重力天体への
高精度着陸技術を
小型探査機で実証する
月面着陸無人小型探査機（SLIM）
SLIM（Smart Lander for Investigating Moon）とは、JAXAが計画している日本の無人月面探査機・着陸機。イプシロンロケットで当初は2018年、後に2019年の打ち上げを目指したが、その後、2021年にH-IIAロケットで打ち上げ予定のX線天文衛星ひとみ後継機XRISMとの相乗りで打ち上げられる見通しとなった。
※H2Aでの相乗りとしたため総費用が180.5億円から148.0億円に圧縮
SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) プロジェクトは、将来の月惑星探査に必要な高精度着陸技術を小型探査機で実証する計画です。この技術を実証することで、我々人類が進める重力天体探査は、従来の「降りやすいところに降りる」探査ではなく、「降りたいところに降りる」探査へと非常に大きな転換を果たすことになります。
SLIMのような小型探査機による着陸実証は世界的にもユニークです。SLIMプロジェクトを実現することで、月よりも重量リソース制約の厳しい惑星への着陸も現実のものとなってきます。また、将来月面からのサンプルリターンを実施する場合、月面からSLIM級の大きさのリターン機を打ち上げれば、はやぶさ等と同程度の大きさのカプセルを地球に送り返すことができるようになると考えています。
SLIMプロジェクトは、JAXA宇宙科学研究所のメンバーを中心としつつ、全国の大学等の研究者が集まり、一体となって検討・開発を進めています。
SPEC
身長 2.4 m
肩幅 2.7 m
厚み 1.7 m
体重（着陸時） 210 kg
体重（空腹時） 190 kg
着陸精度 100 m 以内
【着陸シーケンス】
◇着陸シーケンス開始前 ： 月周回楕円 600km × 15km
シーケンス開始前・月周回楕円軌道において、地上からSLIMの軌道・位置を決定し、SLIMに通知します。その情報をもとに、SLIMは高度15kmの地点（近月点）でメインエンジンの逆噴射（探査機進行方向とは逆方向に噴射）を開始し、着陸シーケンスに移行します。
◇動力降下フェーズ ： 高度 15km→3.5km
着陸シーケンスのひとつ目は動力降下フェーズです。動力降下フェーズ中には、開始・終了時を含めて合計4回、約50秒間の「コースティング」期間を設け、その間はSLIMに搭載したカメラが月面搭載となるように姿勢を調整します。コースティング期間中に、カメラで月表面を撮影、その画像から自分がいる位置・速度を高精度に推定し、併せて、着陸点へ向かう軌道の再設計を搭載計算機上で行います。
SLIMはこのような自動制御により着陸地点の上空に到達します。
◇垂直降下フェーズ ： 高度 3.5km → 0m
SLIMは着陸地点の上空に到達後、着陸レーダにより高度を検出しながらほぼ垂直に降下します。
◇障害物検知 ： 高度 約50m
垂直降下フェーズの途中、ある高度（例えば約300m）において「障害物検知」を実施し、探査機直下の障害物の状況に応じて水平位置の微調整を行います。
◇メインエンジンをカットオフ ： 高度 約3m
月面近く（例えば高度約3m）に達した時点でメインエンジンをカットオフし、姿勢制御を行いつつ着陸します!!
【クレータを使って自分の位置を知る】
探査機自身が考える
SLIMがピンポイント着陸する前には、月上空で自分の位置を正確に知る必要があります。
SLIMはカメラを月表面に向けて撮影した画像を処理してクレータを認識し、メモリにあらかじめ内蔵された月面の地図と照合することで、自身の位置を精度良く測定します。しかし、宇宙の過酷な環境できちんと使えるコンピュータは、どうしても地上で使われているコンピュータと比べると低い処理能力になってしまいます。そのため、SLIMでは専用の計算効率の高い画像処理アルゴリズムを開発し，精度と処理時間を両立させています。
月科学にとって面白い場所に着陸する
斬新なサイエンス観測をするためには、これまでの月面着陸機が降りてきた月の“海”と呼ばれる領域（平坦な場所）だけではなく、斜面に着陸する必要もあります。例えば、クレータの地質調査を行うためには、地質調査に適した地点に着陸する必要があります。
しかし、そのような地点の多くは急傾斜地であり探査機の着陸には危険が伴います。SLIMプロジェクトでは傾斜地への着陸に最適な、着陸脚や着陸方式の検討を進めています。
http://www.isas.jaxa.jp/home/slim/SLIM/index.html
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もう単純に着陸目的では無く、実用性を想定した探査機器としての実証試験ですね。
任意地点にピンポイントで着陸させる軌道誘導は日本のお家芸。
HAYABUSAとは違う画像照合方式の着陸誘導も興味深いですね。
중력 천체에의
고정밀도 착륙 기술을
소형 탐사기에서 실증한다
월면 착륙 무인 소형 탐사기(SLIM)
SLIM(Smart Lander for Investigating Moon)란, JAXA가 계획하고 있는 일본의 무인 달표면 탐사기·착륙기.이푸시롱 로켓으로 당초는 2018년, 후에 2019년의 발사를 목표로 했지만, 그 후,2021년에 H-IIA 로켓으로 발사 예정의 X선천문 위성 눈동자 후계기 XRISM와의 합승으로 발사 될 전망이 되었다.
※H2A로의 합승으로 했기 때문에 총비용이 180.5억엔으로부터 148.0억엔에 압축
SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) 프로젝트는, 장래의 달혹성 탐사에 필요한 고정밀도 착륙 기술을 소형 탐사기에서 실증할 계획입니다.이 기술을 실증하는 것으로, 우리 인류가 진행하는 중력 천체 탐사는, 종래의 「내리기 쉬운 곳에 내린다」탐사가 아니고, 「내리고 싶은 곳에 내린다」탐사로 매우 큰 전환을 완수하게 됩니다.
SLIM 프로젝트는, JAXA 우주 과학 연구소의 멤버를 중심으로 하면서, 전국의 대학등의 연구자가 모여, 일체가 되어 검토·개발을 진행시키고 있습니다.
SPEC
신장 2.4 m
어깨 폭 2.7 m
두께 1.7 m
체중(착륙시) 210 kg
체중(공복시) 190 kg
착륙 정도 100 m 이내
【착륙 순서】
◇착륙 순서 개시전 ： 달주회 타원 600km × 15km
순서 개시전·달주회 타원 궤도에 대하고, 지상으로부터 SLIM의 궤도·위치를 결정해, SLIM에 통지합니다.그 정보를 기초로, SLIM는 고도 15 km의 지점(근월점)에서 메인 엔진의 역분사(탐사기 진행 방향과는 역방향으로 분사)를 개시해, 착륙 순서로 이행합니다.
◇동력 강하 국면 ： 고도 15km→3.5km
착륙 순서의 하나눈은 동력 강하 국면입니다.동력 강하 국면중에는, 개시·종료시를 포함해 합계 4회, 약 50초간의 「코스 팅」기간을 마련해 그 사이는 SLIM에 탑재한 카메라가 달표면 탑재가 되도록(듯이) 자세를 조정합니다.코스 팅 기간중에, 카메라로 월표면을 촬영, 그 화상으로부터 자신이 있는 위치·속도를 고정밀도에 추정해, 아울러, 착륙점으로 향하는 궤도의 재설계를 탑재 계산기상에서 실시합니다.
SLIM는 이러한 자동 제어에 의해 착륙 지점의 상공에 도달합니다.
◇수직 강하 국면 ： 고도 3.5km → 0m
SLIM는 착륙 지점의 상공에 도달 후, 착륙 레이더에 의해 고도를 검출하면서 거의 수직에 강하합니다.
◇장애물 검지 ： 고도 약 50m
수직 강하 국면의 도중 , 있다 고도(예를 들면 약 300 m)에 대해 「장애물 검지」를 실시해, 탐사기 직하의 장애물의 상황에 따라 수평 위치의 미조정을 실시합니다.
◇메인 엔진을 절단 ： 고도 약 3m
달표면 근처(예를 들면 고도 약 3 m)에 이른 시점에서 메인 엔진을 절단 해, 자세 제어를 실시하면서 착륙합니다!!
【쿠레이타를 사용해 자신의 위치를 안다】
탐사기 자신이 생각한다
SLIM가 핀 포인트 착륙하기 전에는, 월상하늘에서 자신의 위치를 정확하게 알 필요가 있어요.
SLIM는 카메라를 월표면으로 향해서 촬영한 화상을 처리해 쿠레이타를 인식해, 메모리에 미리 내장된 달표면의 지도와 조합하는 것으로, 자신의 위치를 정도 좋게 측정합니다.그러나, 우주의 가혹한 환경에서 제대로 사용할 수 있는 컴퓨터는, 아무래도 지상에서 사용되고 있는 컴퓨터와 비교하면 낮은 처리 능력이 되어 버립니다.그 때문에, SLIM에서는 전용의 계산 효율이 높은 화상 처리 알고리즘을 개발해, 정도와 처리 시간을 양립시키고 있습니다.
달과학에 있어서 재미있는 장소에 착륙한다
참신한 사이언스 관측을 하기 위해서는, 지금까지의 월면 착륙기가 내려 온 달의“바다”로 불리는 영역(평탄한 장소) 만이 아니고, 경사면에 착륙할 필요도 있습니다.예를 들면, 쿠레이타의 지질 조사를 실시하기 위해서는, 지질 조사에 적절한 지점에 착륙할 필요가 있어요.
그러나, 그러한 지점의 상당수는 급경사지이며 탐사기의 착륙에는 위험이 수반합니다.SLIM 프로젝트에서는 경사지에의 착륙에 최적인, 착륙다리나 착륙 방식의 검토를 진행시키고 있습니다.
http://www.isas.jaxa.jp/home/slim/SLIM/index.html
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이제(벌써) 단순하게 착륙 목적은 아니고, 실용성을 상정한 탐사기기로서의 실증 시험이군요.
임의 지점에 핀 포인트로 착륙시키는 궤도 유도는 일본의 잘 하는 재주.
HAYABUSA와는 다른 화상 조합 방식의 착륙 유도도 흥미롭네요.