安部

では最後、尾崎さん、お願い致します。

かの有名な「はやぶさ」のような
探査機の軌道を担当されている方です。

──

地球からどんどん遠ざかっていったり、
はるか彼方から帰ってきたりする
衛星の軌道を見ているってことですか。

尾崎

そうですね、はい。

さっきからみなさんの話を聞いていて、
おもしろいなあと思っています。
ぼくの仕事とだいぶちがっているので。

──

同じ「軌道」でも、ですか。

尾崎

ぼくがやっている仕事って、
目的地までどうやって楽して行けるか、
ということなので、簡単に言うと。

──

ほおお‥‥。

尾崎

たとえば「月」へ行く場合、
地球からは
38万キロくらい離れているんですが、
最短距離をまっすぐ行くより、
少しカーブした軌道をとったほうが、
効率よく行けたりするんです。

──

へええ。なぜですか。

尾崎

地球や月の重力による影響があって、
それを上手に考慮してあげると、
ロケットのサイズを
ちいさくすることができるんですよ。

──

その場合の「所用時間」は‥‥？

尾崎

時間は、ちょっと多めにかかります。

──

つまり、エネルギーが少なくて済む。

尾崎

そうです。

つまり同じ衛星を載せるのであれば
ロケットのサイズは
できるだけちいさくしたいんです。
逆に
同じロケットを飛ばすのであれば、
衛星のサイズは
できるだけ大きくしたいんですよね。

──

その、最適なバランスを狙って。

尾崎

もっとも「いい軌道」を探しています。

ただ、それが本当に最適だったかって、
じつは証明できないんです。
まぎれもなくベストな軌道であると
完全証明することは難しい。
人類が積み上げてきた経験や知識から、
ベストな選択をしています。

──

その都度「道」が、変わってくる？

尾崎

パターンはあります。
地球から火星に行こうと思ったときは、
いくつかに限られますので。

地球から土星へ行くのにも、
まっすぐ行って
まっすぐ帰るような軌道を考えると、
けっこう大きなロケットが
必要になってしまうんです。
そこで「スイングバイ」という‥‥。

──

おお、かの有名な。

惑星の引力を利用して、
人工衛星などをグルッと回転させて
加速させる方法で、
推進燃料を節約しつつ、
推進速度もアップできる‥‥という。

安部

はやぶさでも使われていましたよね。

──

よく考えついたよなあと思うんです。
あんなダイナミックな方法。

惑星を丸ごと一個、
スプリングボードみたいに使うって。

尾崎

いつ、どこで、
どういうふうにスイングバイするか。

そのあたりを計算によって決定して、
衛星を飛ばしています。

はやぶさ２ スイングバイ ©池下章裕

──

いったん反対方向へ飛んだりとかも、
あったりするんでしょうか。

たとえば‥‥地球よりも太陽に近い
金星でスイングバイして、
勢いをつけて土星を目指したりとか。

尾崎

ええ。まずは逆方向へ飛んだほうが
効率的なケースもあります。

惑星や地球の軌道って
「太陽系の内側」へ行けば行くほど
公転のスピードが速いんです。
反対に、
外側に行けば行くほどゆっくりです。

安部

公転周期のちがいというやつですね。

たとえば地球は365日をかけて
太陽のまわりを一周していますが、
金星は225日でまわっています。

尾崎

地球より外側をまわっている火星は、
687日。
太陽のまわりを一周するのに、
地球時間では２年くらいかかります。

そんなわけで、
火星でスイングバイしようとしても
こちらの望んだタイミングで、
ちょうどいい位置に
火星がいる確率って、わりと低くて。

──

地球よりも内側にある水星や金星は
公転周期が短いために、
「ちょうどいい位置」にくる頻度が
けっこう高い‥‥わけですね。

尾崎

そうなんです。

だから
太陽系の外側へ飛んで行くために、
いったん
内側を目指すことがあるんです。
あと、そもそも金星は、
火星よりも重力が大きいんですよ。

──

ええ。

尾崎

スイングバイで得られる加速度って、
重力の大きい星のほうが大きくなる。

──

つまり、火星より
金星でスイングバイしたほうが
加速度が高まると。

尾崎

仮に、地球から遠い土星へ行こうと
思ったときは、
地球を脱出する際の速度が
きわめて重要になってくるんですね。
土星や木星まで行くには、
すごい速度でぶっ放す必要があって。

──

秒速８キロメートルで飛ぶ人工衛星の速度を
「第一宇宙速度」と言いますね。

安部

地表ぎりぎりを落ちずにまわり続けるために
必要な最低速度です。

──

一方、ロケットが地球の重力を振り切って
地球重力圏を脱出するための速度は
秒速約11.2キロ、
これを「第二宇宙速度」と言うそうですが。

安部

はい。でも、その速度では
地球をギリギリ脱出するだけなんです。

尾崎

土星や木星に行こうと思ったら
「地球をギリギリ脱出する」のではダメで、
「さらに上のスピード」が必要なんです。
脱出したあとも
十分な速度を保っておく必要があるんです。

──

なるほど。

尾崎

人工衛星を、地球上から
すごく大きなロケットで飛ばしても、
地球から脱出したあとの速度って、
せいぜい秒速３～４キロ。

スイングバイを使った場合は、
秒速10キロ以上のスピードを出せる。
金星で１回、さらに地球で
もう１回スイングバイした場合には、
それくらいの速度を得られます。

──

スイングバイするたびに、速くなる？

尾崎

はい。もちろん限界はあるんですが、
基本的には、
惑星を使えば使うほど速くなります。

──

なるほど‥‥よくわかりました。
スイングバイが大切な理由が。

ともあれ、尾崎さんたちは、
スイングバイしやすい惑星の配列を、
つねに探っている‥‥と。

尾崎

たとえば、地球から火星に行くには
２年に１度しかチャンスはない。
そこを逃してしまうと飛ばせません。

そのタイミング以外ですと、
そもそも
現実的なサイズのロケットでは、
飛ばせない軌道になっちゃうんです。

安部

地球近傍の衛星部隊からすると
「あした、上げればいいんじゃん？」
みたいに思っちゃうんですが、
尾崎たち的には
「いやいや、次は２年後ですから！」
みたいな世界なんです。

──

ちなみに、
どこかの星を目指そうと思ったとき、
道中に、
いくつか惑星があるじゃないですか。

たとえば土星へ行こうとしてる場合、
地球との間には
火星と木星がありますけれど、
スイングバイするときって
それらの惑星すべてを使うんですか。

尾崎

それは、非常に難しい問題ですね。

先ほども言いましたが、
ちょうどいいタイミングに、
ちょうどいい場所に星がいなければ、
スイングバイできないので。
ですから、
仮に水金地火木土天海すべての星を
スイングバイするのは、至難の業。

安部

最高に惑星がそろう「惑星直列」が、
かの有名なボイジャー計画で‥‥。

秋山

「グランドツアー」ですね。

尾崎

ええ、かつて1960年代に、
ボイジャーという２基の探査機で
木星、土星、天王星、海王星を
いっぺんにまわろうと
アメリカが探査計画を立てまして。

──

ええ、ええ。

尾崎

外側の惑星は公転周期が遅いので、
木土天海が、一直線に並ぶタイミングは
「175年に１度」しかないんです。

ボイジャー計画のときは
その千載一遇のチャンスが来ていたので、
スイングバイを使って、
並んだ星を
一気に探査してしまおうとしたんですね。

──

175年に１度！

そうやってスイングバイで勢いをつけて
太陽圏を脱出したボイジャーも、
どんどん遠くへ飛んでいってますよね。
たしか、太陽に対して
秒速17キロとかの超絶猛スピードで‥‥。

安部

2013年に太陽圏を脱出したんですけど、
いまだにデータを送ってきてます。

──

はるかかなたの異星人へ向けて、
地球の生命だとか文化の存在を記録した
レコードを積んでるんですよね。

尾崎

金でつくったゴールデンレコードですね。
日本の尺八の演奏なども収録してます。

地球の座標などの情報も載せているので、
地球外生命体が、
うまいこと解読してくれれば‥‥。

──

お客さまがいらっしゃるかも、と？

尾崎

ただ、進行方向を考えると、
ボイジャーが太陽系以外の恒星系に
たどり着く可能性は低いかなと思います。
運よく到達‥‥というか近づけたとしても、
何十万年か、もっとかかるもしれない。

とにかく、だいぶ先の話ではありますね。

「はやぶさ２」１回目のタッチダウン ©池下章裕