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イカロス

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関連情報

分類:月・惑星探査
名称:イカロス/IKAROS
小分類:小型ソーラー電力セイル実証機
開発機関・会社:宇宙航空研究開発機構(JAXA)
運用機関・会社:宇宙航空研究開発機構(JAXA)
打ち上げ国名・機関:日本/宇宙航空研究開発機構(JAXA)
打ち上げ年月日:2010年5月21日
打ち上げロケットH-IIA
打ち上げ場所:種子島宇宙センター(TNSC)

「イカロス」の目的は、太陽光圧を利用して推進力を得る「ソーラーセイル技術」を実験・実証することです。光を鏡で反射した際、その反作用として、鏡に対して圧力がかかります。このときにかかる圧力はほんのわずかですが、とても大きな面積の薄膜で太陽光を反射することができれば、それを推進力として利用して宇宙空間を航行することが可能です。このように、太陽光を反射して推進力を得るための薄膜のことを太陽帆(ソーラーセイル)と呼びます。いわば宇宙ヨットです。ソーラーセイルにより得ることができる推進力は小さなものですが、燃料を消費しないという大きな利点があります。

「イカロス」の場合は、ソーラーセイル上に薄膜太陽電池を貼り付けてあり、それにより電力を得ることができることから、単なるソーラーセイルではなく、ソーラー電力セイルと呼ばれます。

ソーラーセイル技術の実験計画は、「イカロス」より前にはアメリカ惑星協会による「コスモス1」がありましたが、この「コスモス1」は打ち上げ用ロケットのトラブルから失敗に終わっており、「イカロス」が世界で初めてソーラーセイル技術の実証に臨むことになりました。

「イカロス」は、セイルの展開、セイルに貼り付けた薄膜太陽電池による発電、セイルによる加速と軌道制御という全ての目標を達成しました。「イカロス」によって世界で初めて実証されたこれらの技術を利用することにより、太陽光の弱くなる外惑星探査においてより効率的でクリーンな推進システムが可能になります。

現在、「イカロス」で実証に成功した技術を応用した探査計画として、光圧によるソーラーセイルと、薄膜太陽電池を電源とするイオンエンジンとを組み合わせたハイブリッド推進で6年かけて木星に到着し、木星木星の軌道上にあるトロヤ群小惑星を探査する計画が進められています。

1.どんな形をして、どんな性能を持っているの?
本体は直径1.6m×高さ0.8mの円筒形であり、質量は約300kg。展開後は14m四方の正方形となる、極薄で大面積のソーラーセイルを備えています。このソーラーセイルはポリイミド樹脂製で、厚さはわずかに0.0075mm。これは、髪の毛の太さの1/10程度という極薄です。この膜面の一部には薄膜太陽電池が貼り付けられており、推進用と発電用を兼ねたソーラー電力セイルとして機能します。さらに、姿勢制御用の液晶デバイスが組み込まれています。これは、膜面に取り付けられたデバイスに電気を通して反射特性を切り替え、太陽光圧に押される箇所と素通りさせる箇所を作ることでセイルの向きを変える技術です。

2.どんな目的に使用されたの?
ソーラーセイルが展開できること、ソーラーセイルにより加速できること、ソーラーセイルに貼り付けられた薄膜太陽電池により発電できること、液晶デバイスにより姿勢制御できることを実証するために用いられました。いずれも世界初の試みです。

3.宇宙でどんなことをし、今はどうなってるの?
全ての目標を達成しました。2013年3月現在も運用が継続されています。

4.打ち上げ・飛行の順序はどうなってるの?
「イカロス」は、2010年5月21日にH-IIAロケットにより打ち上げられ、地球を離脱して金星方面に向かう軌道に投入されました。この際には、金星探査機「あかつき」なども併せて打ち上げられました。

6月頭からは、ソーラーセイルの展開作業を開始。これは、「イカロス」本体をスピンさせて、それに伴う遠心力を利用して徐々にセイルを展開する方式です。そして約1週間かけて展開に成功。同時に、セイルの一部に貼り付けられた薄膜太陽電池による発電にも成功しています。6月14日には、分離カメラを分離させ、イカロスから離れていく分離カメラからセイルの全体像を撮像することにも成功しました。

膜面展開完了後に分離カメラで撮影した「イカロス」の全体像
膜面展開完了後に分離カメラで撮影した「イカロス」の全体像

7月には、太陽の光子の圧力による加速や、液晶デバイスによる姿勢制御にも成功しています。これは膜面に取り付けられたデバイスに電気を通して反射特性を切り替え、太陽光圧に押される箇所と素通りさせる箇所を作ることでセイルの向きを変える技術です。

ソーラーセイリングによって金星の外側を通過する軌道に誘導された「イカロス」は、12月8日に金星から約8万kmの距離まで近づいてフライバイを行い、「ソーラーセイルによる軌道制御・航行技術の獲得」までを含むフルサクセスを達成しました。

2012年2月現在も運用が続けられており、通信や併用の推進剤が持続する限りは、さらなる技術実験が続けられます。