に乗りました。太陽からいちばん遠い約2.4AUを回り、2026年2月の噴射で到着の日と速さを合わせています。航路はESAが公開している実際の軌道で、2026年10月17日より後(図の点線の部分)はまだ飛んでいない予定の軌道です。

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Heraの航路予定の軌道(10月17日〜)
航路はESAの軌道データ(JPL Horizons)

最後の1か月、秒速275mから秒速13cmへ

APPROACH

2026年10月、Heraはディディモスに秒速約275mで追いつきながら、噴射で少しずつ速さを落としました。上がディディモスまでの距離、下がディディモスに対する速さです(どちらも目盛は10倍ごと)。10月15日の1回目の減速(93分)で秒速約97mに、22日の2回目の減速で秒速約12mになり、そのあとの小さな噴射で秒速十数cmまで下げて、約30kmのところで止まるように近づきます。

30km 100km 1,000km 1万km 10万km 距離 秒速10cm 1m 10m 100m ディディモスに対する速さ 10/1 10/6 10/11 10/16 10/21 10/26 10/31 11/5 試し 減速1 減速2 小噴射 ← 追跡にもとづく軌道 | 予定の軌道 → 11月4日 約30km 秒速約13cm
ESAの軌道データ(JPL Horizons)から計算。10月17日より右(点線)は予定の軌道です。噴射の時刻と大きさは、軌道データの速さの変わり目から求めました。
噴射日時(日本時間)ディディモスまで速さ(噴射の前→後)
減速の試し10月2日 11時約35万5000km秒速285m → 275m
1回目の減速(BRM-1)10月15日 9時46分約4万8000km秒速275m → 97m(93分間の噴射)。同じ日の20時の調整で77m
2回目の減速(BRM-2)10月22日 6時37分約2,500km秒速77m → 12m(約31分)。同じ日の20時の調整で6.2m
小さな噴射 110月25日 11時約850km秒速6.2m → 2.9m
小さな噴射 210月28日 11時約120km秒速2.9m → 0.3m
小さな噴射 310月31日 11時約60km秒速0.3m → 0.1m

時刻と速さは軌道データからの計算です(噴射は一瞬で終わるとみなしています)。ESAは2回目の減速を「2,300kmの位置で秒速70m減速し、残りは秒速20m」と発表しています。10月17日より後は予定の軌道です。

DARTがぶつかった二重小惑星

TARGET

ディディモスは直径約800mのそろばん玉のような形の小惑星で、そのまわりを直径約150mのディモルフォスが回っています。2022年9月27日(日本時間)、DARTは秒速約6kmでディモルフォスにぶつかり、公転の周期を11時間55分から11時間22分へ、約33分縮めました。ぶつかった勢いは、飛び散った岩や砂の反動で約2倍に増えていたとみられ、2026年3月には、2つの組が太陽を回る周期も0.15秒変わっていたと発表されました。

約1.15km ディディモス 約820m 2.26時間で1回転 ディモルフォス 約180m 11時間22分で1周 DARTの衝突(2022年) 秒速約6km、約580kg 500m Heraの観測は20〜30km(この図の約100倍)から、 終わりごろは1km前後まで近づく予定
縮尺どおりの図です。輪郭はDARTの画像から作られた形状モデル(NASA PDS)を、自転の軸を上にして横から見たもの。ディモルフォスの形はDARTがぶつかる前のものです。
項目値
ディディモス約820×800×600m(体積から求めた直径 約730m)、2.26時間で1回転
ディモルフォス約180×170×115m(同 約150m)。DARTの衝突の前の形
2つの間隔と周期中心から約1.15km、11時間22分で1周(衝突の前は11時間55分)
DARTの衝突2022年9月27日 8時14分(日本時間)、約580kg、秒速約6.1km
太陽を回る軌道太陽から約1.0〜2.3AU、約770日で1周。衝突で周期が0.15秒変わった(速さで秒速約12µm)
約33分DARTの衝突で縮んだディモルフォスの公転の周期
約2倍飛び散った岩や砂の反動で増えた、ぶつかった勢い(運動量増幅係数)
秒速367m2026年2月の3回の噴射の合計。ヒドラジン123kgを使った
約30km11月に観測を始める距離(予定)。終わりごろは1km前後まで近づく

日本の熱赤外カメラ TIRI

JAPAN

TIRI(Thermal InfraRed Imager)は、JAXAが開発し明星電気が作った熱赤外カメラです。小惑星の表面の温度を測り、昼と夜の温まり方・冷え方の違いから、表面が砂なのか岩なのか、すき間がどれくらいあるのかを調べます。はやぶさ2の中間赤外カメラTIRの経験を生かしていて、フィルターを替えて岩石の成分の違いも見分けられるようにしました。2024年10月には、遠ざかる地球と月を約140万〜380万km離れたところから撮り、性能を確かめています。

項目TIRI
センサー冷却のいらない赤外線センサー(マイクロボロメータ)、1024×768画素
視野と細かさ13.0°×9.9°、1画素0.013°。20km離れたところで1画素 約4.6m(計算)
波長8〜14µm。広い帯域1つと狭い帯域6つ(7.8〜13.0µm)のフィルター
測れる温度約−120〜+180°C(150〜450K)。誤差3K以下
重さ・電力3.94kg、10〜15W
調べること熱慣性(温まりにくさ)から表面と内部のようす、ディディモスとディモルフォスの違い、DARTがぶつかった跡

ぶつけて、確かめて、次の小惑星へ

PLANETARY DEFENSE

Heraは、小惑星から地球を守るための国際的な取り組みの一部です。DARTで「ぶつけて動かす」ことを試し、Heraでその効き目を測り、次は2029年4月に地球のすぐそばを通る小惑星アポフィスで、欧州と日本のRAMSESとDESTINY+が続きます。

2022年9月

DART(NASA)

ディモルフォスに体当たり。公転の周期が約33分縮み、ぶつけて小惑星の軌道を変えられることを初めて示した。

2026年11月〜

Hera(ESA)

衝突の跡と、ディモルフォスの重さ・中身を測る。DARTの効き目を数字で確かめ、ほかの小惑星に使えるようにする。日本はTIRIを担当。

2028年打ち上げ

RAMSES(ESA・日本)

機体の設計の多くをHeraから受け継ぐアポフィス探査機。日本はTIRIの後継の熱赤外カメラ、軽い太陽電池パドル、H3ロケットでの打ち上げを担当(2026年5月に協力の取り決め)。

2028年度打ち上げ

DESTINY+(JAXA)

RAMSESと同じH3ロケットで出発し、2029年にアポフィスのそばを通ってから、ふたご座流星群の母天体ファエトンへ向かう。

Heraの旅

TIMELINE

  1. 打ち上げ

    米国フロリダ州のケープカナベラルから、SpaceXのFalcon 9ロケットで打ち上げられました。10月10〜15日には、TIRIなど3つのカメラで、遠ざかる地球と月を撮影しています。

  2. 深宇宙噴射で火星へ

    3つのエンジンを100分間ふかして秒速約146m加速し、11月6日の13分間の噴射(秒速約20m)とあわせて、火星へ向かう軌道に入りました。

  3. 火星スウィングバイと衛星ダイモス

    21時10分(日本時間)に火星の衛星ダイモスの約300kmを、21時51分に火星の上空約5,700kmを秒速9.3kmで通り、火星の重力で軌道を曲げました。ダイモスの裏側の撮影は珍しく、2026年8月には、その画像からダイモスが大きな衝突で形を変えた「がれきの集まり」だとする研究も発表されています。

  4. 小惑星や彗星で装置を試す

    小惑星オテロ(約300万km)とケリーデイ(約600万km)を撮り、10月25日〜11月1日には、太陽系の外から来た3I/ATLAS彗星の尾の中を通りました。10月にはESAが、到着を1か月早めて2026年11月にすると発表しました。

  5. 2回目の深宇宙噴射

    2月12日・14日・28日の3回の噴射と小さな修正で、合計秒速367m。ヒドラジン123kgを使い、ディディモスに着く日と速さを合わせました。

  6. 初めて目標が見えた

    打ち上げからちょうど2年、約23万6500km離れたところから、カメラが1画素の点としてディディモスをとらえました。

  7. 2回の減速

    1回目は93分、2回目は約31分の噴射で、ディディモスに対する速さを秒速約275mから秒速十数mまで落としました。このあと小さな噴射を3回して、さらにゆっくり近づきます。

  8. 2つの小惑星が分かれて見えた

    約1,280km離れたところから、小惑星撮影カメラ(AFC)がディディモスとディモルフォスを別々の点としてとらえました。それまでは1つの点にしか見えていませんでした(ディモルフォスはまだ約1画素)。ESAの発表(10月27日)では撮影は「10月18日(金)の夜」ですが、2026年10月18日は日曜日で、この記事の軌道データではその日のHeraはまだ約2万2000km手前にいます。1,280kmになるのは23日(金)の夜遅くなので、ここでは23日ごろとしました。ディモルフォスの詳しい画像は、11月25日に公開される予定です。

  9. 到着と、最初の観測

    約30kmのところから、2つの小惑星の形や重さを調べ始めます。直線の弧を描いては噴射で向きを変える飛び方で、小惑星のまわりにとどまります。

  10. 小型衛星を放つ

    スーツケースほどの大きさの2機、Milani(ミラニ)とJuventas(ユベンタス)を放ちます。Juventasはレーダーでディモルフォスの中を調べ、最後は着陸を試みます。Heraは少しずつ近づき、終わりごろは1km前後から観測する計画です。

この記事の計算

METHOD
航路
ESAがNASA/JPLの天体位置計算サービスHorizonsで公開しているHeraの軌道(軌道ファイル hera_fcp_000099、2026年10月17日までは追跡にもとづく軌道、その後は予定)から、噴射と噴射のあいだの位置と速さを約100組取り出し、太陽と惑星の重力でつなぎました。 Horizonsの位置との差は、太陽を回る区間で最大170km、火星のそばで4km、ディディモスのそばで0.5km以下(2026年10月25日に取得)
噴射
軌道データの速さの、太陽の重力では説明できない変わり目から、噴射の時刻と大きさを求めました。 1回目の深宇宙噴射は計算で秒速142m(ESAの発表は約146m)、2回目の深宇宙噴射は3回で計367m(発表 367m)
火星スウィングバイ
計算では2025年3月12日21時51分(日本時間)に、火星の中心から9,060km(上空約5,670km)を秒速9.3kmで通過。ダイモスとの最接近は21時10分に約300km(297km)です。
ディディモスとディモルフォス
位置はHorizonsから。形はDARTの形状モデル(NASA PDS、Daly ほか 2023年)を、星空のページでは5,120面に間引いて使っています。 大きさは形状モデルの値です。資料によって、ディディモスは約780〜850m、ディモルフォスは約150〜170mと書かれています

諸元

SPECIFICATIONS
名称
Hera(ヘラ) ギリシア神話の女神の名前
開発・運用
ESA(欧州宇宙機関)。機体はドイツのOHBが中心になって製作 日本(JAXA)は熱赤外カメラTIRIを担当し、データの解析にも加わる
打ち上げ
2024年10月7日 23時52分(日本時間) 米国ケープカナベラル宇宙軍基地、SpaceX Falcon 9
形
本体 約1.6×1.6×1.7m、太陽電池パドル2枚
観測装置
カメラ AFC(2台)、多波長カメラ HyperScout-H、レーザー高度計 PALT、熱赤外カメラ TIRI(日本)、電波による重さの測定 小型衛星 Milani(表面の成分)と Juventas(レーダー、重力計)を積む
運用の予定
2026年11月から約6か月の観測。主な観測は2027年の半ばごろまで

出典

SOURCES

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