ベピ・コロンボ

ベピ・コロンボ(BepiColombo)とは、JAXA（宇宙航空研究開発機構）とESA（欧州宇宙機関）が共同で進行中の水星探査プロジェクトである。

概要

人類 vs 水星

JAXAパンフレット(アーカイブ)より

探査機はESAが開発を担当した水星表面探査機『MPO』と、JAXAが開発を担当した水星磁気圏探査機『MMO「みお」』、水星到達までの推進を担当するESA開発のイオンエンジンを持つ電気推進モジュール『MTM』と水星軌道上で『MMO（みお）」を放出するまで太陽から守るためのサンシールド（MOSIF）で構成される。

計画名の「ベピ・コロンボ」は、最初の水星探査機マリナー10号を減速スイングバイを用いて水星に導いたイタリアの数学者で天文学者のジュゼッペ・コロンボ（Giuseppe Colombo、1920〜1984年）から命名。ベピ(Bepi)は彼の愛称である。

直列に連結された探査機は、2018年10月20日10時45分28秒（現地時間19日22時45分28秒）、南米フランス領ギアナのクールー宇宙基地からアリアン5ロケットで打ち上げられた。その後惑星探査機では最多の減速スイングバイ（地球スイングバイ、2回の金星スイングバイ、6回の水星スイングバイ）を経て2025年末に水星に到着、１年の探査を予定している。

謎多き近くて遠い惑星「水星」

太陽から一番近いところを公転する惑星「水星」。非常に熱い星で、昼間の温度は430℃。ただし夜の温度は-170℃で、両極の永久影には氷の存在が確認されている。人類はその存在を古くから知ってはいたが、太陽から近すぎることもあり地上からの観測は太陽光が邪魔をする為観測が難しく、見ることが可能なのはだいたい日の出日没の前後1時間ほど。そのため他の天体が天文学者により詳しく観測される中でもなかなか詳細を調べることが難しい惑星であった。そのせいかはたまた天文学者の負け惜しみか「太陽系惑星で一番つまらない惑星」とまで言われる始末…

宇宙開発時代になり、惑星探査機が月や火星や金星さらには木星以遠に行くようになっても、水星への道のりは

• 地球より太陽系の内側を周回する軌道位置の関係で地球軌道を回る時よりすごい周回速度を落とさないと金星軌道を飛び越して水星軌道に到達できない
• なのに太陽に近づいていく関係上、太陽の膨大な引力が加算されてしまう為、外惑星に向かうより膨大なエネルギーが必要。そのエネルギー量、外側に向かえば土星圏到達~太陽系脱出に必要な量とほぼ同じくらい（条件による）
• 太陽に近づくのでとても暑くなる。水星軌道に到達した際の機体温度は430℃に。

という大きな壁が立ちはだかり、2018年まで「マリナー10号」と「メッセンジャー」の2機のみ水星に到達するまさに秘境の惑星であった。

そんなわずかな観測実績ではあるが貴重な探査を積み上げていったわけではあるが、調べれば大きな謎も積み上がっていく。
水星は━━━

• 太陽にとっても近いので大気は蒸発したり吹き飛ばされたりして無いと思ってたのに実はナトリウム等を含む大気をうっすらと纏っている。何故！？
• どうも大気は水星特有のスポンジ状の地形から湧き出してるっぽい。何故！？
• 太陽より近いのに蒸発しやすい元素の含有量が太陽から遠い火星と同じくらいの割合っぽい。何故！？
• 岩石惑星で水星と地球だけが磁場を持っている。ということは惑星内部には巨大な核があり金属対流が起きているってこと？あんなに小さい惑星なのに？何故！？

とわけのわからないことだらけだったりする。
つまりは水星の特殊性を調べて理由がわかれば、太陽系外惑星の中から生命の住める「第2の地球」を見つけられる鍵になるかもしれない。

開発15年、到達まで7年。非常に長い時間をかけ、ベピ・コロンボの探査機たちは太陽系の最も内側にある惑星「水星」の探査に挑む。

探査機構成

ベピ・コロンボで運用される探査機は2機。これに推進モジュールを含め3機縦に積んで水星まで向かい、水星に到達後まずMTMを分離、MPOの分離し推進装置で周回軌道に乗せてMMOを分離、MPOはさらに軌道修正をして各機の探査を行う。

熱対策が徹底的に行われ、搭載機器の選定や配置、極軌道に投入したり太陽光をより反射させるなどして蓄熱から可能な限り逃げるなど様々な対策が講じられている。そのために見た目は全身銀色。

協力して難しい水星探査に挑むので、そのイメージを反映してかTwitterではちゃんとした探査計画のアカウントの他に擬人化した各モジュールのアカウントが存在しタイムライン上で各々仲良く和気あいあいとしてる姿（アニメーション付きで）を見せている。プロデュースしたの誰だ。

水星磁気圏探査機「MMO」：愛称『みお』

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https://twitter.com/jaxa_mmo/status/979328413331726337

日本のJAXAが開発運用を担当する探査機。打ち上げ時重量285kgのスピン安定衛星。水星の磁気圏の観測を行う。磁気圏観測大好きISASの面目躍如。

八角柱体で、側面は一部の太陽電池を除けばほぼ鏡面で水星近傍の強烈な太陽光をシャットアウトしている。両頂面は内部の熱を放出しつつ、太陽光と水星からの照り返しは通さない特殊なシールド材でできている。通信アンテナも太陽熱の影響を受けにくい耐熱素材を用いた円盤型をしている。

磁場やプラズマ、希薄大気のナトリウム、ダストなど水星周辺の環境を調べることを目的に、5つの観測機器を高さ2.4m（アンテナ部含む）1.8mの対角線を持つ8角柱の機体に詰め込み、その機体上面中央からは姿勢制御のために4秒周期でスピンする機体と逆方向に回転するハイゲインアンテナが、側面からは4本の15mワイヤアンテナと2本の5m磁場観測用マストが伸びる。水星に到着するとこれらの観測機器を展開するため外観はかなり大きいものになる。

なお日本の惑星探査はメインとなりがちな表面の探査はあまり行わず、周囲の高層大気や磁気圏の探査が中心となっているのが基本方針。

2018年6月8日にMMOの愛称を公募した案より「みお」とすることを発表。ちなみに選定理由は

• 「みお」は河川や海で船が航行する水路や航跡の意味をもつことから、これまでの探査機の研究開発の道のりを示すとともに、これからの航海安全を祈る愛称であること。
• 古くより船が航行するときの目印にする標識を澪標（みおつくし）と云い、和歌では「身を尽くし」の掛詞 になることから、努力と挑戦を続けるプロジェクトメンバーの思いを表していること。
• 水星の磁気圏によって変化する太陽風のプラズマの流れのなかでＭＭＯは探査する。この状況と船が流れの中を進むイメージが合致すること。
• 海外の方にも発音しやすいこと。

というところから。あのキャラやあのキャラからとったわけじゃないよ。違うんだからねっ！

Twitterでは3つのキャラのうち小さいキャラで日本語と英語を併用した情報を発信している。

熱対策

構造上加工できない部分を除いて「OSR(Optical Solar Reflector)」と呼ばれる光反射と放熱に優れた銀蒸着された鏡が貼られている。これにより430℃にも上昇する表面温度を180℃程度に押させることができるとみられる。
機体のアンテナ側の半分には太陽電池パネルが配されているが、太陽電池自体の青黒い色を変えることはできないので裏面をORS加工して廃熱を促しその内側に一切機器を配置しない（つまり太陽パネルが機体から王冠状にそそり立っている）ことで熱対策をしている（それでも240℃にも温度が上がるとみられる）。
同じくハイゲインアンテナも回転する機体と違い一定方向を向くようになっているために400℃まで温度が上がる対策としてチタンの薄板とセラミック繊維のメッシュで作られた特殊な多層断熱材を採用し白色に塗装されている。
さらにORSが使えない場所には通常の人工衛星に使われている「MLI(多層断熱材)」が使われているが、観測上の要求により探査機表面に絶縁物を出せないのでMLIの最外層には導電性のあるゲルマニウム蒸着ポリイミドフィルムが使われ、色も熱蓄積を少しでも防ぐために灰色に加工されている。

そして水星軌道で分離されるまではMPOと同じく3軸制御によって姿勢制御されているためスピン制御による姿勢制御をするつもりのMMOは同じ面を日照に晒すこととなる。このMMOにとっては不都合な状態から機体を守るためMPOと結合されている間は「MMOサンシールド(MOSIF)」というエリザベスカーラーみたいな形の大きな日傘でMMOを守り、MPOから切り離されるときにはMOSIFも切り離す。

観測機器

磁場・磁気圏を観測するために、MMOには水星周辺の磁気圏の様々な現象を調べ得る「MPPE(プラズマ粒子観測装置)」「MGF(磁場観測装置)」「PWI(プラズマ波動・電場観測装置)」、水星上空の大気の様子を調べる「MSASI(大気分光撮像器)」、ほとんど未知の状態である太陽系最内縁の宇宙塵の状態を調べる「MDM(ダスト検出器)」が搭載されている。これで水星の“表面と中身を調べる”MPOに対し、MMOが“外の具合を調べる”ことで水星を複合的に調べる。

水星表面探査機「MPO」

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https://twitter.com/esa_bepi/status/979328054815281152

• こちらは３軸制御衛星。こちらも太陽光を反射する銀色のサーマルブランケットに包まれている。
• 搭載センサーはハレー彗星探査機「ジオット」のセンサーの発展型と、NASAの水星探査機「メッセンジャー」のセンサーの予備が搭載されている。

電気推進モジュール「MTM」

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https://twitter.com/esa_mtm/status/979327495441993728

水星に向かうには地球の公転速度を相殺しつつ、最も公転速度の速い水星を追跡できるだけの推進能力が求められる。これを生み出すのが電気推進モジュールMTMである。月フライバイで地球の重力圏を脱出した後、進行方向に向けてひたすらイオンエンジンを噴射する。本体にはイオンエンジンに電力を供給する巨大な太陽電池パネルがついている。

関連動画

関連静画

関連コミュニティ

関連リンク

• JAXAのプロジェクトページ
• ISASのプロジェクトページ

関連項目

• 水星
• JAXA
• ESA
• 打ち上げロケット・宇宙機の一覧