OSIRIS-RExミッション

OSIRIS-REx（日本語ではオサイリスレックスもしくはオシリスレックスと呼ばれています）は、NASAが推進する宇宙探査プロジェクトであり、NASAによる初めてのリターンサンプルミッションです。この名前は、Origins（起源）、Spectral Interpretation（分光スペクトル解析）、Resource Identification（資源の特定）、Security（セキュリティ）、Regolith Explorer（地表探査機）の頭文字から構成されています。その目的は、小惑星Bennuを探査、試料を採取し、地球に持ち帰ることです。

OSIRIS-RExミッションは、科学的な知識を深めるだけでなく、将来の宇宙開発にとって重要な意義を持っています。このミッションによって採取される試料は、生命の起源や太陽系の形成についての手がかりを提供すると期待されています。Bennuから取り出される有機物や鉱物は、地球上で生命が誕生するための材料となった可能性があります。また、Bennuのような小惑星には水や貴金属などの天然資源が含まれているとされ、これらは将来的に宇宙探査や資源開発のために利用される可能性があります。さらに、地球に近づく小惑星への接近と試料採取は、万が一小惑星が地球に衝突する可能性が出た場合の対策研究にも役立つと考えられています。

探査機OSIRIS-RExは2016年に打ち上げられ、2018年に目標である小惑星Bennuに到着しました。2020年には表面から石や砂を採取することに成功、2023年9月24日には試料カプセルを地球に届け、リターンサンプルミッションは完了しました。その後、探査機はOSIRIS-APEXに改名し、新たなミッションである小惑星アポフィス観測に向けて出発しています。

探査機

探査機OSIRIS-RExは、先進的な科学装置を装備しています。
以下は、その主要な搭載機器です：

• OCAMS（OSIRIS-RExカメラスイート）: Bennuの形状、表面の特性、および回転の詳細を記録するためのカメラ群。
• OTES（OSIRIS-REx熱放射計）: 小惑星の温度と放射熱特性を測定するための分光計。
• OVIRS（OSIRIS-REx可視・赤外分光計）: 小惑星の組成と表面の鉱物の分析。
• OLA（OSIRIS-REx レーザー高度計）: 小惑星の形状と表面の粗さを3Dでマッピング。
• REXIS（X線分光イメージャ）: X線によって小惑星の元素組成を分析。

試料回収

探査機OSIRIS-RExは、TAGSAM（Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism）により試料を回収します。

約3mのアームの先に取り付けられた円形の容器（TAGSAM）が、Bennuの表面に接触する際に、窒素ガスを噴射し、小惑星の表面から砂や岩の粒子を吹き飛ばして採取、最大で2キログラムの試料が回収できる設計です。

2020年10月20日、OSIRIS-RExはBennuのナイチンゲール地点におよそ6秒間のタッチダウン、数秒のうちに窒素ガス噴射、表面物質収集に成功しています。

• OSIRIS-REx TAGs Surface of Asteroid Bennu

小惑星Bennu

Bennu（日本語ではベンヌもしくはベヌーと呼ばれています）は、反射スペクトルの特徴からB型に分類される小惑星です。直径約500メートルと小さいながらも、その表面には太陽系が形成された約46億年前の物質が保存されていると考えられています。
B型小惑星であるBennuは、C型小惑星と似た小惑星と考えられていますが、分光観測ではRyuguに比べ、含水鉱物など水に関連する吸収が強いことがわかっています。炭酸塩や磁鉄鉱、有機物と考えられる赤外線の吸収の特徴も観測されました。これらはいずれもRyugu試料に存在し、Bennuの石もRyugu同様に水質変成を受けていると考えられます。これらの岩石や有機物は、太陽系初期の化学的、物理的な情報を持っていると予想されています。また、Bennuに含まれる有機物や水は、生命の起源や地球上の海洋の成因を探る上でも重要な鍵となります。
Bennuの形状はRyugu同様にそろばん玉状で、密度は1.19g/cm3でRyuguと同じです。表面は、岩塊で覆われ、Ryuguと同じく、ラブルパイル天体（がれきのように岩が集まった天体）と考えられています。表面の岩塊の明るさはRyuguよりも多様であることが観測でわかりました。
特筆すべきは、Bennuが「活動的」な小惑星であるということです。時折、cmサイズの小石やダストの噴出が観測され、これは太陽光による表面の加熱や冷却による可能性などが考えられています。このような活動はRyuguでは観測されませんでした。
Bennuは地球近傍小惑星とも呼ばれています。太陽からの平均軌道距離は約1億6,800万km、太陽と地球の平均軌道距離1億6,800万kmよりわずかに遠く、およそ6年ごとに地球に接近します。地球に非常に近づき、衝突する可能性も予測されており、詳しい観測と研究の対象となっています。地上に持ち帰られた試料を調べることは、将来の危険を未然に防ぐことにも貢献すると考えられます。

NASAによるキュレーション

OSIRIS-RExがBennuから持ち帰る試料は、地球の大気圏に突入する際にカプセルに収められ、パラシュートで降下します。2023年9月24日、カプセルはアメリカのユタ州に着陸し無事に回収されました。

以下のような取扱いが予定されています：

1. サンプルカプセルの回収：カプセル着陸後、NASAの回収チームは20分以内に現地に到着。周囲とカプセルの安全性を確認した後、梱包、ヘリコプターで現地のクリーンルームに輸送しました。クリーンルーム内ではカプセルを分解して、試料容器（サンプルキャニスター）を取り出しています。
2. サンプルキャニスターの輸送：カプセルから取り出されたサンプルキャニスターは速やかに窒素ガス雰囲気下に置かれ、酸素や湿気による汚染や劣化を防ぐ処置がなされました。サンプルキャニスターは米空軍の輸送機によりヒューストンに空輸され、9月25日、終着地であるNASAジョンソン宇宙センターにあるアストロマテリアル・キュレーション施設に運び込まれました。
3. 初期キュレーション：キュレーション施設において、サンプルキャニスターは専用の窒素雰囲気のグローブボックス内で扱われます。蓋の開封後、アビオニクスデッキと呼ばれる部位に黒い粉体や砂サイズの粒子が発見されました。引き続いてサンプルの主容器であるTAGSAMの分解が進められています。
4. 簡易調査（クイックルック）：TAGSAMの分解作業と並行して、アビオニクスデッキで発見されたサンプルは研究者に提供されており、走査型電子顕微鏡 (SEM)、赤外線測定、X線回折 (XRD) により分析されました。SEM は化学分析と形態学的分析、赤外線測定はサンプル中の水和鉱物や有機物が豊富な粒子の有無、XRDは鉱物種や割合についての情報を提供します。

ここまでに得られた知見から、10月11日のプレスリリースでは以下のことが公表されています。

• Bennuサンプルは地球に届けられた小惑星試料のなかで最高の炭素含有率を誇る
• Bennuサンプルから炭素と水の証拠が発見された

今後2年間、OSIRIS-RExミッションの初期分析を実施します。サンプルの大部分は将来の科学者や将来の分析技術を期待して少なくとも70%が保存される予定です。また、科学プログラムの一環として世界中の研究機関に向けたサンプル提供や、博物館や大学への一般展示用にも貸し出される予定です。

JAXAによるキュレーション

OSIRIS-RExミッションにより採取されるBennuサンプルは、JAXAとNASA間での覚書（MOU）により、総重量の0.5%を受け取ることが決まっています。これは、ミッションの成果を共有し、両国間の科学技術協力を推進するためのものです。
これにより、JAXAのキュレーションセンターでは、はやぶさ2のリュウグウサンプルとOSIRIS-RExのBennuサンプルを比較することが可能になります。両小惑星のサンプルを比較研究することで、小惑星の成り立ちや太陽系の進化についてより深く理解することができると期待されています。

参考リンク

• OSIRIS-REx mission site
• NASA OSIRIS-REx
• NASA Astromaterials Curation Office