小惑星探査機「初代はやぶさ」の奇跡の生還
− 事前対応のリスクマネジメントと事後対応のダメージコントロール −

１．「初代はやぶさ」に学ぶべきダメージコントロール

リスクマネジメントは、リスクの回避、軽減、移転、保有の４つの手段によりリスクを組織的に管理し、想定される被害や損失の低減を図る事前対応のプロセスとして、概念や用語、手法も明確であり多方面で広く実施されています。

他方、ダメージコントロールは、被害が実際に発生した際に臨機応変に被害拡大防止を図る事後対応のプロセスであるため、手法の普遍化は困難です。それゆえ、その概念や用語が明確であるとは言えず、実効的なダメージコントロールのあるべき姿を思い描くことも難しく、事前に準備を整える動きもほとんど見られないところです。

そこで、実効的なダメージコントロールのあるべき姿を思い描く上での一助とすべく、想定外の数多のトラブルに遭遇した小惑星探査機「初代はやぶさ」が、事前の周到なリスクマネジメントに基づく臨機応変なダメージコントロールによりトラブルを全て克服して奇跡の生還を遂げたことについて、次の３点の資料に基づき分かりやすく記載します。

1. JAXA宇宙科学研究所；小惑星探査機「はやぶさ」
2. 荻野慎二；小惑星探査機「はやぶさ」の開発と成果、NEC技報 Vol.64 No.1/2011
3. ウィキペディア；はやぶさ(探査機)

２．「初代はやぶさ」のミッション

初代はやぶさは、2003年5月に文部科学省の宇宙科学研究所（同年に国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構の宇宙科学研究所に改組）が打ち上げた小惑星探査機です。

初代はやぶさのミッションは、地球から数億kmの彼方（地球から月までの距離の数百倍の彼方であり、信号電波の送受信に数十分のタイムラグが生ずる距離）にある差し渡し数百mの小惑星「イトカワ」に到達して、その地表に自律誘導制御でタッチダウンして取得したサンプルを地球に持ち帰ることであり、成功すれば世界初となる極めて挑戦的かつ困難なミッションでした。

そこで、極めて挑戦的なミッションの成功に向けて、初代はやぶさでは、次の４点の革新的重要技術が開発・実装されたのです。

1. イオンエンジン（太陽電池パネルで生じた電力を、キセノンイオンの生成と電気的な加速噴射による推力に変換する主エンジン）による長期間にわたる惑星間航行
2. 光学センサーに基づく自律誘導制御による小惑星への接近と着陸
3. 微小重力下の小惑星表面からのサンプル採取
4. 地球に持ち帰ったサンプルの再突入カプセルによる回収

また、極めて困難なミッションの成功に向けて、事前のリスクマネジメントで想定し得たトラブルの発生に対処できるよう、初代はやぶさの通信機能・姿勢制御機能・推進機能等については冗長性と頑健性が周到に準備されたのです。

３．「初代はやぶさ」が遭遇した数多のトラブルと都度のダメージコントロール

（1）大規模な太陽フレアにより太陽電池パネルが損傷

2003年11月、地球周回軌道上でイオンエンジンによる加速中だった初代はやぶさは、観測史上最大規模の太陽フレア（太陽表面での爆発現象であり、高エネルギー粒子を放射）に遭遇しました。この時、フレア放射を浴びた初代はやぶさの太陽電池パネルは、回復不可能な劣化が生じて発電出力が低下してしまいました。このことは、太陽電池パネルで生じた電力を推力に変換するイオンエンジンの加速力低下に直結したため、当初予定していた惑星間航行計画は遂行不可能となってしまいました。そこで、時間をかけて計画全体を見直し、小惑星「イトカワ」への到達予定を３カ月ほど先延ばしにする新たな惑星間航行計画を立案することにより、危機的状況を脱することができたのです。

（2）姿勢制御用３軸リアクションホイールのＸ軸とＹ軸が故障

2005年７月、小惑星「イトカワ」に到達間近であった初代はやぶさは、精密な姿勢制御に用いる３軸リアクションホイールのX軸が故障して使えなくなりました。また、「イトカワ」まで７kmの「ホームポジション」に到達後の2005年10月、３軸リアクションホイールのＹ軸も故障して使えなくなりました。このため、姿勢制御用RCSスラスタ（12基搭載した小型のロケットエンジン）の常時併用を余儀無くされたのですが、帰還用推進剤確保に向けてスラスタ噴射を精度良く制御する目処が立ったことから、予定されたサンプル採取は実施できる見込みとなったのです。また、精密な姿勢制御を要する高利得パラボラアンテナを用いた高速データ通信はできなくなったのですが、RCSスラスタによる姿勢制御でも地球との通信が確保できる中利得アンテナに切り替えることにより、通信速度は大幅に低下しましたが危機的なトラブルは回避することができたのです。

（3）姿勢制御用RCSスラスタからの燃料漏れにより全スラスタの推力が大幅に低下

2005年11月、初代はやぶさは小惑星「イトカワ」へのタッチダウンに成功しましたが、「イトカワ」を離脱した後、12基搭載していた姿勢制御用RCSスラスタの内の１基からの燃料漏れが判明しました。弁の閉鎖により燃料漏れは止まったのですが、12基全てのスラスタの推力は大幅に低下したままとなり二度と回復しませんでした。つまり、３軸リアクションホイールのＺ軸を除いて、初代はやぶさは姿勢制御機能を喪失してしまったのです。そこで、緊急の対応として、イオンエンジンの推進剤であるキセノンガスをイオン化せずに直接噴射して姿勢を制御する運用プログラムをわずか１日で開発し、姿勢制御を回復することに成功したのです。これ以降、初代はやぶさは、３軸リアクションホイールのＺ軸とキセノンガス直接噴射による姿勢制御を併用することにより、後には太陽光圧を利用する姿勢制御プログラムも開発してキセノンガス消費を抑えることにより、地球帰還まで持ち堪えたのです。

（4）地球との通信が２カ月近く途絶

2005年12月上旬、初代はやぶさは原因不明の首振り運動を始めたのですが、キセノンガス直接噴射による姿勢制御でも姿勢を安定させることができず、太陽電池パネルの発電量低下により通信が途絶してしまいました。しかし、ここで諦めず、どこかのタイミングで太陽電池パネルに太陽光が照射して発電量が回復する姿勢になるはずと推定して、初代はやぶさに搭載した無指向性アンテナに向けて、連日連夜、「はやぶさ立ち上げコマンド」を低速度通信により送信し続けたのです。その結果、2006年１月下旬に、初代はやぶさからの低速度通信電波を辛うじて捉えることができました。そこで、低速度通信によるコマンドでキセノンガス直接噴射による姿勢制御を行い、徐々に姿勢を安定させていったところ、2006年３月に中利得アンテナを用いた通信を回復することができ、2006年５月にはイオンエンジンの再起動にも成功し、初代はやぶさを甦らせることができたのです。

（5）全てのイオンエンジンが機能喪失

地球に帰還する直前の2009年11月、初代はやぶさに搭載していた４基のイオンエンジンが全て機能を喪失して推力を発生できなくなり、このままでは地球への帰還が絶望的な状況に陥ってしまいました。そこで、太陽電池パネルで生じた電力を推力に変換するイオンエンジンの特性を活かして、１基のイオンエンジンの機能し得る部分と、別の１基のイオンエンジンの機能し得る部分とを電気的に組み合わせたのです。この臨機応変な措置が奏功して、イオンエンジン1基分の推力を発生させることに成功した結果、初代はやぶさは地球への帰還軌道に復帰することができたのです。

４．　「初代はやぶさの奇跡の生還」はダメージコントロールの賜物

前記３の（1）から（5）に記載の初代はやぶさが遭遇した数多のトラブルは、いずれも、手を打たなければ「確実に致命傷」となる重大なトラブルばかりでした。しかし、事前の周到なリスクマネジメントにより想定し得るトラブルへの対策を積み重ねていたことが奏功して、想定外の重大なトラブルが発生する都度、新たな制御プログラムを急遽作成して実装するなどの臨機応変かつ的確なダメージコントロールを実施したことにより、数多の重大なトラブルを全て克服することができたのです。このことが、2010年６月に小惑星からのサンプルリターン（世界初）を成し遂げた、「初代はやぶさの奇跡の生還」に繋がったのです。

それゆえ、「初代はやぶさの奇跡の生還」は、事前対応としての周到なリスクマネジメントと、事後対応としての臨機応変かつ的確なダメージコントロールとの間の関係性や取り組み方について、大いに参考にすべき類稀な事例であると言えます。