彗星に着陸する方法とは

ロゼッタ計画の責任者、フレッド・ヤンセンは67P、別名チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に、2014年見事に探査機を着陸させました。驚嘆と笑いに満ちたヤンセン氏の話のなかで、彼は着陸機「フィラエ」を地球から５億km離れた彗星に下ろすために行った複雑な計算について触れています。また、そこに至るまでに撮影された、見事な写真も披露しています。

みなさんをロゼッタと言う宇宙船の大冒険に
お連れしたいと思います

彗星まで着陸機を送り届け
その上に降り立ち調査させるのです

ここ２年間 これに情熱を傾けてきました

これを行うために

みなさんに太陽系の始まりについて
説明する必要があります

45億年前

ガスとチリでできた雲がありました

この雲の真ん中で
私たちの太陽が形成され火がつきました

それと同時に私たちがよく知っている惑星や
彗星 小惑星も形成されたのです

この後何が起こったのか
理論によると―

地球が形成されて
間もなく冷やされましたが

そのとき 彗星が地球に落ちて
大きな衝撃を与え水をもたらしました

水だけではなく複雑な有機物も
もたらされたと考えられます

これが生命の出現をもたらしたのかもしれません

これは言わば
250ピースのパズルを解くようなものです

2000ピースのパズルではありませんよ

木星や土星といった大きな惑星は

今ある位置にはなかったんですが

やがてこの２つの惑星は
重力に基づいて動き

太陽系の中にあったさまざまなものを
きれいに整頓しました

現在の彗星は
カイパーベルトと呼ばれるものに落ち着きました

現在の彗星は
カイパーベルトと呼ばれるものに落ち着きました

海王星の軌道の外にある
天体でできたベルトです

これらの天体はお互いに衝突することがあります

衝突した後 重力により
お互いから逸れていきます

それを木星の重力が太陽系に引き戻すのです

それが現在私たちが空で見ている彗星なのです

ここで忘れてならないのは

この45億年の間

これら彗星はずっと太陽系の外に位置し

何も変わっていないことです

私たちのいる太陽系を
深く凍らせたようなものです

私たちが空を見上げるとこのように見えます

お馴染みのほうき星の尻尾です

じつは 尻尾は２つあります

１つはチリでできた尻尾
太陽風に吹かれてできます

もうひとつはイオンの尻尾で
その正体は荷電粒子です

この荷電粒子は太陽系の
磁場に沿って動きます

彗星のコマです

そして核があります
肉眼で見るには小さすぎます

ここで忘れてはならないのが
ロゼッタの場合は―

宇宙船はその真ん中の粒子の中なんです

彗星からはわずか20～40km
しか離れていません

ここで何が重要かというと

彗星の中には太陽系が形成されたときに
あった物質が含まれていること

ですから組成を分析するのに理想的なのです

地球が生まれた時 生命が生まれた時に
存在していたものです

彗星はこう考えられています

生命の誕生のきっかけとなった元素を
乗せているのではないかとも

1983年 欧州宇宙機関が
「ホライゾン2000」という長期計画を立て

その中の試金石の１つとして
彗星の計画がありました

それと平行して彗星の小さな計画
「ジョット」計画が開始しました

1986年には ハレー艦隊の他の探査機と共に
ハレー彗星の近くを通過しました

この計画の結果からすぐに明らかになったのは

私たちの太陽系を理解する上で
彗星を研究することが理想的だということです

そういった経緯を経て
ロゼッタ計画は1993年に承認されました

もともとは2003年に打ち上げが
計画されていましたが

打上げ機のアリアンロケットに
問題が発生したのです

当時 われわれの広報は はやる気持ちから
デルフト・ブルーの記念の皿を

すでに1000枚製作していました

記載されている彗星の名前が
間違っていたおかげで

それからというもの
お皿は買わなくてすんでいます

（笑）

問題がすべて解決し

2004年に地球を離れました

新しく選択された彗星
チュリュモフ・ゲラシメンコに向けて

この彗星が選ばれたのには
特別な理由があります

まずたどり着けること

次に 太陽系内の滞在時間が長くないこと

この彗星は1959年から太陽系にいますが

その時初めて
木星の重力で引き付けられ

太陽との距離が縮まり
太陽系内に入ったのです

ですから 彗星としては新しいのです

ロゼッタは史上初をいくつか成し遂げています

彗星の軌道を回る史上初の人工衛星であり

彗星が太陽系に滞在する間
ずっと追跡していますから

太陽にもっとも近づいた衛星でもあります
８月にこの様子が見られます

そして また外へと向かうわけです

彗星に着陸するのも史上初です

通常の宇宙探査機とは違う方法で

彗星を周回しています

通常は 空を見て目的地と
現在地を把握するわけですが

この場合 それだけでは
十分ではありません

彗星のランドマークを確認しながら
ナビゲーションします

特徴を認識します
大きな石とかクレーターとか

そうやって彗星に対して
自分がどこにいるか確認するのです

そして 木星の軌道の外に出た
史上初の衛星でもありました

太陽電池を使ってです

こう言うと 少々オーバーに
聞こえるかもしれません

放射性同位体熱発電機という技術は―

当時 まだヨーロッパでは使えず
他に選択肢がなかっただけですから

この太陽電池アレイは大きかった

こちらは翼のひとつです
ここにいるのは小人ではありません

皆さんや私と同じ
通常サイズの人間です

（笑）

こういった翼が２つあり
合わせて65平方メートルあります

それで このあと彗星にたどり着いたら

65平方メートルの翼を使って
ガスを噴出する天体の近くで

航行するのは容易ではないとわかるはずです

では どうやって彗星にたどり着いたのでしょうか

ロゼッタの科学的目的のために
到達しなければならないのは

地球から太陽までの距離の
４倍という長距離でした

また 燃料で達成できる速度よりも
はるかに速い速度が必要でした

宇宙探査機の重さの６倍の燃料がないと
達成できない速度だったんです

さあ どうしたらいいのでしょう

重力を利用して近傍通過したり
重力スリングショットを使いました

かなりの低空飛行で惑星を通過するのです

惑星との距離は数千キロメートル

そうすると その惑星が持っている
公転速度がタダで得られます

これを何度か繰り返しました

地球と火星でこれを行い
再度 地球で２回やりました

小惑星も利用しました
「ルテティア」と「ステインズ」です

そうして2011年には これ以上
太陽から遠くなったら―

宇宙船を救うことは無理なほど
太陽から離れました

そのため冬眠しました

時計ひとつを除き
すべてのスイッチを切りました

こちらの白い線は ロゼッタの軌道です

私たちの始点となっている円から比べて

白い線が外に行くにつれて
楕円形になっています

そうしてやっと彗星にたどり着きました

2014年５月ランデブーの操作を開始しました

そこへ行くまでに地球の近くを通り
カメラのテストをする意味で何枚か写真を撮りました

地球の向こう側で月が昇ってくる様子です

これは私たちが「セルフィー」
つまり「自撮り」と呼んでいるものです

その頃はそんな言葉はありませんでしたが（笑）

これは火星です
CIVAカメラで撮影しました

着陸機に搭載されているカメラの１つです

太陽電池アレイのすぐ下のようです

火星と太陽電池アレイが遠くに見えます

2014年１月に冬眠から目が覚めたとき

彗星から200万kmの距離でしたが

５月に 彗星にたどり着くべく
接近を始めました

しかし 宇宙探査機の速度が速すぎました

彗星よりも 時速2800 km
速度を落とす必要がありました

８回操作をして

ここを見ると中には
非常に大きなものがあります

最初は 時速数百kmほど
減速しなければなりませんでした

操作にかかった時間は７時間でした

燃料を218キロ使い

非常に神経を使う作業でした
当時はまだ2007年でしたから

ロゼッタの推進力のシステムに
漏れがあったんです

ブランチを遮断しなくてはなりませんでした

ですから システムは実際には
圧力で動いていました

そのようにデザインもされていなければ
その能力も証明されていないのに

そのあと 彗星の近くまできたのですが
これが そのとき撮った初めての写真です

彗星の実質回転周期は12時間半でしたから

加速されていたわけです

飛行力学のエンジニアたちが
着陸するのは楽じゃない―

「これはえらいこっちゃ」と
考えたのがわかりますね

ジャガイモのような着陸しやすいものだと

私たちは期待していました

少なくとも 表面が滑らかだろうと

いいえ とんでもありません（笑）

その時点で 明らかになったのは―

できるだけ細かく天体を
マッピングする必要があること

直径500メートルの平地を
探さなければならなかったからです

なぜ500メートルかというと
着地にはその範囲の誤差が出てしまうからです

このプロセスを実行し彗星のマッピングをしました

写真傾斜測定というテクニックを使いました

太陽が投げかける影を使います

ここには彗星の表面にある岩が見えます

上のほうから太陽が照っています

この影から 私たちの頭脳を使って

瞬時に この岩のおおよその形がわかります

それをコンピュータにプログラムします

それを彗星全体に繰り返すと
彗星のマップが出来上がります

そのために ８月から
特別な軌道をいくつも通りました

まずは１辺が100kmの三角形を

100kmの距離で

それから 50キロメートルの距離で
同じことを繰り返しました

ここまでで 彗星を
ありとあらゆる角度で確認しました

このテクニックを使って
全体をマッピングしたわけです

これにより着地点の選定ができました

彗星のマッピングから実際の着地点の選択まで

全体のプロセスにかかった期間は60日でした

もう時間はありませんでした

通常の火星のミッションでは

何百人という科学者が何年もミーティングを重ね

「どこへ行こうか」と議論します

でも私たちには
たった60日しかなかったんです

さて ついに最終的な着地点を決めました

ロゼッタからフィラエを着地させる
コマンドの準備が整いました

宇宙空間の最適な地点にロゼッタが
位置していないとうまくいきません

そして 彗星に対して正確に
狙いを定めていないといけません

着陸機は受動的なんです
押し出されて彗星に向かって動きます

ロゼッタは向きを変える必要がありました

離れていくあいだ
カメラをフィラエに向けるためです

同時に 通信できなければなりません

軌道全体の着地にかかる時間は７時間

ここで簡単な計算をしてみましょう

ロゼッタの速度が
１秒間で１センチずれていたとします

７時間は25000秒ですから

252メートルずれてしまうことになります

ですから ロゼッタの速度を

１秒１センチ以下の精度で
把握する必要がありました

地球から５億kmの距離にあるロゼッタの位置把握は―

100メートル以上の精度で求められます

これは至難の業です

科学的に また装置がどうなっているのか
手短に説明しましょう

あくびが出るほど事細かく説明したりは
しないので安心してください

でも すべて網羅しています

ガスを探知したり 塵を測定したり

形や組成を調べたり

磁気探知機など みんな揃っています

気体の濃度を測る機器から
ロゼッタのポジションで

計測された結果のひとつですが

彗星から放出されるガスです

下にあるグラフは昨年９月のものです

長期的な変動があるのは驚くことではありません

尖ったピークがありますね

これは彗星の日中です

太陽の影響でガスが蒸発して出てきます

彗星は自転しています

つまり場所によって はっきりと

たくさん噴出する部分が見えるんです

太陽によって熱せられ
裏側に回って冷やされます

これに関する比重の変動が見えます

これらはガスと有機化合物です

すでに測定済みのものです

感動するほど大きなリストになりました

こんなものではありません
もっともっとあります

測定されている値はもっと沢山あるからです

現在 会合がヒューストンで開かれていて

そこで 沢山のデータが発表されています

塵の粒子も測定しています

みなさんには あまりすごいことに
見えないと思いますが―

科学者にとっては これは
ワクワクすることだったんです

２つの粒子があります

右が「ボリス」です

タンタルを発射して分析しました

塩素とマグネシウムを発見しました

これによってわかることは
この２つの物質こそ

太陽系形成時に存在した物質が
凝縮されたものということです

惑星が生まれたとき

どの物質が存在していたのか
わかるようになりました

重要なことのひとつは
画像化することでした

ロゼッタ搭載のカメラのひとつで
オシリス・カメラです

科学雑誌の『サイエンス』で

今年の1月23日号の表紙を飾った写真です

この天体の姿がこうだと想像した人はいませんでした

大小の岩―どちらかというと
ヨセミテ国立公園にある

ハーフドームのようなものです

こんなものも見ました

砂丘や右手にあるような風に吹かれる影など

また 火星から知ったのですが
この彗星には大気がありません

ですから風に吹かれる影を作るのは
少々難しいのです

局所からのガス放出の可能性があります

つまり出たり戻ったりするものだということです

でも まだ分かりません
調査すべきことはたくさんあります

ここで同じ画像を２枚見せます

左側の画像の真ん中には穴があります

右側の画像には よく見ると

その穴のそこの部分から
気体が３本噴射しています

これが彗星の活動なのです

このくぼみの部分は活動している部分なんです

ここから物質が宇宙空間へと蒸発します

非常に興味深いひび割れが
彗星の首の辺りにあります

みなさんから見て右手になります

長さが１メートルあり 幅2.5メートルです

その部分については一部の人がこう言います

太陽に近づいたら

彗星が２つに割れるだろう

ですから 選ばないといけなくなります

どちら側の彗星にするのか

着陸機にもたくさんの装置が付いています

地面をたたくハンマーやドリルなどを除くと
ほぼ同等の道具があります

それはロゼッタとほぼ同様に
宇宙空間で見つかるものを

彗星で見つかるものと比較するためです

グラウンドトルース測定と呼ばれています

こちらは着陸進入の際の画像です

オシリスカメラで撮影されたものです

着陸機がロゼッタから
次第に遠ざかって行くのがわかります

右上に60メートルの地点で
着陸機が撮影した画像があります

彗星の表面から60メートル上空です

ここに見える大きな石は10メートルもあります

つまり これらの写真は彗星に
着陸する直前にとらえた画像なんです

こちらは 同じ様子を
別の角度からとらえたものです

彗星の表面を動いている着陸機の
左の下の部分から

中央に向かって
３本の噴出しているものが見えます

上のほうをご覧ください
着陸する前と後の写真があります

ところが 後のほうの写真には
着陸機の姿がありません

でも よく見るとこの写真の右手のほうに

着陸機がまだいるのがわかりますが
じつはこの着陸機は跳ねたんです

いったん地面を離れたんです

ここで ちょっと笑い話なんですが

ロゼッタは もともと跳ねる着陸機を
持つよう設計されました

でも あまりに費用がかかるので
取りやめになったんです

私たちは忘れていたけれど
着陸機は覚えていたんです

（笑）

最初に跳ねたときに磁気探知機から得られた

データがここにあります
Ｘ軸　Ｙ軸　Ｚ軸の３つです

真ん中あたりに赤い線があります

この赤い線のあたりで変化がありました

何が起きたかというと
１回目に跳ねたとき

クレーターのどこか端っこに
着陸機の足がぶつかったんです

そのため着陸機の回転速度が変わった

ですから 今の場所にあるというのは

幸運だと言わざるを得ません

こちらはロゼッタの有名な画像のひとつです

人工物である着陸機の足で

彗星に第一歩を踏み出している様子です

これまでに見た宇宙科学に関する画像のなかで
最高のものだと 個人的に思っています

（拍手）

まだ済んでいないのが着陸機を見つけることです

この青い部分にあるに違いないとわかっています

まだ見つけられてはいませんが
探索は続いています

着陸機をまた作動しようと努力しているので

毎日 私たちは耳を澄ましています

遅くとも４月中には着陸機を覚醒させ

再び稼動させたいと思っています

彗星で発見したことは

この物体が水に浮いていただろうということ

水の半分の比重です

大きな岩のように見えますが
実際は違います

昨年の６月から８月にかけて
私たちが目にした活発化した活動は

通常の４倍の活動量でした

太陽に近づくまでには

１秒に100キロ この彗星から
物質が出て行くことになります

ガスにしろ 塵にしろ

とにかく 一日に１億キロになるのです

そうして ついに着陸の日を迎えました

決して忘れることはないでしょう　ドイツに
250人ものテレビ取材陣が集まる狂気の沙汰で

BBCのインタビュー取材もあれば

私を１日 密着取材するテレビ局もありました

私がインタビューを受ける様子を撮影したり

そういうことが一日中続きました

『ディスカバリーチャンネル』の取材班が

私が制御室を出てくるところをつかまえて

すばらしい質問をしてくれました

思わず涙が出ました
今でもそのときの気持ちがよみがえります

１ヵ月半のあいだ

着陸の日のことを涙なしで
思い起こすことはできませんでした

今でもその時の思いが自分のなかにあります

彗星のこの画像をご覧頂きながら
私の話を終わりたいと思います

ありがとうございました

（拍手）