はやぶさのしくみ | 京極一樹の数学塾

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『図解ですっきり ラクラクわかる!
はやぶさのしくみ』

hayabusa.jpg著者:    京極一樹
発行所:   アスキー・メディアワークス
発行日:    2011/2/25
ISBN:     4048702998
頁数:    A5版176頁
本体価格:  ¥1,480(税抜)
発行部数:  5000部(2011/2/25現在)

はじめに
宇宙開発予算が米国の1/10、ESA(欧州宇宙機関)の半分と、極めて制限された環境のもとで、日本の研究者・技術者が、全世界の宇宙開発の歴史に残る金字塔を打ち立てました。
日本の打ち上げた宇宙探査機「はやぶさ」が、ほとんど自動操縦で小惑星イトカワに着陸してサンプルを採取し、7年かけて60億kmの大航海を終えてもどってきました。地球と月以外の天体に着陸してサンプルを持ち帰ったのは「はやぶさ」が史上初です。
そしてつい最近、採取したサンプルがイトカワのものと断定されて、その分析が進められています。「はやぶさ」の採取装置は、残念ながら完全に予定通りには作動しませんでしたが、採取された微粒子には、玄武岩に含まれるカンラン石や火成岩に多い輝石が含まれ、地球の岩石の5倍以上の鉄分を含んでいることがわかっています。
太陽系ができあがったのは今から46億年前といわれています。地球の岩石は度重なる火山活動などで変質しましたが、火山活動も空気もないイトカワの岩石の組成は、太陽系誕生当時のままと考えられています。このイトカワの微粒子の分析が進めば、太陽系の成り立ちを解明できるかもしれません。
この「はやぶさ」の偉業は、サンプルの回収のみならず、世界でもトップレベルの誘導技術を駆使して自動操縦を実現し、度重なるトラブルによって何度もゆくえを失いながら、それらを次々と解決したことが極めて重要です。
そして次に2014~2015年には「はやぶさ2」が計画されています。「はやぶさ」の開発費は約127億円でした。予算148億円の「はやぶさ2」の実現は、「はやぶさ」の成果をどう評価するかにかかっています。
本書の第1章では「はやぶさ」の概要を、第2章では「はやぶさ」の航行の過程を、できるだけ簡単に解説します。第3章では専門的な解説も含めて宇宙航行のしくみを解説します。第4章では太陽系の成り立ちから小惑星イトカワを目指した目的、そしてサンプルの分析状況などを、第5章では宇宙探査の現状を解説します。
本書により、「はやぶさの偉業」と宇宙探査の現状をご理解いただければ幸甚です。
2011年2月
著者


第1章 はやぶさが目指したものは何か
1 はやぶさは何を成し遂げたのか
2 はやぶさはどこまで行って帰ってきたのか
3 探査機はやぶさの構成
4 はやぶさが目指した3つのミッション
5 はやぶさで故障したエンジンと姿勢制御機器
6 電気の力で加速するイオンエンジン
7 何が起きても大丈夫! あらゆる事故対策をソフトに組みこむ
8 「はやぶさ」が「イトカワ」に飛ぶ!
ロケットの父糸川博士にちなんで命名
コラム Mitaka Plus で「はやぶさ」の軌道を見る

第2章 苦難を超えた60億kmの大航海
1 はやぶさの打ち上げ
2 イオンエンジン併用での地球スイングバイに成功
3 小惑星イトカワへ接近、そしてリアクションホイール2基が故障
4 イトカワに向けて投下したターゲットマーカーとミネルバ
5 小惑星イトカワへの1回目の着陸
6 小惑星イトカワへの再着陸とサンプル採取
7 通信途絶からの奇跡の復活!
8 「はやぶさ」は地球に帰れるか?
9 さあ、いよいよ地球へ!
10 「はやぶさ」の地球への道のり
11 大気圏突入見せた「はやぶさ」の最後
12 回収した帰還カプセルの中身はどうやって調べる?
13 帰還カプセルの中はどうなっているのか
14 小惑星イトカワの粒子とはどんなものか
15 イトカワについて他にわかったことは?
16 「はやぶさ2」プロジェクトの開始
17 「はやぶさ」から始まった始原天体探査とは何か
コラム イトカワに着地できなかったローバー「ミネルバ」

第3章 地球脱出 宇宙に行く方法
1 宇宙ステーションが地球を周回する速度は秒速7.7km
2 ロケットによる宇宙への脱出速度は秒速11.2km以上
3 ジェットとロケットの違いは空気を利用するかしないか
4 液体燃料ロケットと固体燃料ロケットはどう使い分ける
5 ロケットの大きな速度を実現するには
6 ロケット打ち上げのシークエンス
7 宇宙機の基本構造は2種類ある!
8 宇宙機を構成するさまざまなサブシステム
9 宇宙機の姿勢制御のしくみ
10 姿勢を自動制御するリアクションホイールの故障
11 確実性が高いが燃料搭載量が制限される化学エンジン
12 軌道を修正する方法は3種類
13 スイングバイは惑星の公転速度を利用する技術
コラム 宇宙用の太陽電池とバッテリー

第4章 小惑星から太陽系の形成を探る基礎知識
1 ビッグバンから軽い元素の合成へ
2 鉄までの元素は恒星内部の核融合によって生成された
3 鉄より重い元素は超新星爆発で生成された
4 宇宙と地球の岩石はどんな元素で構成されているのか
5 太陽はどのようにして生まれたのか
6 太陽系の惑星はどのようにして生まれたのか
7 「はやぶさ」を襲った太陽フレア
8 太陽系の8つの惑星と5つの準惑星
9 太陽系とはどこまでをいうのか
コラム 太陽風と太陽圏

第5章 はやぶさが探る小惑星のすべて
1 ボーデの法則から小惑星の存在を予測
2 イトカワは瓦礫の小惑星
3 小惑星・彗星・流星・隕石はどう違うのか
4 太陽系小天体の起源をまとめてみよう
5 小惑星はどこにあるのか探してみよう
6 小惑星を軌道によって分類する
7 小惑星をスペクトルによって分類する
8 小惑星のスペクトル型の検証ははやぶさのサンプルから
9 5種類のコンドライトとエコンドライトの生成
10 隕石の落下でクレーターができあがった
11 地球近傍小惑星はどれくらい地球に接近するのか
12 地球に接近する天体のリスクの評価と小惑星アポフィス
13 小惑星とスペースデブリの観測強化
14 地球に接近する小惑星を破壊・軌道変更する方法
15 小惑星や彗星の名前はどのようにして付けられるのか
コラム 地球の歴史年表

第6章 はやぶさとその他の探査機の太陽系探査
1 小惑星と彗星の探査の実績と進行中のプロジェクト
2 小惑星や彗星の探査はどのようにして行うか
3 どの太陽系天体を探査すると何がわかるのか
4 日本の最近の太陽系探査
5 日本の彗星・月・火星の探査
6 日本の金星・水星の探査とソーラー電力セイル実証機
7 初期の3機の彗星探査機
8 最近の3機の彗星探査機
9 現在進行中の太陽系小天体探査
コラム 太陽系探査機一覧/米ソの探査機の失敗と成功の歴史

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