DESTINY+とは / What is DESTINY+?
DESTINY+は”Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science”の略で、工学および理学コミュニティによる共同ミッションです。宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙科学研究所（ISAS）が進める公募型小型計画の2号機として選定され、2028年度の打ち上げを目指して開発中です。
工学面では、将来の深宇宙探査を低コスト・高頻度に行うための工学技術実証を行います。具体的には、電気推進の活用範囲拡大と、先進的なフライバイ技術の獲得を目指します。
理学面では、地球に炭素や有機物を供給する地球飛来ダストの実態解明と、そのダストの一つであるふたご座流星群の母天体である小惑星(3200)Phaethonのフライバイ探査を目指します。
詳しくは、以下の説明をご覧ください。
DESTINY+ stands for “Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science.” It is a collaborative mission by the engineering and science communities. DESTINY+ has been selected as the second spacecraft in the small-class project category led by the Japan Aerospace Exploration Agency’s (JAXA) Institute of Space and Astronautical Science (ISAS). It is currently under development, aiming for a launch in the fiscal year 2028.
From an engineering perspective, DESTINY+ will demonstrate technologies that enable future deep space exploration missions to be conducted at a lower cost and higher frequency. Specifically, it aims to expand the range of applications for electric propulsion and acquire advanced flyby technologies.
From a scientific standpoint, the mission aims to elucidate the nature of interplanetary dust particles that supply carbon and organic matter to Earth. It will also conduct a flyby exploration of the asteroid (3200) Phaethon, which is the parent body of the Geminid meteor shower and one of the sources of such dust particles.
For more details, please refer to the explanation below.
探査機システム /
Spacecraft System
DESTINY+の探査機システムメーカは2020年度に選定され、2024年度の打ち上げ（当初計画）を目指して、約4年間での開発が始まりました。短期間に信頼性の高い探査機を開発するため、新規開発を真に必要な範囲に限定し、既開発品を積極的に活用する方針を定めました。
DESTINY+のミッションには、約2年間の地球周回フェーズと、約4.5年間の惑星間航行フェーズがあり、その両方でイオンエンジンを運転する必要があります。そこで地球周回衛星である「ひさき」「あらせ」で実績のある小型科学衛星標準バス機器と、惑星間でイオンエンジンを運転した「はやぶさ2」の搭載機器をベースにします。
一方で地球周回軌道上でイオンエンジンを運転するのは我々にとって初めての経験で、熱設計を始めとする多くの開発課題が生じました。これを含む工学面のハイライトは、下の「工学」のパートで述べたいと思います。
※2024年度の計画変更により、地球周回フェーズを省略して、大型ロケットで惑星間空間に直接投入することになりました。しかし、惑星周回軌道上でイオンエンジンを運転可能な探査機設計は維持します。
The prime contractor for DESTINY+ was selected in the fiscal year 2020, and development began with the goal of launching in the fiscal year 2024 (initial plan) over a period of approximately 4 years. To develop a highly reliable spacecraft in a short period, a policy was established to limit new development to what is truly necessary and actively utilize already developed products.
The DESTINY+ mission includes an Earth orbiting phase of about 2 years and an interplanetary flight phase of about 4.5 years, and the ion engine needs to be operated in both phases. Therefore, we have made extensive use of small scientific satellite standardized bus equipment that has a proven track record on the Earth orbiting satellites “Hinode” and “Arase,” as well as equipment installed on “Hayabusa2,” which have operated the ion engine in interplanetary space.
On the other hand, operating the ion engine in Earth orbit is a first-time experience for us, and many development issues have arisen, including thermal design. The engineering highlights, including this, will be discussed in the “Engineering” part below.
* Due to the FY2024 plan revision, we will skip the Earth orbit phase and directly insert the spacecraft into interplanetary space using a large rocket. However, we will maintain the spacecraft design that enables ion engine operation in planetary orbit.
工学 / Engineering
DESTINY+は、将来の深宇宙探査をより低コスト、高頻度、柔軟に実行するための技術を実証します。
JAXAによる宇宙科学ミッションは、H2AまたはH3ロケットで打ち上げる戦略的中型計画、イプシロンまたはイプシロンSロケットで打ち上げる公募型小型計画、海外ミッションにパートナーとして参加する戦略的海外共同計画、そして小規模計画の4つのカテゴリで推進されています。過去の深宇宙探査機はH2A等の大型ロケットにより打ち上げられてきましたが、実行頻度を高めるには小型のイプシロンSロケットも活用する必要があります。しかしイプシロンSロケットは質量500kg級の探査機を惑星間に送り出す能力を持ちません。そこでDESTINY+は、イプシロンSロケットにキックステージを追加して地球周回長楕円軌道に投入された後、探査機に搭載したμ10イオンエンジンを運転して約1年半にわたり加速して、遠地点高度が月の重力圏に入るまで軌道高度を上げます。その後、約半年にわたって数回の月スイングバイを行うことで、地球の重力を振り切って惑星間空間に旅立ちます。これが成功すれば、DESTINY+は世界で初めて人工衛星から人工惑星に移行する探査機になります。
惑星間空間に入り太陽を公転する軌道に乗った後は、引き続きイオンエンジンによって軌道を制御して、小惑星(3200)Phaethonを目指します。Phaethonが太陽を公転する軌道は離心率と軌道傾斜角がとても大きいので、小惑星と同じ軌道に入って近傍にとどまる「ランデブー探査」を行うことはできず、秒速約35kmという高速ですれ違う短時間のうちに表面撮像などをする「フライバイ探査」を行います。
DESTINY+はこのミッションを通じて、惑星周回軌道上でのイオンエンジン運転技術と、高速フライバイ探査を実証します。そしてこれらの技術を手にすることで、将来の低コスト、高頻度、柔軟な深宇宙探査が可能になるのです。
DESTINY+ will demonstrate technologies for conducting future deep space exploration at a lower cost, higher frequency, and with more flexibility.
JAXA’s space science missions are promoted in four categories: strategic medium-class programs launched by H2A or H3 rockets, competitively-chosen small-class programs launched by Epsilon or Epsilon S rockets, strategic international collaborative programs participating as partners in overseas missions, and other small programss. Previous deep space probes have been launched by large rockets such as H2A, but to increase the frequency, it is necessary to utilize small Epsilon S rockets as well. However, the Epsilon S rocket does not have the capability to send a 500-kg class spacecraft into interplanetary space. Therefore, DESTINY+ will be injected into a long elliptical orbit around the Earth by the Epsilon S rocket with an additional kick stage. The spacecraft will then operate its onboard μ10 ion thrusters for about a year and a half to raise its orbital altitude until the apogee reaches the moon’s gravity field. After that, by performing several lunar swingbys over about half a year, it will escape the Earth’s gravity and set off into interplanetary space. If successful, DESTINY+ will become the world’s first spacecraft to transition from an artificial satellite to an artificial planet.
After entering interplanetary space and orbiting the sun, it will continue to change its orbit using the ion thrusters, reaching the asteroid (3200) Phaethon. Since Phaethon’s orbit around the sun has a very high eccentricity and orbital inclination, it is not possible to enter the same orbit as the asteroid and stay in its vicinity for a “rendezvous exploration.” Instead, a “flyby exploration” will be conducted, where the spacecraft will pass by the asteroid at a high speed of about 35 km/s and capture images of its surface during the brief encounter.
Through this mission, DESTINY+ will demonstrate the technology of operating the ion thrusters in a planetary orbit and performing high-speed flyby exploration. By acquiring these technologies, future low-cost, high-frequency, and flexible deep space exploration will become possible.
理学 / Science
宇宙から地球に飛来するものといえば、隕石を思い浮かべる方が多いでしょう。しかし、実は年間約4万トンものダストが宇宙から地球に飛来しており、中でも直径100 μm以下の小さなダストは大気圏通過時に加熱の影響を受けにくく、年間約2500トンが地表まで到達すると言われています。これは隕石の約50倍もの量に相当します。そして地表まで到達したダストには炭素や有機物が含まれ、その量は炭素質隕石の数倍以上であることがわかってきています。つまり、宇宙から地球に最も多くの有機物を持ち込む媒体はダストである可能性があるのです。そうして宇宙から地球に持ち込まれた炭素や有機物が地球生命の前駆物質になったという仮説の検証を目指して、近年分野横断的なダスト研究が活発化しています。
高い科学的価値を持つ宇宙からやって来るダストですが、地球の大気に突入すると燃えて発光し、流れ星として私達の目を楽しませてもくれます。毎年12月に見られるふたご座流星群を生み出すダストの供給源(母天体)は、小惑星(3200)Phaethonであると特定されています。Phaethonが過去に放出してきたダストがPhaethonの公転軌道上に残されており(ダストトレイル)、そこに地球が交差するとふたご座流星群として観察されるのです。
「工学」のパートで述べたように、DESTINY+探査機は小惑星Phaethonのフライバイ探査を行います。その際、小惑星近傍に漂うダストをその場分析し、同時に表面をカメラで撮影して地形や物質分布を観測します。加えて、地球周回軌道から惑星間航行までの全ミッションフェーズで、惑星間ダストや星間ダストのその場分析を継続して行い、それらの性質を明らかにします。
これらの観測を行うために、DESTINY+はDESTINY+ Dust Analyzer (DDA)、Telescopic CAmera for Phaethon (TCAP), Multiband CAmera for Phaethon (MCAP)の3台の観測機器を搭載します。DDAはドイツ航空宇宙センター(DLR)のファンディングのもとシュトゥットガルト大学が開発し、千葉工業大学が探査機とのインタフェース調整を担います。TCAPとMCAPは千葉工業大学が開発を主導しています。
詳しくは千葉工業大学惑星探査研究センターのWebサイトをご覧ください。
When thinking about objects that come to Earth from space, many people might imagine meteorites. However, in reality, about 40,000 tons of dust arrive on Earth from space each year. Among this dust, particles smaller than 100 μm in diameter are less affected by heating during atmospheric entry, and it is said that about 2,500 tons reach the Earth’s surface annually. This amount is equivalent to about 50 times that of meteorites. Furthermore, it has been discovered that the dust reaching the Earth’s surface contains carbon and organic matter, and the quantity is several times more than that found in carbonaceous chondrites. In other words, there is a possibility that dust is the medium that brings the most organic matter from space to Earth. In recent years, interdisciplinary research on dust has intensified, aiming to verify the hypothesis that carbon and organic matter brought to Earth from space became the precursor materials for Earth’s life.
While dust from space has high scientific value, it also entertains our eyes as shooting stars when it enters the Earth’s atmosphere and burns up, emitting light. The parent body that supplies the dust responsible for the Geminid meteor shower, which can be observed every December, has been identified as the asteroid (3200) Phaethon. The dust released by Phaethon in the past remains along its orbital path (dust trail), and when the Earth crosses this path, the Geminid meteor shower is observed.
As mentioned in the “Engineering” part, the DESTINY+ spacecraft will conduct a flyby exploration of the asteroid Phaethon. During this flyby, it will perform in-situ analysis of the dust floating near the asteroid while simultaneously capturing images of the surface to observe the terrain and material distribution. Additionally, throughout all mission phases, from Earth orbit to interplanetary travel, DESTINY+ will continuously conduct in-situ analysis of interplanetary and interstellar dust to reveal their properties.
To carry out these observations, DESTINY+ will be equipped with three science instruments: the DESTINY+ Dust Analyzer (DDA), the Telescopic CAmera for Phaethon (TCAP), and the Multiband CAmera for Phaethon (MCAP). The DDA is being developed by the University of Stuttgart under funding from the German Aerospace Center (DLR), with Chiba Institute of Technology responsible for coordinating the interface with the spacecraft. The development of TCAP and MCAP is being led by Chiba Institute of Technology.
For more information, please visit the website of the Planetary Exploration Research Center at Chiba Institute of Technology.
関係機関 / Partners
千葉工業大学
惑星探査研究センター
科学観測機器であるダストアナライザ（DDA）や2台の観測カメラ（TCAP、MCAP）の開発を取りまとめます。
Chiba Institute of Technology
Planetary Exploration Research Center
leads the development of the scientific observation instruments, including the DESTINY+ Dust Analyzer (DDA) and two observation cameras (TCAP and MCAP).
ドイツ航空宇宙センター
ダストアナライザ（DDA）をJAXAに提供します。
German Aerospace Center
provides the DESTINY+ Dust Analayzer (DDA) to JAXA.
シュトゥットガルト大学（ドイツ）
宇宙システム研究所
ダストアナライザ（DDA）の開発を行います。
University of Stuttgart
Institute of Space Systems
develops the DESTINY+ Dust Analyzer (DDA).
名古屋大学
熱制御工学研究グループ
実証機器である可逆展開ラジエータを開発します。
Nagoya University
Thermal Control Engineering Group
develops the retractable thermal panel, which is one of the demonstration equipments.
日本電気株式会社
探査機システム（実証機器であるイオンエンジン、薄膜軽量太陽電池パドルを含む）の開発を担当します。
NEC Corporation
is responsible for the development of the spacecraft system (including the demonstration equipment such as the ion engine system and the lightweight solar array paddles).
三菱重工業株式会社
ミッションデータ処理装置（MDP）、イオンエンジンの推進剤供給系（PMU）の開発を担当します。
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
is responsible for the development of the mission data processor (MDP) and the propellant management unit (PMU) for the ion engine system.
明星電気株式会社
モノクロ望遠カメラ（TCAP）およびマルチバドカメラ（MCAP）の開発を担当します。
MEISEI ELECTRIC CO., LTD.
is responsible for the development of the panchromatic telescopic camera (TCAP) and the multiband camera (MCAP).
株式会社ジェネシア
モノクロ望遠カメラ（TCAP）の光学系 の開発を担当します。
GENESIA Corporation
is responsible for the development of the optics of the panchromatic telescopic camera (TCAP).
株式会社コシナ
マルチバンドカメラ（MCAP）の光学系 の開発を担当します。
COSINA CO., LTD.
is responsible for the development of the optics of the multiband camera (MCAP).
MHIエアロスペースシステムズ株式会社
画像からPhaethonを抽出する搭載ソフトウェアの開発を担当します。
MHI Aero Space Systems, Ltd.
is responsible for the development of the software detecting the Phaethon in the images taken by the TCAP.
日本飛行機株式会社
放射線被曝量を計測するドシメータ (DSM) の開発を担当します。
Nippi Corporation
is responsible for the development of the dosimeter (DSM), which measures radiation dose.
有富設計株式会社
放射線被曝量を計測するドシメータ (DSM) の構造解析を担当します。
Aritomi Design Corporation
is responsible for conducting structural analysis of the dosimeter (DSM), which measures radiation dose.