小惑星探査機「はやぶさ2」が小惑星リュウグウへの接近や撮影に成功したことは、宇宙探査技術の大きな成果として注目されました。遠く離れた宇宙空間では地球との通信に時間がかかるため、「どうやって絶妙なタイミングで撮影できるのか」「高速で近づく対象をなぜ鮮明に撮影できるのか」と疑問に感じる人も少なくありません。この記事では、宇宙探査機が通信遅延を乗り越えて撮影を行う仕組みや、高速移動する天体を撮影する技術について解説します。
宇宙探査機は地球からリアルタイム操作できない
地球から遠く離れた宇宙探査機は、地上から直接操作することができません。これは電波が光の速さで伝わるにもかかわらず、宇宙の距離が非常に大きいためです。
例えば、地球と火星の間では電波の往復に数分から数十分かかることがあります。そのため、「今写真を撮れ」と指示してから結果を確認するような操作は不可能です。
はやぶさ2のような探査機では、あらかじめ計算された動作や自律的な判断機能を使って、決められたタイミングで観測を行います。
撮影タイミングは事前の軌道計算で決められる
小惑星への接近撮影では、探査機と小惑星の位置や速度を高精度に予測する必要があります。
宇宙では、地上のように目の前の対象を見ながらハンドル操作することはできません。そのため、天体の軌道、探査機の速度、太陽や惑星の重力の影響などを計算し、何秒後にどの位置関係になるかを予測します。
例えば、運動する車を撮影するときも、シャッターを押す瞬間を予測しますが、宇宙探査ではその計算を何万kmという距離で行っているイメージです。
高速で接近する小惑星を鮮明に撮影できる理由
高速で近づいてくる対象を撮影する場合でも、必ずしも写真がぼやけるわけではありません。重要なのは、カメラの性能と撮影条件を事前に調整することです。
はやぶさ2のカメラは、宇宙空間で小惑星を撮影することを目的に設計されています。露出時間を短く設定したり、撮影する方向を調整したりすることで、移動によるブレを抑えています。
また、探査機と小惑星は高速で移動していますが、カメラは小惑星を追跡するような姿勢制御を行いながら撮影できます。そのため、対象が画像の中で大きく動いてしまうことを防げます。
1秒で5km接近するように見える場合でも撮影できる仕組み
秒速数kmという速度は非常に高速に感じますが、撮影では距離と画角の関係が重要になります。
例えば、遠くにある飛行機は高速で移動していても、写真ではゆっくり動いているように見えることがあります。逆に近距離の物体は少し動いただけでも大きく位置が変化します。
小惑星撮影では、探査機と対象の距離、カメラの倍率、露出時間などをすべて計算した上で、最も適した条件で撮影します。
探査機には自律制御技術が搭載されている
宇宙探査で重要になるのが、自分自身で判断して動く自律制御技術です。
はやぶさ2は、地球から送られた指令だけでなく、自分の位置や周囲の状況を確認しながら航行します。小惑星への接近時には、搭載されたセンサーやカメラの情報を利用して正確な位置合わせを行います。
これは、遠隔操作のラジコンというよりも、事前の計画と高度なコンピューター制御によって目的を達成する人工知能に近い仕組みと言えます。
まとめ
はやぶさ2が高速で移動する小惑星を撮影できた理由は、地球からリアルタイムで操作していたからではありません。
探査機と小惑星の位置関係を正確に計算し、事前に動作を設定するとともに、自律制御技術や高性能カメラによって撮影を実現しています。
宇宙では通信に時間がかかるため、人間が直接操作するのではなく、計算・予測・自動制御を組み合わせることで、遠い天体の観測が可能になっています。
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