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SPACE EXPO 宇宙博 2014-#2

日本の宇宙開発

日本の宇宙開発の歴史や技術、未来の開発についてのコーナー。日本の宇宙飛行士の紹介や宇宙食、「はやぶさ」や「きぼう」などの展示がされています。また、国際宇宙ステーションでの暮らしについても知ることができます。

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日本の宇宙開発

日本の宇宙開発コーナーです。
あの「はやぶさ」や「きぼう」など有名どころが目白押しといった感じ。

宇宙博2014
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「はやぶさ」の詳しい説明は、以前訪れた「国立科学博物館」のレポートを見ていただくとして、ここでは日本実験棟の「きぼう」をご紹介します。

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日本実験棟「きぼう」

内部も見学できるようになっているのですが、中に入るまでに長い行列ができていました。
なので、まずはその列に並びながら「きぼう」の外観を観察。
真っ白で大きな船体は、まさに「宇宙で活躍するための宇宙船」のイメージにピッタリです。そのボディーに日本の国旗が鮮やかに描かれているのが印象的でした。

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周りには、船体のそれぞれのパーツの説明が書かれたパネルが立ててあります。

●「きぼう」日本実験棟
「きぼう」日本実験棟は、宇宙飛行士が長期期間活動できる日本初の有人宇宙施設で、ISS最大の実験棟です。日本で開発された後にNASAへ輸送され、2008~09年にかけて3回に分けてスペースシャトルで打ち上げられました。この3回のミッションには、土井、星出、若田の3人の日本人宇宙飛行士がそれぞれ関わり、組み立て、起動、検証を行いました。
ISSで唯一となる船外実験プラットフォームは、微小重力、高真空などの宇宙暴露環境を利用して、実験を実施するための多目的実験スペースとして利用されています。

「きぼう」では、世界各国の宇宙飛行士が協力をして実験を行っています。「富士山より高い日本にようこそ」なんて英語で書いたテープが貼ってあったりして、ISSの中でも、一番静かな所なので、宇宙飛行士たちが来たがります。

国際宇宙ステーションは、各国が開発した実験モジュールや居住モジュールで成り立っています。日本が開発した「きぼう」日本実験棟は、日本初の有人宇宙施設です。中心となる「船内実験室」は、直径4.4m、長さ11.2mで大型観光バスがすっぽり入るくらいの大きさです。「船外実験プラットフォーム」は宇宙空間に露出している実験施設です。

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船内保管室
実験に使うものなどをしまっておく部屋で、船内実験室の天井に取り付けられています。地上と同じ1気圧の空気で満たされています。各国の実験棟のうち、専用の保管室があるのは「きぼう」だけです。

ロボットアーム
船外実験プラットフォームや船外パレットにある実験装置を交換するときなどに使います。それぞれ6個の関節をもつ親アームと子アームでできていて、船内実験室から操作します。

船外パレット
船外実験プラットフォームで使う実験装置などをしまっておくところです。実験が終わった装置を、そのまま地上へもちかえるときにも使います。
船外パレットは、船外実験装置の船外実験プラットフォームへの輸送や船外実験プラットフォームからの回収を行う目的で開発されました。スペースシャトルで運搬され、「きぼう」ロボットアームを使って船外パレット上の船外実験装置を船外実験プラットフォームに移設した後、この船外パレットは再びスペースシャトルのペイロードベイ(貨物室)に回収され、地上に持ち帰られました。

船内実験室
宇宙環境を利用したさまざまな実験を行う場所で、実験装置を搭載したラックが備えられています。1気圧の空気で満たされていて、地上と同じ服装で活動できます。最大4人が作業を行うことができます。

船外実験プラットフォーム
実験装置を宇宙空間にさらして実験するところです。空気がなく、視野が広い宇宙環境を使って、天体や地球の観測などをします。

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「きぼう」のここがスゴイ!

  1. 国際宇宙ステーションの中で、一番大きい実験室!
    アメリカの実験棟「デスティにー」は直径4.3m、長さ8.5m、ヨーロッパの実験棟「コロンバス」は直径4.5m、長さ6.8mです。「きぼう」の船内実験室の大きさはこの2つの実験棟より大きく、直径4.4m、長さ11.2mで、国際宇宙ステーションの中で一番大きな部屋なのです。
  2. 日本専用のロボットアームがある!
    「きぼう」には、専用のロボットアームがついています。これは他の実験棟にはない特長の1つです。ロボットアームは、船外実験プラットフォームや船外パレットの上にある実験装置などの交換のとき、宇宙飛行士が操作して作業をします。
  3. 日本だけの通信システムがある!
    「きぼう」が観測した情報は、ふだんはNASAを通じて日本へ送られますが、宇宙と地上を結ぶ「きぼう」だけの通信システムもあるので、データ中継をする人工衛星を使って日本へ直接送ることもできます。
  4. 専用のエアロックがある!
    「エアロック」とは、2重になっている特別な扉のことです。気圧の違う2つの部屋の間の扉が1枚だと、それを開けたときにはげしい空気の流れがおきます。それを防ぐためのものです。「きぼう」には専用のエアロックがあり、1気圧に保たれている船内実験室と、真空の宇宙空間にさらされている船外実験プラットフォームの間で実験装置などを運ぶときに使います。
  5. 2つの窓があって、地球が見える!
    「きぼう」には、船外実験プラットフォームと船外パレットを見るための窓が、エアロックの左右にあります。2つの窓をもつのは「きぼう」だけです。「デスティニー」や「ズヴェズダ」の窓は床にあるので真下に地球が見えます。「きぼう」の窓は地平線方向を向いているので、これらの窓とは別の角度から地球が見えるのです。
  6. 実験を地上でも同時に見られる!
    「きぼう」での実験を撮影したCCDカメラの画像は、すぐに地上へ送ることができます。だから、地上では実験のようすをほとんど同時に見られるのです。また、地上へ送れないときなどは、画像を記録しておくこともできます。
  7. きれにとれるハイビジョンカメラがある!
    「きぼう」にはハイビジョンカメラがついていて、実験装置や船内のようす、地球の姿などをきれいな映像で地上へ送ることができます。将来、「きぼう」を放送スタジオにして、宇宙についての授業や宇宙天気予報を地上に流すことができるかもしれません。
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●多目的実験ラック
ニーズに合わせて実験装置を交換
上段の扉を開けると実験装置を設置できる空間があり、水棲生物を長時間飼育できる水槽や、様々な試料を密閉空間で安全に燃焼させる燃焼実験チャンバーなど設置できます。水槽には水質を維持したり自動で餌を与える機能があります。その下には引き出し式のテーブルがあります。重力が無いのでテーブルにものを置くときは浮いてしまわないように面ファスナーで固定します。
成果
宇宙に滞在していると骨や筋力が弱くなります。宇宙で長期間飼育したメダカの骨密度を調べることで、骨が弱くなる原因=骨芽細胞(骨を作る細胞)より破骨細胞(骨組織を吸収する細胞)の働きが大きくなる理由がわかれば、寝たきりのかたの骨が弱くなることを防ぐことに役立つと期待されます。

●細胞実験ラック
重力下でも微小重力下でも細胞を培養
細胞培養装置には、微小重力で細胞を培養するトレイと、回転テーブルによる荷重力(0~2G)で細胞を培養するトレイがあります。同じ種類の細胞を異なる重力下で同時に培養することで重力の違いによる細胞の変化を観察したり、地上と同じ1G下で宇宙放射線が細胞に与える影響を調べます。その下には顕微鏡も備えたクリーンベンチ(無塵・無菌室)があり、実験試料を撮影したり、顕微鏡画像を液晶ディスプレイで観察することができます。
成果
1G下で細胞を培養し宇宙放射線に被ばくさせることで、地上で培養したものと比べて細胞の中にあるミトコンドリア(細胞内小器官)から出る活性酸素の量が多いことがわかりました。宇宙環境によるストレスは生活習慣病に似た状態をおこすことがわかりました。ミトコンドリアに起因する活性酸素をコントロールできれば、人々が健康に過ごすために応用できると考えられます。

●ポート共有実験装置(MCE)
五位一体!!
MCEには5つのミッション機器が搭載されていて、それぞれが異なった目的をもっています。

  • IMAP:地球大気と宇宙の境界領域で大気が光り輝く現象を観測します。
  • GLIMS:雷雲の上空で発生する発光現象及び雷放電の観測を行います。
  • SIMPLE:気体で膨らませることができるインフレータブル構造の実用性を実証します。
  • REX-J:宇宙飛行士の船外活動の支援技術獲得を目指した実験を行います。
  • HDTV-EF:家庭用カメラが宇宙空間でも使えることを確認します。

成果及び波及効果

  • IMAP:衛星からの信号を妨げる大気の乱れの謎を明らかにできるかもしれません。
  • GLIMS:世界で初めて雷放電と雷雲上空での発光現象を高精度に真上観測しました。その発生メカニズム、分布や特徴を明らかにすることが期待されています。
  • SIMPLE:将来的には、大型の宇宙発電衛星や動植物を生育させる設備への応用も期待できます。
  • REX-J:宇宙飛行士を手助けするロボットが開発されれば、宇宙開発の幅が広がります。
  • HDTV-EF:宇宙空間で家庭用カメラを有効に使うことができることが確認できれば、より安くかつ早く宇宙開発が進むかもしれません。

●超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES)
高感度センサ
地球を取り巻くオゾン層は「地球の宇宙服」として、危険な紫外線から生物を守ってくれています。しかしそのオゾン層は、人間の活動によって作り出された気体が原因で破壊されています。そこでSMILESは、オゾン層の保護や回復などに向けて、大気中のオゾン、大気にわずかに含まれる化学物質を高感度なセンサで観測することで、地球大気環境のより正確な理解に貢献しています。
オゾン層の動き
SMILESは2009年10月から地球大気の連続的な観測を開始しました。観測事例として、赤道付近の成層圏(高度約10~50km)オゾンが特異な分布をしていることを捉えました。さらに、これまで明らかでなかった成層圏オゾンが1日周期で増減する様子も初めて明確に観測しました。

●全天X線監視装置(MAXI)
宇宙のパトロール隊
MAXIはふたつのX線カメラにより構成されています。X線カメラはブラックホールや極超新星などの高いエネルギーの天体を観測することができます。このふたつのカメラを用いて、「きぼう」日本実験棟から広大な宇宙を見つめ、未知の天体や突発的な現象をいち早く発見して、私たちに速報で伝えてくれます。
成果
極超新星爆発の痕跡を発見
極超新星爆発は太陽の約40倍以上の星が終焉を迎える時生じると言われています。しかし、私たちが住む天の川銀河では、極超新星もその痕跡も発見されていませんでした。MAXIは世界で初めて天の川銀河の中でその痕跡を発見したのです。他にもMAXIは、数々の世界的な新発見を続けています。

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床から天井までいろいろな装置が配備されています。無重力だからこそできる、無駄のないスペースの有効活用ですね。

●「きぼう」の船内保管室
宇宙は上も下もないから、実験室は床も壁も天井も全部使っている。「きぼう」の船内保管室も上についている。

●「きぼう」のエアロック
円筒形をした「きぼう」の船外実験プラットフォーム側にはエアロックがあって、船外と物質を出し入れすることができる。反対側のハッチはふだんは開いていて、他の実験棟と行き来できる。「きぼう」という暖簾は、実際の「きぼう」にもかかっている。

●「きぼう」の断面
ISSが軌道をまわっているとき、「きぼう」が一番前になって進んでいる。そして、「きぼう」の進行方向側と後ろ側では、壁の中の構造が少し違う。この実物大模型に出入りするための階段がついている側が前。

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暖簾がかかっているハッチの部分には、日本の宇宙飛行士のサインが書かれていました。

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きぼうから出て、後ろ側にぐるりと周り込む通路を上がっていくと、きぼうを上から眺めることができます。
きぼうの向こうにはISSも見えました。

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日本人宇宙飛行士とISS

日本人宇宙飛行士とISS(国際宇宙ステーション)のコーナーでは、ISSの模型が天井から吊り下げられていました。

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●日本人宇宙飛行士の活躍
日本では1990年12月2日、秋山豊寛宇宙飛行士がジャーナリストとしてソユーズ宇宙船でロシアの宇宙ステーション「ミール」に行き、約1週間滞在の後地球に帰還、日本人として初めて宇宙飛行をしました。1992年9月12日には毛利衛宇宙飛行士がスペースシャトルで飛行し、約1週間34テーマの本格的な宇宙実験を行いました。1994年7月には向井千秋宇宙飛行士、1996年1月には若田光一宇宙飛行士がそれぞれスペースシャトルに乗り込み、各種実験を行いました。1997年11月には土井隆雄宇宙飛行士がスペースシャトルに搭乗し日本人初船外活動(宇宙遊泳)を行い、1998年10月に向井宇宙飛行士が、また、2000年には毛利宇宙飛行士がそれぞれ2度目の宇宙飛行・宇宙実験を行いました。

1998年から開始されたISSの建設のためのフライトに2000年には若田宇宙飛行士が、また2005年に初フライトの野口聡一宇宙飛行士がスペースシャトルに搭乗し参加しました。さらに、2008年に土井宇宙飛行士が「きぼう」日本実験棟の「船内保管室」を、星出彰彦宇宙飛行士が初フライトで「船内実験室」をそれぞれISSに取り付けました。2009年には、日本人初のISS長期滞在していた若田宇宙飛行士が「きぼう」の「船外実験プラットフォーム」を取り付け、日本の実験棟「きぼう」を完成させました。

2010年には野口宇宙飛行士がISSに長期滞在中、山崎直子宇宙飛行士が初飛行でISSに滞在し、日本人2人が同時に宇宙で実験などを行いました。
2011年には古川聡宇宙飛行士が初飛行でISSに長期滞在し、2012年には星出宇宙飛行士がISSに長期滞在をしています。そして2013年11月、若田宇宙飛行士が4度目の宇宙飛行、そして2度目のISS長期滞在に向かいました。若田宇宙飛行士は6ヶ月の滞在中、後半の2ヶ月間はアジア初となるISSの船長として6人の長期滞在クルーの指揮をとりました。船長就任は、若田飛行士のこれまでの実績やリーダーシップの他、「きぼう」や「こうのとり」を通じた日本のこれまでの取り組みなどが国際社会から評価され、信頼を勝ち得た結果です。

新たに油井亀美也、大西卓哉、金井宣茂の3氏が宇宙飛行士として選抜され、2015年には油井宇宙飛行士が、2016年には大西宇宙飛行士が、それぞれISSに長期滞在する予定です。

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●有人開発への挑戦 国際宇宙ステーション有人宇宙開発
無重力、超真空、高太陽エネルギーなどの宇宙環境を本格的に利用するためには、宇宙飛行士が宇宙空間に長期滞在し、観測や実験を行う必要があります。そのための施設である宇宙ステーションは1971年に旧ソ連が打ち上げた「サリュート1号」に始まりました。アメリカでは1973年に「スカイラブ」を打ち上げました。その後、アメリカは1981年に「スペースシャトル」を開発し、30年間にわたり、宇宙輸送や宇宙実験を行いました。1998年からは、日本を含む世界15ヶ国の協力により、国際宇宙ステーション(ISS)の建設が行われ、さまざまな実験や観測が行われています。

●国際宇宙ステーション(ISS)
人類が宇宙に長期滞在して行う活動には無限の可能性が秘められており、科学面では、宇宙の誕生や生命の起源の解明等といった宇宙科学の飛躍的な発展が、実用面では無重力等の宇宙環境を利用した新素材・新薬品の創製が期待できます。また、長期的には、種々の天体資源・豊富な太陽エネルギーを利用して月面基地や、火星基地を建設し、さらに宇宙で生活活動を行う宇宙工場、人間が常駐できる宇宙都市の実現も夢ではありません。
この夢を実現するための第一歩として、日米欧加露が協力し20世紀末から国際宇宙ステーションを建設する計画が進められており、新素材創製などの宇宙環境利用実験、人間が宇宙に長期滞在する際の人体への影響に関する研究、天体観測基地としての利用等を目的とします。

●国際宇宙ステーションの機能

  1. 地球軌道上の実験室(広範な分野の科学実験、理工学実験、材料実験、ライフサイエンス実験等の研究)
  2. 製造施設(高純度結晶、半導体等の新材料の製造)
  3. 長期観測施設(地球および天体の観測)
  4. 組み立て施設(大型構造物の組み立て)

●ISSの構造
ISSは、大きく二つの部分に分けられます。与圧モジュールとトラスです。与圧モジュールは、真空の宇宙から密閉され、人間が生存できるレベルに酸素分圧が保たれている空間で、ISSに滞在している宇宙飛行士が生活している場所です。人類史上最大の宇宙施設の中はどのようになっているのか紹介します。

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宇宙食

個人的にとても興味のあった宇宙食ですが、マヨネーズなどは見た目もそのままだし、イメージしていたのよりはかなり豪勢なものが並んでいました。
宇宙開発の中でも、とても進化した分野なのではないでしょうか。

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●宇宙食
宇宙食といえば、チューブ入りのものなど普通の食べ物とは違う形を思い浮かべる人も多いでしょう。確かに昔はそうでしたが、今では、レトルトやフリーズドライ食品も多くなり、約300種類の食べ物が用意されています。また、日本人宇宙飛行士が宇宙でも日本食を食べられるよう、宇宙日本食も準備されています。

●宇宙食Q&A
Q.人間が宇宙で始めて口にした食べ物は?
A.チョコレート
1961年に旧ソ連が打ち上げたボストーク2号という宇宙船で、チトフ宇宙飛行士が食べたのが最初です。

Q.宇宙飛行士が宇宙で食べる<宇宙食>は、誰がどのようにして作っているのか?
A.宇宙食の限定をうけた食品のメーカーが宇宙食基準にのっとり作っています。
宇宙食はチューブ製やタブレット製のものばかりではありません。ラーメンやサバの味噌煮といった日本食やビスケットのようなお菓子もあります。無重力の宇宙でも食べやすいように工夫して作っています。

Q.宇宙と地上、食べ物の大きな違いは?
A.生活する環境の違いが、食べ物にも大きく影響します。
<宇宙は無重力>食べ物も捕まえておかないとふわふわ浮いてしまいます。食品が飛び散ったりせず、それでいて食べるという楽しみも損なわないように考えられています。
<宇宙船は限られたスペース>宇宙船にはゴミ収集車は来ません。狭い宇宙船のスペースの中で出来る限りゴミをださないような食品パッケージになっています。

Q.宇宙飛行士は一日何回食事をとりますか?
A.3回
朝、昼、夜3度とります。おやつの時間をとることもできて、甘いものはリラックス効果もあり宇宙飛行士にも人気です。

●宇宙日本食
宇宙食とは
宇宙食は、スペースシャトルミッションや国際宇宙ステーション(ISS)長期滞在などで宇宙滞在を行う宇宙飛行士に供される食品です。
宇宙食には、宇宙飛行士の健康を維持するための栄養が確保されていることはもとより、高度な衛生性、調理設備が限られた状態でもおいしく食べられること、宇宙の微小重力環境で飛び散ったりしない食品や容器の工夫、長期保存に耐えることなど、地上の一般的な食品よりも厳しい条件が求められます。

宇宙飛行士に必要となるカロリー
宇宙飛行士が宇宙に長期滞在する場合に必要とされる1日のカロリーは、宇宙飛行士の年代、性別および体重から算出されます。

男性
18~30歳:1.7×(15.3×体重(kg)+679)(kcal)
30~60歳:1.7×(11.6×体重(kg)+879)(kcal)

女性
18~30歳:1.6×(14.3×体重(kg)+496)(kcal)
30~60歳:1.6×(8.7×体重(kg)+829)(kcal)

たとえば、45歳で体重70kgの男性であれば2875kcal、35歳で体重50kgの女性であれば2022kcalとなります。この数字は地上で必要とされる1日のカロリーとほぼ同じです。なお、船外活動を行う場合は、500kcalを余分に摂取することになっています。

宇宙日本食とは
宇宙日本食は、JAXAがISSに滞在する宇宙飛行士に供給し、宇宙飛行士の軌道上パフォーマンスの維持・向上に資することなどを目的として開発された宇宙食です。日本の宇宙飛行士だけでなく、要望に応じ国際パートナーの宇宙飛行士にも供給した実績があります。食品メーカーが提案する食品をJAXAが評価し、宇宙食としての基準を満足している場合に宇宙日本食として認証しました。宇宙日本食は、日本の家庭で通常食されている範囲を対象としており、日本の伝統的な「和食」には限定していません。

「宇宙日本食」認証食品

  • 味の素株式会社:たまごスープ
  • 尾西食品株式会社:白飯、赤飯、山菜おこわ、おにぎり、鮭
  • カゴメ株式会社:トマトケチャップ、野菜ソース、野菜飲料ゼリー(トマト)、野菜飲料ゼリー(ニンジン)
  • キューピー株式会社:マヨネーズ、白がゆ
  • 日清食品株式会社:しょうゆラーメン、シーフードラーメン、カレーラーメン
  • ハウス食品株式会社:レトルトビーフカレー、レトルトポークカレー、レトルトチキンカレー
  • 株式会社マルハグループ:サバの味噌煮、イワシのトマト煮、サンマの蒲焼
  • 三井農林株式会社:粉末抹茶、粉末ウーロン茶
  • 山崎製パン株式会社:羊羹(小倉)、羊羹(栗)
  • ヤマザキナビスコ株式会社:黒飴、ミントキャンディー
  • 理研ビタミン株式会社:わかめスープ、お吸い物
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宇宙での暮らし

快適に過ごせるように改善されてきたとはいえ、やはり限られた空間、水、設備の中では、地上とは比べ物にならないくらいのストレスがかかるのではないかと思います。
特に日本人だと、熱いお風呂に入れないのはかなり寂しいのではないでしょうか。

●宇宙での暮らし
地上とは全く異なった環境-無重力-の国際宇宙ステーション。重力がない状態での日常の生活を支えるために、さまざまな工夫がされています。その主なものを見てみましょう。

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宇宙食って、どんなもの?
宇宙食といえば、チューブ入りのものなど普通の食べ物とは違う形を思い浮かべる人も多いでしょう。確かに昔はそうでしたが、今では、レトルトやフリーズドライの食品も多くなり、約300種類の食べ物が用意されています。また、日本人宇宙飛行士が宇宙でも日本食を食べられるよう、宇宙日本食も準備されています。

お風呂や歯磨きはどうするの?
無重力状態では水が流れず、飛び散ってしまいます。そのため、お風呂や洗面台はありません。顔や体はぬらしたタオルで拭き、歯磨きは歯ブラシで磨いてから、うがいをしてそのまま飲み込むか、口から出してタオルでぬぐいます。

宇宙飛行士のスケジュールは?
毎日の生活リズムは地球での暮らしと大きな違いはありません。朝起きたら食事を取り、間に休みを取りながら仕事をし、夜は体力トレーニングなどをしてから眠ります。休日は週に2日で、作業はなくそれぞれ自由な時間を過ごします。

自由な時間は何をしているの?
宇宙飛行士は自分だけの持ち物をいくつか持ち込むことが出来るので、休日には本を読んだり、音楽を聞いたり、DVDを見たりと、地上と同じように好きな時間を過ごすことが出来ます。また、地上の家族や友達に連絡もできます。

トイレはどうなっているの?
形は地上のものと似ていますが、水洗ではありません。尿は掃除機のホースのような管で少量の水とともに吸い取ります。大便は空気の流れで吸い寄せて、その後、乾燥させるしくみになっています。

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どうやって寝るの?
国際宇宙ステーションには、6人分の個室が設置されています。個室は電話ボックスくらいの大きさで、照明、空調、警報装置や寝袋などが整備されています。ソユーズ宇宙船が到着して一時的に人数が増えた場合は、好きな場所に寝袋を設置して寝ます。無重力状態では、上下の区別がないので、「横たわる」ということがなく、どんな向きでも寝ることができます。でも、寝ている間にふわふわとどこかに飛んでいっては困るので、ベルトで体を押さえて眠ります。

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毎日運動するのはなぜ?
地上では重力によって引っ張られているので、筋肉や骨は体を支えるためにいつでも働いています。ところが無重力状態ではその必要がないため、筋肉や骨が弱くなってしまうのです。そこで、宇宙飛行士は毎日2時間くらいの運動をして、体を鍛えているのです。

宇宙の観測・探査

これまで行われてきた様々な観測に用いられた衛星や探査機のコーナーです。

●天文観測衛星
星から発せられる「光」は地上にある望遠鏡で観測できますが、天体からは、目に感じる可視光だけではなく、ガンマ線、X線、紫外線、電波などさまざまな波長の電磁波が出ています。地上に届いているのは可視光や一部の赤外線、電波などに限られ、天文観測衛星は、大気の外で観測を行うことで、宇宙から届くさまざまな波長の電磁波を観測しています。日本でも、X線天文衛星「すざく」「ASTRO-H」や赤外線天文衛星「あかり」、惑星分光観測衛星「ひさき」など、数多くの衛星が打ち上げられ、宇宙の謎に迫る手がかりが得られています。

●太陽観測衛星
太陽を詳しく観測する衛星が、太陽観測衛星です。地上からはとらえられないX線を観測したり、太陽の磁場構造を連続的に調べることで、太陽活動のメカニズムに迫ろうとしています。太陽観測衛星「ひので」は、1991年から2004年まで活躍した「ようこう」の後続機となる太陽観測衛星です。太陽コロナで起こる活動現象の謎とメカニズムの解明を目的として、日本・アメリカ・イギリスにより共同開発されました。可視光・X線・極紫外線の3種類の望遠鏡を搭載しており、2006年、M・Vロケット7号機で打ち上げられました。

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●月・惑星探査
月や、他の惑星に探査機を送り、それらを探査するためには、より難しい高度な技術が必要です。現在までに、月には数多くの無人探査機が送られ、人間も降り立っています。また太陽系を構成する惑星、そして小惑星や彗星にも探査機を送り、それらの姿を観測するとともに、太陽系の多くの謎の解明に挑んできました。日本でもハレー彗星、月、火星、金星、小惑星に向けて探査機を打ち上げ、観測を行ってきました。また、水星や小惑星探査のための探査機の打ち上げも予定しています。

●月探査衛星
2007年9月14日、「月の起源と進化の解明」と「月の利用の可能性調査」のためのデータ取得を目的とした、月周回衛星「かぐや」を打ち上げました。「かぐや」は、月周回軌道に入り、子衛星の「おきな」と「おうな」をそれぞれ分離し、連携して月の全球的な観測を行いました。15種類の科学観測ミッションを実施し、アポロ計画以後、最大規模の本格的な月の観測を行いました。2009年6月11日、最後のミッションである月面への制御落下により、役割を終えました。

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●水星探査衛星
国際共同水星探査計画「ベピコロンボ」は、日本とヨーロッパが共同で計画をすすめている水星探査ミッションです。水星の表面・内部を観測する水星表面探査機(MPO)と磁場・磁気圏を観測する水星磁気圏探査機(MMO)の2つの周回探査機で構成されています。日本では得意分野である磁場・磁気圏の観測を主な目標とするMMO探査機の開発・運用を担当します。両探査機は2016年度にアリアン5型ロケットで一緒に打ち上げられ、月や金星スウィングバイを経て水星に到達したのち、MMOとMPOは分離し、それぞれの観測を行います。

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●地球観測衛星
日本は地球観測のための技術試験衛星の開発に積極的に取り組んでいます。陸域観測技術衛生「だいち」は地図作成、森林伐採の違法監視、災害発生時の状況確認などに活躍しています。温室効果ガス観測技術衛生「いぶき」は高精度で世界中の温室効果ガスの推定を行い、地球温暖化対策の研究に役立っています。また、地球規模での降雨量を高精度、高頻度で観測するために、NASAとJAXAが強力して開発したGPM主衛生は今年4月に打ち上げられました。水循環変動観測衛星「しずく」は降水量、水蒸気量、海洋上の風速や水温、陸域の水分量、積雪深度などを観測しています。

●火星探査衛星
火星の大きさは地球のほぼ半分で、内部の構造や自転の周期(1日の長さ:約24時間)や自転軸の傾き(約25度)により四季の変化があるなど、地球と似ているところが多い惑星です。そのため生命がいる可能性が高いとして、これまで多くの探査機が火星に向けて打ち上げられ、火星周回軌道上から、またある探査機は着陸して表面を詳細に調べています。日本では、1998年7月4日に日本初の火星探査機「のぞみ」を打ち上げ、火星に約1000キロメートルまで近づきましたが、搭載機器の故障により火星軌道への投入を断念しました。

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●金星探査衛星
金星の大気の謎を解明する目的で、紫外線から可視光、赤外線に至る5台のカメラを搭載して異なる高度の雲の様子を観測するミッションを予定していた金星探査機「あかつき」は、2010年5月に打ち上げられ、順調に飛行を続けましたが、12月、エンジンの不具合で金星の周回軌道に乗ることが出来ませんでした。その後、軌道制御を3回に分けて実施し、計画通りに軌道変更を行いました。2015年に再び金星に接近する時に、金星周回軌道投入を再度行うこととしています。

●宇宙服(船外活動服)
「船外活動服」は宇宙を高速で飛ぶ小さなチリがぶつかって多少破れても空気が漏れないように特殊な繊維を14層も重ねています。また、太陽の熱から守るために、断熱加工がされているため、宇宙飛行士は水を流して体温を冷やすための細いチューブが編みこまれている「冷却下着」を着て宇宙服内の体温を一定に保ちます。その他、空気を循環させるための装置や、吐いた息の二酸化炭素を処理する装置、通信装置、酸素タンク、水タンク、電池などを備えて背負っています。「船外活動服」は一人用の小さな宇宙船ということがいえます。

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様々な取り組み

日本の宇宙開発の歴史や、技術を結集したロケット・エンジンの展示コーナーです。

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宇宙博2014

●日本の宇宙開発の始まり
第二次世界大戦における敗戦後、日本の航空技術は7年にわたり研究・開発・製造が禁止されました。そのような中、東京大学生産技術研究所の糸川博士は航空機を超えてロケットの開発に着手、1955年4月、ペンシルロケットの発射実験を行い、日本の宇宙開発の礎を築きました。日本の宇宙開発技術の底辺には、今もなお博士の卓越した発想、思想が息づいています。ペンシルに始まるロケット技術は、M-VロケットやH-ⅡAロケット、そしてイプシロンロケットに受け継がれ、日本の宇宙開発を担っています。

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●衛星開発
1957年にソ連が打ち上げた世界最初の人工衛星スプートニク1号以来、さまざまな目的をもった人工衛星が打ち上げられ、運用・利用されてきました。その数は現在では7000個にもなります。日本最初の人工衛星は、1970年に打ち上げた「おおすみ」です。この成功によって、日本は世界で4番目の人工衛星打ち上げ国となりまし。また、1977年には「きく2号」を静止軌道に打ち上げることに成功し、静止衛星を打ち上げた世界で3番目の国になりました。日本ではこれまでに100個を越える人工衛星を打ち上げ、運用しています。

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●ロケット開発 ロケット・輸送システム
日本最初のロケットは、1955年に東京大学生産技術研究所の糸川英夫教授の指導のもとに水平発射実験が行われたペンシルロケットです。その技術成果をもとに、大型・高性能に向けた開発が進められ、1997年にはM-Vロケットが開発されました。一方、宇宙開発事業団(NASDA)は、1975年、アメリカからの技術導入により液体燃料ロケットであるN-1ロケットを開発。2001年には、より大型高性能化したH-ⅡAロケットを開発し、運用しています。2003年にJAXAとして統合された後は、2009年にH-ⅡBロケットを、2013年に新型固体ロケット「イプシロン」を打ち上げて運用しています。

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●H-Ⅱ8号機 回収LE-7エンジン
1999年11月15日、H-Ⅱロケット8号機は種子島宇宙センターから打ち上げられました。しかし、その第一段エンジン、LE-7の異常停止により打ち上げに失敗しました。このエンジンは、原因を究明するために海洋科学技術センター(現、海洋研究開発機構)の強力を得て、小笠原諸島の北西約380kmの水深約3000mから回収されたものです。その失敗を忘れず、原点に戻り真摯にかつ謙虚な姿勢で技術研究・開発に臨み、将来の宇宙開発を成功へと導くため、我々自身への教訓の意味も込めて展示を行っています。

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●LE-7エンジン
H-Ⅱロケットのエンジンとして開発されたエンジン。1999年にH-Ⅱ8号機は打ち上げに失敗して、海に沈んだが、翌年に3000メートルの海底から回収することに成功し、分解して失敗の原因を調べ、その成長がLE-7Aエンジンに生かされた。

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●航行・測位衛星
現在ではカーナビは多くの車で利用されています。また、車だけでなく日常的にナビゲーションを使用することも多くなりました。このナビゲーションをより正確に、そして日本でさらに使いやすくするための衛星が準天頂衛星「みちびき」です。準天頂衛星システムは、常に日本の天頂付近に1機の衛星が見えるように、複数の衛星が準天頂軌道と呼ばれる傾斜地球同期軌道を周回します。初号機「みちびき」は2010年にH-Ⅱロケットで打ち上げられました。今後3機が追加され、4機体制で運用される計画です。

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●放送衛星NHKの取り組み
NHKは、1965年に放送衛星の打ち上げ構想を発表しました。NHK放送技術研究所が設計・製作したA型衛星、B型衛星は東京大学宇宙研究所のロケットで打ち上げる計画でしたが、実施には至りませんでした。1978年にNASAのデジタルロケットで実験用中型放送衛星を打ち上げ、受信実験を2年間行うと、1984年に国産のN-Ⅱロケットにより実用衛星2号(BS-2a)を打ち上げ、5月12日から衛星放送を開始しました。放送衛星はBS-3、BSAT-1、BSAT-2と引き継がれ、現在はアリアン5ロケットで打ち上げられたBSAT-3a、BSAT-3b、BSAT-3cの3機体制により運用されています。

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未来の宇宙開発

未来の宇宙開発のコーナーでは、実用に向けた研究・開発中の宇宙船や宇宙エレベーターなどの展示がありました。
個人の宇宙旅行もそこまで見えてきた中、別の星で暮らす日もそう遠くない気がします。

●宇宙エレベーター
宇宙へ人やものを移送する手段として宇宙エレベーターが期待されています。赤道上の高度3万6千キロメートルにある静止軌道ステーションから地上へテザー(ケーブル)を下ろし、そのテザーに地上と宇宙を行き来するエレベーターを設置するという考えです。テザーはバランスをとるために地球と反対側にも伸ばす必要があり、全長は5~10万キロメートルにも達します。長い間宇宙エレベーターは概念的なものでしたが、1991年に極めて高い強度を持つカーボンナノチューブが発見されたことで、実現可能といわれるようになりました。

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●溶岩チューブと月面基地構想
2007年9月に打ち上げられた日本の月周回衛星「かぐや」(SELENE)が撮影した月面の画像データの中に、日本の月科学者グループが、直径・深さとも数十メートルにおよぶ、3つの巨大な縦孔を史上初めて発見しました。この縦孔は月面で火山活動が盛んであった頃、溶岩が流れてできた地下空洞の上に開いたものと考えられています。地下空洞の中は温度が約0度でほとんど変化がないと推測され、また、放射線や紫外線、および隕石から守られる安全な場所であることから、将来に月面基地としての利用が期待されています。

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●ドリームチェイサー
ドリームチェイサーはNASAと共同で商用クルー・プログラムを行っているアメリカのシエラ・ネバタ社が開発中の宇宙船です。国際宇宙ステーションへの新たな民間輸送手段として注目を集めています。実物は全長約9メートル、幅約7メートルで、この機体に最大7名のクルーと貨物が乗ります。機体は打ち上げロケットの上部に取り付けられ、最終的には通常の旅客機の様に滑走路へ着陸します。着陸の実験はすでに行われており、NASAの基準を次々にクリアしています。

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火星探査車キュリオシティのフィギュアと宇宙博の公式カタログ
ここでは紹介しきれなかった展示がまだまだありましたが、最後の方は体力切れで流し気味に見学。

最後にお土産コーナーに行きました。
お店には様々な宇宙関連グッズが並んでいて、たくさんのお客さんで大変な賑わいです。

宇宙博2014

今回私が購入した宇宙博のチケットは火星探査車キュリオシティのフィギュアがもらえるものだったので、お土産屋さんの中にある指定されたカウンターで受け取り。

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そのあとお店を物色し宇宙博の公式カタログを購入しました。
宇宙博の展示内容が写真入りで詳しく書かれている保存版です。

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今回の博覧会は、NASAとJAXAがコラボしただけあってさすがに見ごたえがあり、チケットはちょっと高かったですが満足できるものでした。

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