共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 はやぶさ2試料ピックアップ用マニュピレータの開発
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 北海道大学低温科学研究所
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 香内晃

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 香内晃 北大・低温研 教授

2

 圦本尚義 北大・理 教授

3

 藤田和之 北大・低温研 技術職員

4

 中坪俊一 JAXA・宇宙科学研 主任開発研究員

研究目的 はやぶさ2は，小惑星リュウグウへの試料採取に成功した．小惑星リュウグウは水や有機物を含む小惑星であることから，その分析により地球の水・有機物の起源解明が期待されている．試料のピックアップでは，はやぶさ1で開発された静電気マニピュレータがあるが，これでピックアップできる最大サイズは数十μmであった．
しかし，今回採取された試料は，数μm〜最大2mm程度と大きいものが含まれる可能性が高いため，新たなピックアップ方式を早急に開発する必要性が生じた．そこで，本研究では，2020年12月末に地球に帰還する「はやぶさ2」が持ち帰る試料を，各種サイズ毎に選り分けるマニピュレータを開発することとした．
　　
研究内容・成果 ピックアップマニピュレータを開発するにあたり，帰還が想定される数μm〜2mm程度の試料をすべてピップアップできる仕様の検討を進め，サイズが大きい物から順番に選り分けることにした．第1段階では，各種ピンセットや大きなサイズのノズルを用いた真空吸引方式で試料をピックアップする（0.5mm〜数mm程度）．第2段階では，比較的小さい試料（0.1mm〜0.5mm程度）を真空吸引装置のノズルの交換やリング型針でピックアップする．最後まで残った0.1mm以下の試料は，はやぶさ1の静電方式でピックアップする．これらに基づき，ピックアップ装置の設計を行った．
並行して，はやぶさ1で開発された静電マニピュレータの操作性を検証し，新規ピックアップ装置の設計に反映させた．今回の装置でもはやぶさ1装置の心臓部である微作動機構を採用し，まずこの部分を最初に設計・製作することにした．それ以外の不要な機能を省く，機能の簡素化を図るなど，模擬操作を幾度も繰り返しながら設計を固めていった．
本研究では，低温研技術部装置開発室および宇宙科学研究所先端技術工作グループの高い技術力を最大限に生かし，微作動機構を開発した．この微作動機構はマニュピレータステージをX・Y・Z軸方向に微細に稼動させる機構で，数μmの加工精度と表面精度，耐摩耗性が求められた．
加工に当たっては，特に，微細ねじ機構は無給油での長期使用ができないことから，微細ねじをステンレス製カバーで覆い，Oリングで密封することで，微作動機構からガスが出ないように工夫した．
以上のように，様々な工夫と前回（はやぶさ1）の経験，幾度もの模擬操作の経験を取り入れながら部品開発を年度内に終えた．
次年度も，引き続き本共同研究の継続が認められたことから，これらの組み立てをおこない，不具合の修正，化学洗浄，最終組み立てを完了させ，小惑星リュウグウの帰還に備えたい．
　　
成果となる論文・学会発表等