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IT21の会第245回（令和元年9月度）例会議事録

日時：2019年9月6日（金）18:30-20:30
場所：東京ウイメンズプラザ第一会議室
参加者： 42名（講師を含む）
配布資料：
　IT21-1909-0 CPD参加表
　IT21-1909-1 「小惑星探査機「はやぶさ２」にみる先端技術とマネジメント」（事前配布）
議事：
　18:30-18:40 事務連絡、資料確認、初参加の方の自己紹介
　18:40-20:10 メインテーマ講演
　20:10-20:25 質疑応答
　20:25-20:30 今後の予定
概要
1.事務連絡、会長挨拶
　会長挨拶に続き資料確認、初参加の方の自己紹介　6名

2. メインテーマ講演と質疑応答
　タイトル：小惑星探査機「はやぶさ２」にみる先端技術とマネジメント
　講師：久保田孝氏、JAXA　宇宙科学研究所　教授
　自己紹介：JAXA相模原キャンパス所属。ミネルバ、ミネルバ２、ハヤブサ２広報担当
　　　　　　電気電子工学をベースに月惑星探査の研究をしている。
・宇宙の謎
　小学生によく聞かれるのは
　(1)宇宙に果てはあるの？
　(2)宇宙の始まりは？
　(3)ブラックホールの中はどうなっているの？
　(4)宇宙人はいるの？
・ここ数十年の望遠鏡の技術進歩により宇宙のことが少し解ってきた。
　宇宙は膨張してる。時間を戻すと一点に集約される。
　宇宙は約138億年前に誕生した。ハッブルの法則1929、
　ビッグバンの発見1965、インフレーション1981。
　物質（元素）やダークマター等分からないことも多い。
・タイムマシンを作らなくても昔がわかる。
　→小惑星（彗星：水がある）は生まれた当初も熱くなかった。
　このため太陽系ができた時の情報が取れるが、
　着陸してサンプルを採取するのは難易度が高い。
　ここを日本が先にやった。
・はやぶさ２のミッション
　C型(炭素でできた)天体を調べる。
　はやぶさ２は何しに宇宙に行った？
　→地球の生命誕生の謎を探るため。
　（NHK「チコちゃんに叱られる」で取り上げられた）
　火星と木星の間にその材料が残っているのではないか。
・はやぶさとはやぶさ２の比較
　衝突装置。
　Xbandに加え、KaBandで高速通信。
・はやぶさ２ミッション要求
　はやぶさ帰還の翌年から開発を開始、予算約300億円で製作。
・衛星探査機
　内蔵されるコンピュータは80MHzで動作。
　放射線に強くするためと熱設計のため。
　宇宙ミッションの失敗原因の半分はオペミス、ソフトウェアミス。
　→フランスのロケットは、ゼロに近い値で割ってオーバーフローし
　プログラムのミス、NASA探査機は高度の単位を誤って入力。
　このため自律動作を基本とした。
・信頼性確保。
　試験のことを考えてハードウェア、ソフトウェアを開発する。
　運用のことを考えてハード、ソフトを開発する。先のことを考える。
　→なるべくシンプルに実現する。
　バグをみつけられるような構成。枯れた技術を使う。リスクを洗い出す。
　運用訓練をやる。はやぶやの時は作るので精一杯。
　はやぶさ２では実際に近いデータを流してテストを実施。
・新しいことへのチャレンジ
　できる方法を考える。NGワード：前例がない、それは無理。
　これこれの問題がある。これはどうするの？　など
　批判するのは簡単であるが、新しいことをやるにはリスクはつきもの。
　「どうすればできるか」を考えた。
・開発人員：はやぶさ　7名で3か月で提案書作成（1996年）
　最終的に50人で動かした。メーカーの技術者を入れると200名。
　はやぶさ２は300名。
・はやぶさにおける想定外について。
　リアクションホイールの故障。イトカワの形状。など
・はやぶさ２の設計開発
　若手への技術継承。
　バックアップ（リアクションホイール）等、
　化学推進系の完全分離独立。推進系、姿勢制御、通信系の二重化。
　小惑星でのミッション時間を長くとり余裕をもって対処できるようにする。
・どうやって小惑星探査を可能にしたのか？
　行きやすい小惑星をみつけた。
・電波航法と光学航法の革新
　電波航法：ドップラーで距離・アンテナ方向→推定位置精度は数百km
　目標に近づくと光学航法（画像で見つける）
　→遠くと近くでが動きが異なる。視差で、動くものが近くにあるもの。
　画像処理（Optical Flow）で検出も考えたが、
　真っ白な対象物では判別出来ないのでターゲット（お手玉）を落とす。
　お手玉：重力が小さいので反発しないものである必要。
　落下実験を実施（無重力発生施設）→反発係数が小さくなるものを採用。
・どうやってサンプルをとるか
　表面のサンプルを採取する装置、弾丸を打ち込み飛散したものを採取。
　タッチ＆GOの瞬間に発射。はやぶさではプログラムの不具合で
　発射できなかった。
・サンプリング装置の改良
　衝突装置と分離カメラ
　衝突装置：デブリとインジェクタの回避
・はやぶさ２で難しかったこと。
　はやぶさ以上の成果がでなければ失敗とされる。
・はやぶさでは、「この指とまれ方式」
・はやぶさ２のマネジメント
　１、システマチックに体制を構成
　２、経験者＋若手起用　で技術の継承。
　３、難しいことをやるためには一致団結。
・リュウグウの写真を大量に撮影して判断のための映像取得。
・人工知能によるタッチダウン手法
　高度500m以下は地球からの指令が間に合わないので自律動作。
・タッチダウン地点をみつける。
　目印で誘導。「たまてばこ」（採取物の箱）に多分採れているのではないか。
・完全自動人工クレーター生成
　インパクター落下、衝突させる。カメラも同時に投げて様子を観測。
・ミネルバ２（イブー、アウル）
　ホッピングメカニズム。
　温度　80℃以上で休止状態。
　アウルは日陰に入ったため休止→季節がかわって復活。
・今後のスケジュール
　現在帰還準備中。行き4年、帰りは1年。
　行きリュウグウの動きに合わせたため。
　帰りはサンプル搭載のカプセルを近くで分離するため
　地球軌道に合わせる必要はない。
　探査機は秒速12ｋｍで地球付近を通過（2020年末予定）。その後は未定。
・はやぶさ２の意義
　科学的意義
　技術的意義
　探査としての意義
・宇宙探査の時代
　日本も技術をもって参加したい。
　2021年月面着陸。
　2024火星の衛星の探査を計画。

◇質疑応答
　Q)はやぶさ２で使用している座標系は？
　A)太陽を中心とした座標系を使っている。
　　電力、通信の確保のために常に太陽と地球の方向に向けるため。
　　それ以外に、ミッション期間中は、小惑星座標系も使う。

　Q)通信関連　Kaバンドアンテナの指向性の許容範囲と姿勢制御について
　A)Low Gain Antennaは180度、Xバンド（High Gain Antenna）は数度、
　　Kaバンドアンテナの指向性は、xバンドの1/10くらい
　　探査機の姿勢制御の精度はホイール制御で0.1度。
　　3軸制御ができていれば問題ない。
　　エンジンで姿勢制御もできるが、高精度指向は困難。
　　また、燃料を消費してしまう。
　　地上局側の問題もある（降雨減衰）。
　　悪天候時に備え国内（臼田：長野県）と海外局にて運用。
　　それでも通信が出来ないとセーフモードで安定姿勢となる。

　Q)電子部品の耐熱性スペック及びバッテリーの容量は？
　A)ClassSが基本であるがコストもかかり入手性に問題。
　　クリティカルなものはバックアップ対応。
　　クラスを落として、冗長系にするなど。
　CPUはHR-5000（宇宙用に開発）を使用、FPGAも宇宙での実績あるもの。
　コネクタ、CR類はテストしてスクリーニング（熱信頼性等）。
　電力はバス電圧40－50VからDDコンで各部分で必要な電圧にする。
　太陽電池出力は２KW。
　リチウムイオン電池は日陰に入ったときに使う。
　5分持つ程度の容量。通信、コンピュータ動作の確保のため。

　Q)発電に原子力電池、RTG等は使わないのか？
　A)打ち上げ失敗時の影響が大きい。
　　はやぶさは原子力でなくても太陽電池で足りる。
　　日本の火星衛星探査も太陽電池でミッションが成立。

　ロボット等の大電力が必要なものや木星、土星など
　太陽光が期待できない場所での対応が課題である。

　Q)人工知能を使っているが、どの程度の能力で画像認識もさせているのか？
　A)はやぶさ２での人工知能は探査機のコンピュータによる高精度な着陸を
　自律動作で行うことがメイン。
　それ以外に異常を検知して回避する行動も自律。
　地上局からのデータに異常があれば対応する機能も持っている。
　ロジック＋あいまいルールで対応。

　画像処理は光の状態の影響が大きいため簡単な処理のみ。
　ターゲットマーカー判別、トラッキング及び見失ったときのロジック。
　これを人工知能と呼んでいる。
　バックアップとして、特徴点認識・トラッキングも搭載

　Q)レスポンスが分単位の距離での通信プロトコルはどのようなものを使っているのか？
　A)地上の通信技術を流用。ACKを返す、リードソロモンによる誤り検出、
　　訂正を組み込んでいる。
　基本的に動作はタイムラインでプログラムされていて
　通信によるリアルタイム処理はあまりやらない。
　データ待って判断しなくていい場合は、コマンド列を送信する。
　また異常なデーターが来たら受け取らない機能ももっている。
　８bpsの低速通信時はデータに優先順位をつけ、動作状態などを先に送る。

　Q)今回のプロジェクトでのフランス・ドイツのミッションは？
　A)国際協力として海外のアンテナを使わせてもらう代わりに
　　ペイロードや採取したサンプルを提供する等で協力しあっている。
　　Kaバンドのアンテナは海外にあるものを借りている。
　　その代わりランダー（MASCOT）を搭載した。
　　落下試験棟は現在日本に無く、ドイツのブレーメンの施設を
　　使わせてもらった。

3.今後の予定等
・10月例会
　メインテーマ『東京2020大会輸送と企業活動との両立にむけて』東京都庁オリンピック・パラリンピック準備局　松本祐一氏
　サブテーマ『モバイルネットワークを支える固定無線通信システム』日本電気株式会社　生田耕嗣氏
・11月例会
　メインテーマ『国内核燃料サイクルの概要と富士電機の原子力事業』富士電機株式会社 山田裕之氏
　サブテーマ 未定
・12月例会（12月6日予定)
　メインテーマ『リアルハプティクスが拓く未来社会』慶応義塾大学　大西公平氏
　サブテーマ 未定
・1月例会
　メインテーマ『日立ITエコ実験村での取り組みについて』日立製作所　出居昭男氏
　サブテーマ 未定

以上
（議事録担当　秋葉俊哉）