ベピ・コロンボ

惑星間航行

水星は太陽に近い軌道を公転しているため、その公転速度は太陽系の惑星中で最速である。他にも技術的な障壁がいくつも存在する。そのため水星の周回軌道に探査機を投入する事は難しく、マリナー10号では水星をフライバイしながら探査を行っただけであった。ベピ・コロンボ探査機は、2018年10月に打上げられ、イオンエンジンを用いた電気推進、1回の地球スイングバイ、2回の金星スイングバイ、6回の水星スイングバイを経て、7年後の2025年末に水星に到着する予定だったが、その後の計画変更で2026年11月に水星周回軌道投入予定となっている。到着後まずMTMを分離し、その後、MPOの2液式化学推進により水星周回軌道に投入する計画でいる。

水星周回

MMOの周回軌道（近水点400 km、遠水点11,824 km）でMMOを分離。その後、MOSIFを分離したMPOは遠水点高度を下げて周回軌道（近水点400 km、遠水点1,508 km、軌道傾斜角90度）へ遷移させる予定である。その後、約1年間に渡って観測を行う計画である。

MPO

水星表面探査衛星（Mercury Planetary Orbiter、MPO）は、1,230 kgの3軸安定姿勢制御方式の衛星である。水星軌道投入後は、高度400×1,500 kmの楕円周回軌道から観測を行う。水星の表面地形、水星の表面の鉱物と化学組成、重力場の精密計測を目的とする。ジオットなどで培った撮像を目的にした探査機器類を基礎として、高温に耐えられる設計を目指して開発を行った。

なお、MPOは水星の地形を観測する目的も有し、2011年に水星の周回軌道に入ったメッセンジャーに不測の事態が発生した場合の保険としての意味も有った。水星の自転周期（恒星日）は、公転周期（88日）の3分の2であり、水星表面全体を撮影するためには、水星の太陽日、すなわち公転周期の2倍の時間を要するからである。

MMO

水星磁気圏探査衛星（Mercury Magnetospheric Orbiter、MMO）は、255 kgのスピン安定姿勢制御方式衛星である。水星軌道投入後は、高度400×11,824 kmの楕円周回軌道より観測を行う。水星の固有磁場・磁気圏、大気などの観測を目的とする。PLANET計画で培った惑星間磁気圏探査機器類を基礎として、高温に耐えられる設計を目指して開発を行った。MMO冷却は衛星がスピン安定姿勢制御により回転していることを前提に設計されている。しかし、惑星間航行中はMPOが姿勢制御するため回転せず、回転を利用した冷却が出来ない。このままでは太陽接近時の高温に耐えられないので、MMOは水星到着までの間、MMOサンシールド（MOSIF）によって太陽光から防護される。

計画・開発

• 2000年10月：欧州宇宙機関（ESA）の5番目の大型計画（コーナーストーン・ミッション）として正式に認可。
• 2003年11月：ESA科学計画委員会で宇宙科学計画の見直しが行われ、水星着陸機は中止された。
• 2008年2月12日：文科省宇宙開発委員会で、2013年の打上げを承認。
  • ESAと宇宙航空研究開発機構（JAXA）では、今後計画終了までに約175億円をかけて衛星開発・ロケット調達・運用準備開始。
  • その後ESA側のイオンエンジン開発が難航し、探査機の重量が大幅に増加。打上げも2014年以降へ延期された。
• 2012年2月28日：ESAが開発の遅れのため、打上げを2015年8月以降にすると公表。
• その後、さらに2016年7月以降へ延期された。
• 2015年3月15日：MMOのモジュールが宇宙航空開発機構にて公開。
• 2017年7月6日：MMO開発状況と今後の予定について説明会が開催され、打上げは2018年10月、水星到着は2025年12月の予定であると発表された。
• 2018年6月8日：MMOの愛称を「MIO（みお）」と発表。

運用

2020年4月、地球スイングバイ中の連続写真

2020年10月、第1回金星スイングバイ中の連続写真

2022年6月、第2回水星スイングバイ中の連続写真

• 2018年10月19日（現地時間）：フランス領ギアナのギアナ宇宙センターより打上げられた。
• 2020年
  • 4月10日4時25分頃（UTC）：地球スイングバイ実施
  • 4月21日：JAXAが成功確認を発表。
  • 10月14日：第1回金星スイングバイ実施、最接近は15日12時58分（JST）。
• 2021年
  • 8月10日：第2回金星スイングバイ実施、最接近は8月10日22時51分（JST）
  • 10月2日：第1回水星スイングバイ実施、8時34分（JST）に199 kmまで接近
• 2022年6月23日：第2回水星スイングバイ実施、18時44分（JST）に約200 kmまで最接近。
• 2023年6月20日：第3回水星スイングバイ実施、4時34分（JST）に約236 kmまで最接近。
• 2024年
  • 5月15日：MTMの電気推進システムに不具合が発生していたことが発表された。5月7日までに従来の90 %まで推力回復に成功しており、この推力が維持できれば以降のスイングバイ計画に支障は出ない見通し。
  • 9月2日：エンジン推力が充分に回復していないことから、水星到着予定を2026年11月に変更する新たな軌道計画が発表された。
  • 9月4日：第4回水星スイングバイ実施。21時48分 (UTC) に約165 kmまで接近。
  • 12月1日：第5回水星スイングバイ実施。14時23分 (UTC) に水星表面から37,628 km まで接近。
• 2025年1月8日：第6回水星スイングバイ実施。5時59分 (UTC) に水星表面から295kmまで接近。
• 2026年
  • 9月3日：電気推進モジュール (MTM) の分離確認を発表。

スケジュール

2024年現在^[update]の予定。

2018年10月20日 - 2025年11月2日の時系列。赤線は水星との相対速度、青線は水星からの距離。赤丸はスイングバイを示す。

2018年10月20日 - 2025年12月2日のベピ・コロンボの予定航路。
       ベピ・コロンボ ·       地球 ·       金星 ·       水星 ·       太陽

注釈

1. ↑ 南アメリカ大陸北端部のような赤道付近よりロケットを打上げると、地球自転を最大限利用可能。
2. ↑ 太陽系に存在する惑星の中で水星は、太陽に対する位置エネルギーが最も低いため、その分だけ太陽を周回する運動エネルギーが高くないと太陽に落下してしまうからである。詳細は運動方程式の記事などを参照。
3. ↑ 水星探査機メッセンジャーは予定よりも長く水星周回軌道上で運用されて充分な成果を上げ、2015年に運用終了した。
4. ↑ 水星は、太陽系内の岩石惑星の中では、その大きさに比して核の割合が大きいであろうことが、従来の観測で示されている。その原因が、かつて水星表面が蒸発したためなのかどうかが、この装置で判るかもしれないと考えられている。
5. ↑ 地球以外の天体に探査機を送り込む場合には、可能な限り少ない燃料で到達出来るようにすると、打上げ期間が限られる。詳細は打上げウィンドウを参照のこと。

出典