小惑星サンプルリターンは、初期太陽系の物質を“そのまま”地球へ持ち帰り、クリーン環境で解析する計画である。日本のはやぶさ／はやぶさ2、米国のOSIRIS-RExが成功し、試料から含水鉱物と多様な有機物が確認された。これは地球の水・生命起源に関する仮説検証、比較惑星学、惑星防衛、資源利用の基盤を提供する。本稿はミッション概要→成果→科学的意義→次計画の順で立体的に解説する。
目次
1. ミッション概要
目的：起源の異なる小惑星から微粒子～岩片を採取し、汚染のない状態で鉱物・有機物・同位体を高精度分析。形成年代や熱・水の履歴を復元し、太陽系初期の化学進化モデルを検証する。
採取手法：接地一瞬のタッチダウン（TAG）で表土を巻き上げ回収／小弾丸衝突や小型衝突装置で人工クレーターを作って地下物質を採取／自律誘導航法で岩塊密集地への降下を安全化。回収カプセルは耐熱シールドで再突入、地上クリーンルームへ移送。
はやぶさ（JAXA）→イトカワ
世界初の小惑星サンプルリターン（2003打上げ→2010帰還）。微量ながら母天体の宇宙風化・衝突履歴・年代を特定。イオンエンジン、再突入回収など後続計画の基盤技術を確立。
はやぶさ2（JAXA）→リュウグウ
2014打上げ、2018到着。二度のタッチダウンで表層と地下起源の両方を確保。衝突装置で地下物質を露出させる世界初実証。2020年末に約5.4 gを回収し、現在継続分析中。
OSIRIS-REx（NASA）→ベンヌ
2016打上げ、2018到着。窒素ガス噴射のTAGで大量試料を取得。2023年に回収カプセル帰還。母船は拡張ミッション「OSIRIS-APEX」として別小惑星へ向行。
2. 主な成果（リュウグウ／ベンヌ）
リュウグウ試料の特徴
- 組成：反射率が低い炭素質。スペクトルと元素比はCIコンドライトに近似。
- 含水鉱物：粘土鉱物・炭酸塩・硫化物など、水の作用で生成した相が多数。
- 有機物：多環芳香族、カルボン酸、アミン、アミノ酸、核酸塩基（例：ウラシル）など多様。星間起源成分を示唆する極低温合成の痕跡も。
- 物性：多孔質で脆い粒子が多く、内部空隙に富むラブルパイル天体の実像を裏づけ。
ベンヌ試料の特徴
- 粘土鉱物優勢。液相水の存在を示す鉱物学的証拠が豊富。
- 可溶性リン酸塩などの大粒結晶を確認。水と熱が十分な環境での成長を示す。
- 有機炭素が豊富。揮発成分の保持度が高く、アンモニア系窒素種も示唆。
- 超低密度表層。TAGで地表が“液状化的”に沈む挙動を示し、微小重力下の堆積物力学を実証。
3. 科学的意義
① 初期太陽系の“タイムカプセル”を直接読む
隕石は落下時の加熱・酸化・地表汚染の影響を受けやすい。対してサンプルリターンは来歴が確定した清浄試料を提供し、鉱物集合・微細構造・有機相の空間分布まで文脈付きで解析できる。年代測定と同位体比（H、C、N、O、Ti など）により、母天体の形成時期、氷・有機の供給源、加熱／水質変成の時系列を再構成できる。
② 地球の水・生命起源仮説の検証
水を含む鉱物と有機分子が同一マトリックス内で共存。炭素質小惑星が水と前生物化学の材料を地球へ運んだ“運び屋”とする仮説を強化する。核酸塩基やアミノ酸の検出は、宇宙空間での自然合成と保存が可能であることの実物証拠である。
③ 比較惑星学・惑星防衛・資源利用への波及
- 比較惑星学：S型（乾いた岩石質）とC/B型（揮発性に富む）の系統差を実試料で定量化。母天体の熱史・揮発性保持度をタイプ別に評価。
- 惑星防衛：密度・空隙率・結合強度の実測は、運動量付与や破砕時の応答モデルに不可欠。
- 資源利用：含水鉱物・揮発分の賦存は、将来のISRU（現地資源利用）に直結。水は生命維持、放射線遮蔽、電解による酸素・水素（推進剤）に転用可能。
4. 次の計画
DESTINY+（JAXA）→(3200)ファエトン
ふたご座流星群の母天体へフライバイ。高速通過でダスト質量分析を実施し、ロックコメットのダスト生成機構を検証。電気推進・小型深宇宙機技術を成熟化。
Hera（ESA）× DART（NASA）→ディディモス系
DARTの運動量衝突で小衛星ディモルフォスの周期短縮を実証。Heraは現地でクレーター形状、内部空隙、密度、表層レオロジーを高分解能で計測し、将来の軌道偏移設計に必要なスケーリング則を整備。
天問2号（中国）→Kamo’oalewa＋彗星311P
準衛星Kamo’oalewaでサンプル回収を目指し、その後は短周期彗星311Pへ拡張観測。アンカー固定・掘削案など、新機構の実証が注目点。
MMX（JAXA）→火星衛星フォボス
フォボス試料を帰還させ、火星衛星の起源（捕獲／巨大衝突）を判別。小天体サンプルの比較枠を拡張。
5. まとめ
小惑星サンプル回収は、太陽系の物質進化を「試料」という一次情報で読み解く科学基盤である。リュウグウとベンヌは水＋有機物の豊富さと低密度構造を示し、地球の水・生命起源仮説を実証面から前進させた。並行して、着陸・採取・回収・再突入の一連技術が標準化され、資源利用と惑星防衛の実装段階を押し上げた。次の10年、サンプルリターンは科学・工学・安全保障・産業の接点で、宇宙探査の中核であり続ける。
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