ベピコロンボ、水星到着フェーズへ。残る「捕獲・分離・16回の軌道変更」

2018年10月に打ち上げられたESA（欧州宇宙機関）とJAXA（宇宙航空研究開発機構）の共同水星探査計画「ベピコロンボ」は、到着作業の最初の大きな関門を越えました。9月3日、巡航中の推進と電力供給を担った**水星遷移モジュール（MTM）**を正常に切り離し、ESAの水星惑星周回機「MPO」とJAXAの水星磁気圏周回機「Mio」は結合した状態で水星へ向かっています。5

ただし、これは到着そのものではありません。水星の重力に捕獲され、2機がそれぞれの観測軌道へ移るまでには、精密な燃焼、分離、軌道変更を連続して成功させる必要があります。

8年、100億km超をかけた「減速」の旅

ベピコロンボは水星に向けて一直線に飛んできたわけではありません。太陽に近い水星へ到達して周回軌道に入るには、太陽の重力で加速した探査機の速度を大きく落とす必要があるためです。

そこで探査機は、地球を1回、金星を2回、水星を6回フライバイし、計9回の重力アシストを利用しました。これにより太陽周回軌道のエネルギーを段階的に下げ、水星とのランデブーに必要な条件を整えてきました。巡航距離は100億kmを超えます。23

9月3日のMTM分離が意味すること

MTMは、太陽電気推進によって長期巡航を支えたモジュールです。地球から2億km以上離れた場所での分離は、リアルタイム操作ができないため、あらかじめ組まれた指令と精密な航法に依存する作業でした。分離後は、なお結合したMPO・MioのスタックをMPOの太陽電池パネルが給電します。5

この節目には別の意味もあります。2024年にMTMの太陽電気推進系で利用できる電力を制限する電気的な問題が発生し、ESAは軌道と運用計画を再設計しました。その結果、当初2025年12月とされていた水星到着は2026年11月へ延期されました。MTMの任務完了により、この巡航推進上の問題は次の飛行段階を直接左右する要因ではなくなります。35

これからの予定：11月の捕獲、12月の分離

今後の主要な予定は次の通りです。いずれも計画上のマイルストーンであり、先行する作業の成功が前提となります。

• 2026年11月21日：MPOの化学推進系を噴射し、結合状態のMPO・Mioを水星周回軌道へ投入する予定です。ここで入るのは最終観測軌道ではなく、まずは細長い楕円軌道です。5
• 2026年12月9日〜10日ごろ：MioがMPOから分離する予定です。5
• 2027年初めまで：2機は合計16回の軌道変更を実施し、それぞれの極軌道型の科学観測軌道を目指します。MPOは水星本体の近接観測、Mioは磁気圏の観測を主な役割とします。5
• 2027年4月6日：初期確認と軌道取得を経て、本格的な科学観測を始める計画です。5

水星到着が特に難しい理由

水星は太陽に近く、探査機は強い太陽重力の影響下で大幅に減速して周回軌道に入らなければなりません。同時に、太陽に近い環境では温度が350℃を超えることもあり、熱制御と電力管理も厳しい条件になります。56

さらにベピコロンボでは、2機の探査機を結合したまま軌道投入し、その後に分離させます。姿勢制御、通信、熱環境、推進噴射、分離のタイミングを相互に整合させる必要があり、ESAにとって最も複雑な惑星到着シーケンスの一つと位置付けられています。56

2機で挑む水星の謎

本格運用に入れば、2機に搭載された計16の観測機器が、水星の表面組成や地質、形成過程と内部構造、鉄に富む巨大な核、磁場、磁気圏、希薄な外気圏、太陽風との相互作用を調べます。56

MPOとMioが同時に観測することが重要です。水星そのものに由来する現象と、太陽風など宇宙天気の変動による影響を切り分けることが可能になるためです。56

MTM分離の成功は、8年に及ぶ巡航を終えたことを示す重要な一歩です。しかし水星探査の本番は、これから数か月にわたる軌道投入、分離、軌道整形を無事に終えた先にあります。