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2010.12.17

12月17日午後6時からのあかつき事故原因究明の記者会見

20101217


12月17日、午後6時からの記者会見。もう資料が公開されているので、とりあえず記者会見の様子のみアップする。

出席者:中村正人プロジェクト・マネージャー、石井信昭プロジェクト・エンジニア、稲谷芳文教授

 ISAS宇宙理学委員会委員長(中村)、宇宙工学委員会委員長(稲谷)の重鎮2人がそろった記者会見となった。

広報から:宇宙開発委員会調査部会の説明を行う。文部省記者会見は長時間の説明を行ったが、今回は質疑応答を中心にしたい。

中村:この前の記者会見以降のことを石井から、FTAについての説明を行う。

 石井教授から、あかつき概要説明。今までに出てきた話が大部分なので割愛。

 軌道変更エンジン(OME)噴射時の姿勢制御ロジックが公開された。噴射中はスラスターの噴射で姿勢を維持する。各軸周り各加速度が設定値以上に変化した場合は噴射を中断してリアクションホイールを使う姿勢維持モードに移行する。

1)OME噴射開始後から本来一定に保たれるべき燃料タンク圧力が緩やかに下降している、
2)噴射開始から152秒で、急激な姿勢変動が起き、同時刻に機体加速度も急激に変化した。
3)噴射開始から158秒で、噴射中断に対応する姿勢制御モード変更が記録されている。
4)158秒で、酸化剤タンク圧力がステップ状に上昇すると同時に、燃料タンク圧力が徐々に増加しはじめた。

稲谷:
 これからの調査のやりかた。FTA(故障の木)解析について

 事実の絞り込みにあたって、試験・実験が必要になるだろう。

 故障の木解析の説明。
 その中で、現状ではもっとも可能性があると思われる事象。

・姿勢異常を検知しての燃焼停止からの故障の木解析。資料中ハッチングしてあるのが現在可能性があると考えている事象。

現状で可能性があるのは
 異常燃焼による軸非対称燃焼
 その原因となるのは
  ・スロート後方後燃え:
  ・不安定燃焼
  ・インジェクタ噴射異常
     これらについては
     「実績のない燃焼条件で動作させた可能性があるので要因として否定できない」

 さらに原因として考え得るのは。
  ・フィルム冷却のクーリングの噴射異常
  ・燃料の高圧ガス加圧系に入っている逆止弁CV-Fの閉塞

質疑応答
日経サイエンス:噴射停止は157秒ではなかったか。以前の発表では157秒だったような
稲谷:姿勢維持モードに入ったのが158秒。この操作にともなってエンジンを止める。
読売新聞:図面上で酸化剤側と燃料側でバルブの構造が異なるのはなぜか。エンジンは実際にはどういうところまで試験したのか。
石井:燃料側はガスと燃料が分離する隔膜が入っている。酸化剤側は隔膜がない。酸化剤側は気化した酸化剤が逆流する、可能性があるのでラッチングバルブがダブルで入っている。
稲谷:燃料と酸化剤の混合する割合。我々が事前の試験で混合比を降って試験の範囲をはずれた可能性がある。そこで何が起きるかは試験をしていないので分からない。
読売:セラミックスラスターの耐熱温度は1500℃というが、実際にはどの程度の温度条件まで試験で確認しているのか。
稲谷:ものが壊れるかの判断は応力なので、応力で考えている。温度では考えていない。燃えかたによって条件のきつい部位は変わっていく。今、シミュレーションで、想定外の状況で応力がどう変化するかを調べている。温度だけでは議論できない。
読売;試験で確認した範囲というのはどの程度なのかということを、後で出してもらえないだろうか、一般読者に説明する場合に、どこまで試験したかという目安がないと説明しにくい。
稲谷:たぶん、混合比をどの範囲で振って試験したかは出せると思う。
毎日:燃料タンクにチェックバルブは、絶対必要なのか。酸化剤リッチになった場合、温度が上がる可能性はあるのか。
石井;ない設計もありうるが、我々は必ず入れている。海外の設計は知らない。
稲谷:一般に最適混合比からはずして燃料リッチで燃焼させるほうが多い。少し最適より低い混合比で設計されているので、酸化剤リッチになると最適混合比に近づくので温度が上がっていく。設計点近傍では、酸化剤リッチで温度が上がっていく。
共同通信:燃焼室の温度の圧力は?
稲谷:今正確にでないので、後で出す。
不明:今、どこか欠けているということには分かっているのか。そのことで6年後の再突入は。
稲谷:燃焼室とノズルでは、燃焼室は壊れていない。加速度が出ているので、ノズルはどうなったかは今検討中。今、予断を持つべきではない。
中村:今の状態を確認するのが先決。決してあきらめるようは状況ではない。楽観しているわけもない。
読売:インジェクターの温度は前回、150℃ほどで予定の範囲内だったと前回聞いているが、インジェクターには影響の及ばない設計だったのか。
稲谷:インジェクター温度が正常であることは、燃焼室が健全であることの傍証となる。

 ここから資料2
日経新聞;まずは、燃焼ガスが噴射方向に異常が出たというのは間違いないのか。
稲谷:その可能性を排除しないということ。たとえば、燃えずに噴射してノズルの外で燃える後燃えという現象もある。予想外の運転状況を今後試験で確かめていく。
日経新聞;タンク圧力異常と燃焼異常は関係しているということでいいのか。
稲谷;関係してくる可能性はあるだろう。
朝日新聞:不安定燃焼と、インジェクター噴射異常を細かく教えて欲しい。
稲谷:ある状態になると燃焼は安定せずにばたばたしたり息をついたりする。どうすればそういう状態になるかは、まだ分かっていない。インジェクター噴射異常は、吹き出し口の流量は上流の圧力と関係するかも知れない。燃料と酸化剤は混ざらないといけないが、圧力が予定と異なると、なにか部分的に詰まったり、よく混ざらなかったりする可能性がある。
稲谷:現象としては重なるかも知れないが、事象としては別。別に試験していきたい。
朝日新聞;フィルムクーリングの噴射異常とは?
稲谷:エンジンの冷やすために、燃料だけを内壁に沿って吹き出して、内壁全体を冷却している。この燃料を流すことをフィルムクーリングという。均一に流しているはずの燃料が均一でなくなったらどうなのか、とか、可能性を排除できないのでこの項目を残している。
朝日新聞:混合比を燃料リッチにしているというのはこのフィルムクーリングの分か。
稲谷:混合比は燃料と酸化剤の流量で定義している。フィルムクーリングの分も入っている。
朝日新聞:燃料側圧力低下から、燃料流量の低下を推測できていないのか。
稲谷:現在解析中である。
朝日新聞:燃料と酸化剤のパターンを試していたのを、地上の試験で超えた可能性があるというが、混合比は逸脱している可能性があるではなく、もう超えていると言っていいのか。
稲谷:可能性がある、だ。
朝日新聞:地上試験はもうやっているのか。
稲谷:現在計画中。ものをつくらねばならないので。すべてを年度内に行うのは難しいかもしれない。あかつき自身に噴射させる試験は、これで壊れたら後がないので慎重に行わねばならない。

 ここでマイクが相模原に渡る。
青木:高圧タンクのフィルターに目詰まりが起きた場合はもっと早く圧力が戻る可能性があるということだったが、その後の検討は進んだか。FTAの×の項目は今後再浮上する可能性があるのか。
石井:記者会見で何言ったかあんまり覚えていないのですが。フィルターもバルブも詰まる可能性はある。まだ解析中です。
稲谷:×については、別の事実が出てくればそこで見直すことはあり得る。確かめてないことは、すべて確かめてから判断すべしだ。
青木:破損が起きていた場合、再投入は難しくなるのか。
稲谷:その可能性はある。
青木:現在あかつきの運用は何人体制で
中村:海外局は使わず、クルージングフェーズと同じ運用をしている。

 マイク東京事務所に戻る。
共同通信:スロート後燃えと、フィルムクーリングの異常は何がおきるのか。逆止便の動作は地上で確認できるのか。5つの原因候補を絡めてシナリオは描けるのか、
稲谷:今、検討している。探査機の姿勢変動から、探査機に力がかかったことは間違いないので、その候補として考えている。こうなったらこうなるというシナリオがあるから候補として挙げているわけではない。バルブの動作は圧力で分かる。圧力変動を説明できるバルブの動作を解析しているところ。これからなお探査機に動作をさせて検証するということは、あり得るだろうが未定。
東京新聞:逆止弁は、特に新しい部品ではないということだが、具体的にどんなことが起きうるのか。
石井;得られたデータを説明できるよう調べている。非常にシンプルな構造。
不明:この5つの中で可能性の強弱はあるのか。逆止弁のトラブルとして水平展開はすでに行われているのか。
稲谷:これから強弱はつけていく。水平展開はまだ。
共同通信:フィルムクーリングで何度温度下げることができるのか。
稲谷:やらないと壊れるのでやっている。
共同通信:燃料タンクの圧力が下がった場合、フィルムクーリングに向かう燃料のはどうなるのか。

毎日新聞:逆止弁が過去に閉塞した事例はあるのか。閉塞がはずれて今は復旧している可能性はあるのだろうか、
石井;どちらについても、おそらくあると思うが、これから調べる。ないということはないと思う。
毎日新聞:スラスターノズル破損だけ、上流にさかのぼって検討しているということが、これが一番あり得るということなのか。
稲谷;今排除できない原因候補は平等に扱って検討していく。

松浦:今回の事故調査は人的組織的要因まで踏み込むのか。
稲谷;資料中にある「背景要因」はそこまで含む。
中村:すざくのXRS不具合調査も、人的要因まで含めて調査を行っている。今回もそこまでやる。

青木:現在、運用は平常に戻っているのか。
中村:そうだ。はいゲインアンテナを使った通信で、機器の健全性など確認している。

稲谷;最後に。ここまで説明のために色々たとえを使ったが、我々がそれを有力と考えているわけではない。あくまで予断を持たずに検討していく。

 終了後のぶらさがりにて。

石井:噴射停止直前のデータを見ると、姿勢を元にもそうとする兆候がある。これはスラスターによる制御ができるということを意味する。(ノズル破損なりで)横方向の力がかかったとしても姿勢制御ができるということだ。6年後の投入の可能性はあると思っている。
以上

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Comments

燃料タンク圧力の下がり過ぎた要因が、ガスタンクからの加圧が不十分だったという推測は、この記者会見を読ませて頂いても、故障の木解析を見ても納得できません。素人には難しい、と言われればそれまでですが。

『「あかつき」の金星周回軌道投入失敗の状況について』の『3.5.6 VOI-1前後の推進系圧力履歴』を見ると、OME噴射開始直後から燃料タンク圧力(P3)が徐々に低下していますが、同時にガスタンク圧力も低下しています。これは、ガスタンクから圧力ガスが出て行った証拠なので、燃料タンクへの加圧は正常に行われたが、燃料の排出量が多過ぎたために、加圧が追いつかなかったと考えた方が自然と思います。

『「あかつき」の金星周回軌道投入失敗に係る原因究明と対策について』の『2.2 FTA(つづき)』には、『燃料押しガス圧力不足』とありますが、それなら、ガスタンクから出た圧力ガスの一部は、燃料タンクへ行かずに消滅したことになりませんか。
ただし消滅の可能性も有ります、それは、燃料タンク直近のバルブ(FDV-2)が、開いた時だけ外部漏れする故障を起こしていた場合は、文字通り圧力ガスが一部消滅し、『燃料押しガス圧力不足』を発生しますが、その場合は『2.2 FTA(つづき)』に、”バルブの外部漏れ”を追記すべきでしょう。

燃料排出過多に固執するのは、他にも理由があります。『2.2 FTA』では、『スロート後方後燃え』の可能性も記載されていますが、自動車エンジンのアフターファイヤーなどは燃料リッチによって発生しますので、あかつきエンジンも同じだとすると、燃料リッチによるアフターファイヤーで、OMEスラスタのノズルスカート部分に亀裂が入り、最終的にノズルスカートの大部分が脱落したという、分かりやすいストーリーが出来るからです。

Posted by: H-Uno | 2010.12.19 at 10:39 PM

中村プロマネも、あかつきの金星軌道投入に成功していれば、今頃は専門分野の金星大気データの分析や報道機関の対応で忙しく、うれしい悲鳴を上げていたはずですが、失敗した今では、エンジンの故障原因究明という畑違いの作業が仕事になってしまって気の毒です。

あかつきに冗長性を盛り込む事に関しては、2009/11/27付マイコミジャーナルのレポートで、石井プロジェクト・エンジニアは、「本来なら冗長性の意味で複数基のスラスタにしたかったが、重量や予算の関係で1基になった」と説明しておられます。
http://journal.mycom.co.jp/articles/2009/11/27/jaxa_planec-c/001.html

あかつきの重量に関しては、打ち上げロケットがM-VからH-IIAに変更になった時点で制限が緩和されたはずですが、あかつきの重量を増やすためには、あかつきのエンジンを大型に変更する必要があったようです。しかしエンジンは既に開発が進んでおり変更は無理という事で、重量増加を伴う変更は出来なかったようです。
http://www.nec.co.jp/ad/cosmos/akatsuki/01/

結局、のぞみや、はやぶさや、あかつきのように、長期間の遠距離飛行が必要な探査機は、少ない予算で計画をスタートする事が既にチャレンジであり、高いリスクがあると考える方が正しいのかもしれません。

しかし、あかつきプロジェクトは、少ない予算が原因で大きな損失を生んでしまっただけ、と落胆するのは少し悲観的過ぎるでしょう。

少ない予算であかつきを軌道投入するために、工夫と努力をした結果、燃費が良く、製作費も安く、納期も早い、国産のセラミックスラスタエンジンが成功の一歩手前まで完成しました。このエンジンは、今後も少ない予算が続く、日本の探査機の必需品になると思われます。また、はやぶさのイオンエンジンのように、海外販売して利益を生む可能性もあります。

のぞみの失敗後にはやぶさの成功があっただけに、その後発機のあかつきの失敗はショックでしたが、あかつきプロジェクトを非難するよりも、今JAXA殿が取り組んでおられる、エンジンの故障原因を究明して、今後のエンジン改良に役立てる努力と、6年後の軌道再投入の可能性を追求して、あかつきが少しでも多くのデータを得るための努力を、冷静に見守る事の方が重要だろうと思います。

Posted by: H-Uno | 2010.12.22 at 01:18 PM

のぞみ、はやぶさ、あかつきと続いた惑星探査計画ですが、部品の故障以外にも、プロジェクトを超えた共通の大きな問題が隠れているように感じます。

過去の、のぞみの失敗原因は、燃料の逆流防止バルブの故障が引き金でしたが、今回失敗したあかつきも「逆止弁CV-Fの閉塞」が候補に挙がっています。原因が他の部分にあるとしても、メインエンジン系統の故障から始まったと言う事では共通します。

その次に、のぞみに発生したのが燃料不足と、4年の計画遅延による電気回路の劣化故障ですが、あかつきも同じ局面が再現しようとしています。あかつきも、残燃料が足りれば金星軌道投入の可能性が有る事と、6年の計画遅延による劣化に電気回路が耐えられれば、金星の観測ができる可能性が残りました。

実は、成功したはやぶさも、類似した故障に直面しましたが、冗長性があったお陰で全て無事に乗り切る事が出来ました。まず、出発早々にイオンエンジン1基が故障しましたが、残る3基のエンジンでイトカワに無事到着しました。

その後の故障で姿勢制御燃料を使い果たし、イオンエンジン用の燃料生ガスで姿勢制御をしましたが、イオンエンジン用の燃料には余裕があったので、燃料不足になりませんでした。さらに帰還予定も3年の遅延となりましたが、電気回路は正常に作動してカプセルも無事に帰還しました。

それでは、成功したはやぶさだけは、重量や予算に余裕があったかと言うと、そうでもなくて、観測機器としてNASAが製作する予定だったローバーは、重量、費用が計画を超えたのでNASAが撤退しました。また、代替品のミネルバは3千万円という安さにもかかわらず、予算が出ないのでメーカー出費になったようです。

当然、はやぶさより後発のあかつきでは、エンジンに冗長性を持たせるための、複数基のスラスタは実現しても良かったはずですが、重量や予算の制限を受けて1基になりました。その理由として、はやぶさは工学実証機という位置付けなので、推進系にも冗長性を持てたが、のぞみやあかつきはそうではなかったと思っていました。

ところが、はやぶさプロマネの川口教授は、はやぶさ帰還後の記者会見で、はやぶさは「…。技術実証の試験機なので、冗長性などの対策はほとんど取られていない。…」と仰っています。
http://journal.mycom.co.jp/articles/2010/06/14/hayabusa_return_02/index.html

実証機よりも、実用機の方が冗長性が必要という考えも意外だったのですが(良く考えれば当然)、失敗したのぞみやあかつきには、実用機として必要な冗長性が、全く無いに等しい状態だった事になります。川口プロマネが、はやぶさの成功を”夢のようだ”と表現した本当の理由が、初めて理解出来たような気がします。

のぞみ、はやぶさ、あかつきと続いた惑星探査プロジェクトが、このような計画を強いられていたとすれば、今後のプロジェクトも失敗の回避は困難で、多くの予算を無駄にし、科学技術者の努力も無駄にする実り少ない結果になるでしょう。

松浦氏は、『「あかつき」周回軌道投入失敗から見えてくる宇宙工学の受難』で、環境の変化に伴って、日本の宇宙開発組織に発生した歪みが、あかつきの失敗を招いたとして、JAXA組織内部の反省を強く求めておられるようですね。(私は残念ながら、無料会員登録の職業欄に該当しないので、全文を読めません)
http://business.nikkeibp.co.jp/article/tech/20101209/217480/

Posted by: H-Uno | 2010.12.26 at 04:47 PM

>その場合は『2.2 FTA(つづき)』に、”バルブの外部漏れ”を追記すべきでしょう。
私も素人ですが、これは無いのではないかと思います。
高圧ガスタンクから燃料タンクまでの経路はOME噴射の有無に関わらず調圧圧力(P-2)が加圧されています。
よって、FDV-2を含む分岐~燃料タンクの途中に洩れがあった場合には158秒の噴射停止後も、高圧ガスタンクの圧力(P-1)もしくは調圧圧力(P-2)が下がり続けるはずですが、そうはなっていません。

それに、高圧ガスタンクからのガスの行き先は燃料タンクと推進剤タンクのみなので、洩れていたら数値の検証で検出できるのではないでしょうか。

Posted by: とーりすがり | 2010.12.28 at 03:49 PM

とーりすがり さん

仰る通り、バルブ(FDV-2)の外部漏れは見当違いでした。
すみませんでした。

私の仮説には、”たら”の仮定が3つ必要です。
1.バルブ(FDV-2)にゲートバルブが使用されていたら。
2.更に、グランドパッキン漏れが発生していたら。
3.更に、OME噴射中だけバルブ(FDV-2)を開く運用をしていたら。

1と2の仮定で、ゲートバルブがグランドパッキン漏れを起こした場合は、バルブを開いた時だけ圧力が外部に漏れる現象が起こります。
しかし、3の仮定が間違っていました。燃料は姿勢制御スラスタにも必要なので、バルブ(FDV-2)を開いて高圧ガスを燃料タンクへ送ることは、OME噴射中以外にも必要ですね。

Posted by: H-Uno | 2010.12.28 at 11:31 PM

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