「SLIM」と小型ローバーが月面の撮影に成功

【2024年1月26日 JAXA （1）／（2）／（3）／（4）】

1月20日に月面に着陸したJAXAの小型月着陸実証機「SLIM」の成果や現在の探査機の状況について、1月25日に発表が行われた。

ピンポイント着陸は精度10mを達成

高度15kmから始まったSLIMの着陸シーケンスは、航法カメラで月面を撮影し、クレーターの位置情報を事前の月面データと照らし合わせて目標地点へと探査機を誘導する「画像照合航法」がきわめて順調に機能した。

高度50mまで降りた時点で、SLIMは着陸予定地点の付近で障害物がない場所を探して最終的な着陸場所を決定する「障害物検知」を2回行った。2回の検知判定の結果、当初の目標点からそれぞれ3.4m、10.2mずれた場所を最適な着陸場所と判定しており、SLIMのピンポイント着陸の性能としては10m以下（実際には3-4m）の精度を達成したと判断できるという。これは当初の目標だった「100m以下」という精度を大きく上回る成果だ。

メインエンジンを1基喪失

しかし、高度50m付近でSLIMにトラブルが発生していたことも判明した。着地の34秒前（00時19分18秒）に、2機のメインエンジンのうち東側の1基が突然破損し、推力を発生しなくなった。SLIMの2基のエンジンノズルは機体の軸に対して互いにやや外側を向いているため、片方のエンジンが破損したことで、探査機は東へ流されることとなった。

受信済みの航法カメラの画像には、メインエンジンのノズルとみられる物体や細かい部品の可能性がある光点が写っている。

「SLIM」の航法カメラが00時19分20秒に高度50m付近で撮影した画像。画面中央にメインエンジンの円錐形のノズルが落ちていく様子が写っている（提供：JAXA）

探査機はこの東へのドリフト運動を自律的に補正しながら降下を続けたものの、結果的には横方向の速度を打ち消しきれず、予定の地点から東に約55m離れた場所に着陸した。そのため、当初計画されていた「下側の着陸脚をまず接地し、続いて斜面に倒れ込む」という「2段階着陸」ではない形での着陸になったと推定される。テレメトリの解析から、SLIMは太陽電池パネルを西側に向けた姿勢で着地していることも判明した。着陸後にSLIMの太陽電池が発電しない状態に陥ったのはこれが理由と考えられる。

分光カメラで周囲の岩石を撮影

着陸直後に太陽電池のトラブルを認識した運用チームでは、異常時の対応手順に従い、SLIMに保存されているデータの受信や、バッテリー残量を節約する処置を行った。

着陸から1時間半が経った1月20日01時50分には、SLIMに搭載されているマルチバンド分光カメラを動作させ、探査機周辺の岩石を撮影する科学観測も、限られた枚数ながら45分間にわたって行った。

SLIMのマルチバンド分光カメラが撮影した月面の様子。257枚の画像をモザイク合成している。画像右側の灰色の部分は撮影を打ち切ったためにデータがない部分。画像クリックで表示拡大（提供：JAXA/立命館大学/会津大学）

今後、分光カメラで詳細観測を行う候補の岩石（黄色の矢印）。これらの岩石は、SLIMが再起動した際には改めて10種類の波長帯で分光観測が行われる。それぞれの岩石にはサイズをイメージしやすい愛称が付けられた（提供：JAXA/立命館大学/会津大学）

その後、着陸から2時間37分後の2時57分に、探査機のバッテリーの残量が尽きて再起動できなくなることを避けるために、バッテリー残量が12%になった段階でバッテリーを電気的に切断し、探査機の電源をオフにした。

小型ローバー「LEV-1」「LEV-2」も月面で動作

SLIMが着陸する直前、高度1.8mの時点で、小型ローバー「LEV-1」（26×30×30cm、2.1kg）および「LEV-2（SORA-Q）」（直径8cm、250g）が分離された。LEV-1は地球と直接、LEV-2はLEV-1経由で通信を行う仕様だが、LEV-1の電波は着陸から約1時間51分にわたって受信され、6回のホッピング移動を行ったことも確認された。

LEV-1, 2ともカメラを搭載しており、受信データからはLEV-2が月面にいるSLIMを撮影した画像も得られた。この画像から、SLIMが太陽電池を西に向けて「逆さま」に着地していることが確認された（LEV-1が撮影した画像は現時点では確認できていない）。また、LEV-2が仕様通りに変形・移動し、複数枚の画像を撮影して、被写体が良く写っている画像を自律判断して送信したこともわかった。

変形型小型月面ロボット「LEV-2（SORA-Q）」が撮影した月面。撮影時にLEV-2はSLIMのやや北にいて、右奥に逆さまに着陸したSLIMが写っている。画像の右下・左下には変形したLEV-2の両輪の一部が写り込んでいる（提供：JAXA/タカラトミー/ソニーグループ（株）/同志社大学）

SLIMプロジェクトマネージャの坂井真一郎さん（JAXA宇宙科学研究所教授）は、「個人的に一番衝撃を受けたのはこのLEV-2の画像を見たときだった。自分達の作ったものが本当に月面に行って、隣にいるSORA-Qがスナップショットを撮ってくれた。見た瞬間、腰が抜けそうになった」とこの画像について語った。

これらの解析結果から、LEV-1, 2は以下の成果を達成したことがわかった。

• 日本初の月面探査ロボットとして月面で活動（LEV-1, 2）
• 世界初のホッピングでの月面移動（LEV-1）
• 世界初の完全自律月面ロボット（LEV-1, 2）
• 世界初の、月面ロボット同士での通信、複数台の月面ロボット同時運用（LEV-1, 2）
• 世界最小・最軽量の通信機を使った月面からのUHF帯での電波送信（LEV-1）

今回のSLIMの成果について、坂井プロマネは、「今回SLIMは、普通なら降りようとは考えない場所に着陸した。理由は分光カメラチームが『あそこなら科学的に面白いことがある』と言ったからだが、これまでのミッションなら、そうした要望は受け入れられなかった。スポーツの世界でも、いったんある記録が破られると、続けざまに新記録が生まれることがある。SLIMの成功によって、『行けるはずがない』と思うことはもはやできなくなった。そういう新しい扉を私たちは開いたのかもしれない」と述べた。

現在、SLIMの着陸地点から見て太陽は西の空に移りつつあり、今後は太陽電池に光が当たる状況になる。もし再び太陽電池が電力を発生し、他に故障などがなければ、現在電源がオフにされているSLIMは自動的に再起動するという。ただし、SLIMは昼間の月面の温度（約100℃）に耐えることを想定した設計にはなっていないため、実際に再起動できるかどうかは未知数だ。運用チームでは、着陸地点から見て日没となる2月1日まで、毎日数時間ほどSLIMとの通信を試み、再起動していないかを確認しているとのことだ。

記者会見で記念撮影するSLIMプロジェクトチームの皆さん。右から、大槻真嗣さん（LEV-1担当、JAXA宇宙科学研究所）、坂井真一郎さん（SLIMプロジェクトマネージャ、JAXA宇宙科学研究所）、國中均さん（JAXA宇宙科学研究所長）、平野大地さん（LEV-2担当、JAXA宇宙探査イノベーションハブ）（撮影：中野太郎）

小型月着陸実証機（SLIM）および小型プローブ（LEV）の月面着陸の結果・成果等 の記者会見（提供：JAXA）