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宇宙開発 Archive

JAXA産業連関シンポジウム2010

3月24日に上記のシンポジウムに行ってきました。結構大きなホールにぎっしり。
二つのプレゼンテーションのあとにパネルディスカッションがあり、つぎのような立場の人達がパネラーでした。
内閣府・宇宙開発戦略本部事務局 内閣参事官、政策研究大学院大学 准教授、三菱重工業㈱ 航空宇宙事業本部宇宙機器部長、日本電気㈱ 航空宇宙・防衛事業本部 副事業本部長、三菱電機㈱ 電子システム事業本部宇宙システム事業部長、スカパーJSAT㈱ 衛星事業本部 宇宙ビジネス推進部長、㈱パスコ 衛星事業部 取締役事業部長、JAXA 理事
最初の方で日本の宇宙産業を天気に例えるとどうだと言う趣向があり、やや天候が崩れ始めている的な見方が多く述べられていました。
昨年は、超党派で宇宙基本法が策定され、宇宙産業を国家戦略のなかに位置づける方向性が示されました。また月周回衛星「かぐや」の成果、そして国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟の完成、新型のH-ⅡBロケットの打ち上げとそのロケットで打ち上げられたHTV(国際宇宙ステーション補給機)の成功などがあり、明るい話題が多のですが、その後どうも先行きに不透明感がただよっているようです。
なるほどとおもったのが、去年の明るい話題の多くが十数年以上かけたプロジェクトの到達点であったということです。成果は上がった、では次はなにをやる・・・・というあたりが、不透明のよう。
また、アメリカが「コンステレーション計画」(友人月探査計画)を凍結し、ロケットの基礎研究をやりなおして、低価格化や民営化の方向に舵を切ったのも強力なライバルの出現ということになるとみんな見ています。
宇宙産業のダウンサイジングという方向もあって、たとえばリモートセンシング技術による地球観測は新興国の森林資源の監視といったニーズもあり、安く早くやるためには、小さな人工衛星をたくさんばらまきクラスターとして運用するが考えられています。しかし、衛星から降りてくる情報を取得するための世界に展開された地上局のようなインフラが日本の場合あまり整っていません。これまで研究開発がリードしてきた日本の宇宙産業を世界市場や新興国市場の顧客オリエンティッドにするには相当な努力が必要であることがわかりました。
残された時間はあまりないという悲壮な言葉さえでてきましたが、日本にはアセットはちゃんとあるのだから、官民うまくかみあい、例えば東アジアや新興国に宇宙外交をしかければ隘路かもしれないが未来はある、という大筋そういう結論となりました。

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軌道上太陽光発電所(Space Solar Power System)

前回のエントリーで触れた宇宙基本法にも記述されているのですが、日本は静止軌道上にある衛星で発電して地球に送る軌道上太陽光発電所をつくる計画を進めています。この利点は、天気や夜に左右されず365日発電できることです。現在の計画では2030年頃、原子力発電所一つ分ほどの100万キロワットほどの発電をめざしています。
日本経済新聞の6月28日にJAXAと経産省が発電衛星から地上に送電する仕組みの開発に取り組むとの記事が掲載されました。ちゃんと予算が付いたようで経産省は「太陽光発電無線送受電技術の研究開発」として委託研究先の公募を7月に行っていました。

送電システムとしてはマイクロ波とレーザーの二つが考えられているようです。マイクロ波は、80年代このアイデアがアメリカで生まれたときからの方法です。マイクロ波は周波数が低いので雲や雨に影響されません。その代わり設備が大きくなります。こちらは太陽電池で発電します。衛星の集光用の鏡は直径3500メートルほどものが二つ必要です。電波が拡散するので地上の受信システムでも2000m四方ほどの施設が必要となります。
レーザー送電は新しく出てきたアイデアでいわゆる太陽電池パネルではなく、太陽光から直接レーザーを発生します。
そして地上で受信したレーザーを電気に変換します。
レーザーは雲や雨に妨げられる欠点がありますが、発電した電気で水を電気分解をして、電気エネルギーを水素に変え、発電の不安定さを一定の範囲内に収めるという構想です。
最近JAXAが研究委託していたレーザー技術総合研究所大阪大学レーザーエネルギー学研究センターがレーザー方式の発電効率を42%までのばしたと言うことです。
わたし(S)が個人的に心配するのは、マイクロウエイブによる電送ですね。これって電子レンジと同じことなので、マイクロウエイブが降り注ぐ一体は結構危険なことになのではないでしょうか。受電装置を作るのは海上の上に設置するしかないでしょう。電波が拡散するので通過する鳥などが焼き鳥になる可能性もあるのではないでしょうか。
レーザーの方は高エネルギーが運べるし、ビームの絞り込みも出来るので、受光装置も小さくてすみそうです。安全面ではマイクロ波よりはましなような気がしますが、天気に弱い。ですので、レーザー光を使って水を分解して、水素にするという構想です。水素は燃料電池として使えますが、極低温でないと液体化しないなどの、取り扱いの難しい物質です。しかし、一種の電池のようにポテンシャル・エネルギーの保存媒体として使えます。これはこれで技術的ブレークスルーが必要ですが。
基本的には通信衛星で地上と電波のやりとりをする技術の延長上にある計画だと思うので不可能ではないと思います。
あと、巨大な資材をどうやって打ち上げるのかという課題も残る。今はHTVの打ち上げにしか使っていない大型ロケットH2−Bが役に立つのではないでしょうか。
こういった技術的問題と別に気になる点があります。地球というシステムは太陽から地上に光が降り注ぎ、熱となって宇宙に帰って行く安定したエネルギー収支になっています。ところが、軌道上太陽熱発電所は地球の外から本来地球に入ってこないエネルギーを運んでくる。これは、石炭や石油のように地中にあった過去の太陽エネルギーを取り出して消費していることと変わらないのではないか?確かにCO2は出ないが・・・・地球は複雑系システムです。カオスがたくさん仕込まれている。カオスは小さな初期の揺らぎが大きな揺らぎに拡大する性質を持っています。
ここら辺は慎重にならざるを得ないのではないでしょうか(S)

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宇宙産業失地回復(週間エコノミスト 11月10日号)

週間エコノミストが日本の宇宙産業について、12ページの特集を掲載しました。おそらくH-ⅡBロケットを使ったHTV(H-Ⅱ Trancefer Vechcle)の成功を受けての記事だと思われます。この号が編集されていたときはまだHTVの自動ランデブーシステムが米国に採用されるニュースは入ってなかったようです。
記事の筆者は中野不二雄(「宙の会」代表幹事・科学ジャーナリスト)鈴木一人(北海道大学公共政策大学院准教授)羽生哲哉(三菱総研・科学・安全政策研究本部 宇宙情報グループ主任研究員)日本航空宇宙工業会といった面々です。
内容的には日本の現在の宇宙産業はチャンスとピンチのちょうど間にいると言うことです。
宇宙戦略本部による「宇宙基本計画」によると、(比較年度がないのですが)「売り上げで40%、従業員規模で30%近く減少している」とあります。ほとんど官需しか無い現状があったわけです。しかし、H-ⅡBロケットとHTVの成功は世界的に見ても非常にレベルが高い。国際宇宙ステーション計画に参加したことが日本の宇宙産業のブランド力をあげているわけです。これをチャンスととらえなければならない。

昨年自民党政権のもと、超党派で宇宙基本法が策定されました。それまで文科省主導で進めていた宇宙開発を省庁横断にして総理大臣が本部長、現在の宇宙開発担当大臣は前原誠司氏です。
簡単には民主導では進まない産業なので、国の関与は必要でしょう。
この体制で日本の宇宙産業が拡大してゆくことを期待します。将来的には民営ロケットで人間がさくっと軌道上にゆく程度にはなってほしいですね。(S)

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国際宇宙ステーションでの生命実験

ISSにおいて行われている生命科学系の実験もいろいろと数を重ねてきました。東京大学浅島誠教授のツメガエルの腎臓細胞の培養はすでに終了し、実験試料も若田さんが持ち帰えりました。現在分析の最中でしょう。
シロイイズナを宇宙で種から育てる実験は、一サイクルおわって、茎や葉がしゅうかくされました。宇宙で成長した個体が実をつけるところまで実験がおこなわれます。11月からは東北大学 東谷篤志教授の線虫という動物を使った実験が始まります。アフリカツメガエルやシロイイズナ、線虫はモデル生物といって、世界中の研究者が研究材料に使っている生物です。ですからこれらの生物を使った実験の成果は世界中の研究者と共有されることになります。

ところで、「きぼう」での実験計画が策定されて、20年がたちました。この間に生命科学は飛躍的な進歩を遂げました。
2003年にはDNAシーケンサーという装置を用いて、アメリカのベンチャー企業が人間の遺伝子の全ゲノムを調べました。それ以降の時代は「ポスト・ゲノム」時代と呼ばれています。DNAシーケンサーも並列化され、DNAマイクロアレイという名前で呼ばれています。この名前で検索すると、分析を請け負ういろんな会社が出てきます。
浅島先生の実験資料は、20年前には無かったDNAマイクロアレイを使って、一つ一つの遺伝子レベルまで、しらみつぶしに調べられます。

また、東谷先生の線虫の実験では2006年にノーベル生理学賞・医学賞を受賞した「RNA干渉」と言うことが研究の柱になるようです。
セントラル・ドグマの時代にはRNAはDNAの情報を写し取ってタンパク質をつくる役割だと考えられていましたが、いろんなRNAが関与してむしろタンパク質の生成をおさえる場合があるそうです。生命には遺伝情報の発現を抑えるメカニズムも組み込まれているらしいのです。

ポストゲノム時代の生命現象を調べる宇宙実験。どういう成果が出てくるのか楽しみです。(S)

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米国の宇宙企業がHTV制御技術を採用

HTVは10月31日に国際宇宙ステーションを離脱し、11月2日には大気圏に突入し消滅します。
HTVがISSにランデブーするプロセスは、完全自動で制御されています。これを開発した三菱電機の技術がアメリカのオービタル・サイエンス社に採用されることになりました。(2009年10月22日発表)
オービタル・サイエンス社はロッキード・マーティンとともに次期有人輸送システムの「オリオン」を開発しています。
シャトルの退役後、「オリオン」が運用されるまで「シグナス」という輸送システムが運用されますが、そのランデブーシステムにHTVの技術が採用されました。
HTVの自動ランデブーシステムは「きぼう」日本実験棟に搭載されている「近傍通信システム」を利用します。「シグナス」もそれを利用します。これにより運用コストが大幅に下がります。

人工衛星製造を提供している企業は、姿勢制御、太陽光発電などの共通部分と、目的に応じた装置を積むためのミッション部分を分け、共通部分のコストをさげるとか、共通のスケルトンを使う等の努力をしています。日本の新しい産業として発展してほしいと思います。

ちなみにHTVに採用された太陽電池パネルはシャープの製品で、変換効率30%を達成しています。このパネルは現在オーストラリアで行われているソーラーカー・レースで一位を走っている東海大学のチームに提供されています。
さらに35.8%という効率を達成したというリリースも出ています。(S)

追記:ソーラーカー・レースでは東海大学チームが一位となりました。

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HTVを有人宇宙機に

HTVは見事に国際宇宙ステーションにドッキングしました。今回運ばれたのは日用品の補給のほか、NASAの実験装置と超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES)という船外実験プラットフォームに取り付けられる地球の大気を観測する装置です。
国際宇宙ステーションに物資を補給する各国の補給機にはロシアのプログレスとヨーロッパ宇宙機構のATVがあります。これらの補給期は小さなポートにしかドッキングできませんが、HTVはシャトルがドッキングする「ハーモニー」というモジュールについた大きな口径のポートにドッキングします。従って大きな実験装置を運ぶことが出来ます。
米国のスペース・シャトルは2010年に退役をする予定です。次世代宇宙機として計画されている「オリオン」は2015年に初飛行の予定。その間、大きな実験装置などの補給は毎年1回打ち上げられるHTVが担います。人間の往還はロシアのソユーズが担います。
補給を終えたHTVは大気圏に再突入して燃焼します。開発費と打ち上げ費を7回で平均すると250億円ほど。
ところでHTVには一気圧にたもたれた与圧部と真空になる非与圧部があります。この与圧部に再突入の際の耐熱装置を取り付ければ、有人宇宙機として使えるのではないかと思うのですが、いかがでしょうか。
HTVの機体の開発は三菱重工が担当し、ランデブーまでの自動制御は三菱電機が担当しました。HTVが国際宇宙ステーションとランデブーする課程はほとんど自動で制御されます。人間を輸送するための安全性は十分確保されているように思えます
JAXAではこれまで、一部で宇宙と往還できる宇宙機の研究を小規模ですが続けていました(※)
HTVを有人機として利用する構想もすでにあるそうです。(S)
scn0907110137000-n1
(C)JAXA

(※)かつて「日本独自の有人宇宙船構想」という論文が宇宙開発事業団時代のWebに掲載されていましたが、JAXAに統合されてから、JAXA内検索でタイトルは出てきますが、ファイルが出てきません。

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民主党「JAXA必要なし?」

毎日新聞の記事によると民主党の特殊法人見直しのなかでJAXAは不要ではないかという意見がでているそうです。
「きぼう」日本実験棟ができたばかりなのに大変ですね。JAXAとは長い間付き合ってきただけに日本の宇宙開発や宇宙科学の将来には興味があります。
「きぼう」日本実験棟の運営維持には年間400億ほどかかるそうですが、一気に民営化はなかなか難しいでしょうね。
JAXAのサイトではバランス・シートが公開されていますが、人工衛星が固定資産になっており、償却年数も記されています。見てみるとなかなか興味深いです。(S)

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「宇宙へ」

国際宇宙ステーションでの宇宙実験と社会との接点

2009年4月26日に行われた、JAXA主催の「国際宇宙ステーション利用の成果 国際シンポジウム~これまでの成果とこれからの期待~」に行ってきました。
「きぼう」日本実験棟建設のその先のテーマはこれだな、ということで。
このシンポジウムにロシア、アメリカ、欧州、カナダ、日本という国際宇宙ステーションに関係するすべての国の研究者が参加しているのが興味深かったです。
もっともおもしろいとおもったのは、(財)大阪バイオサイエンス研究所の分子行動生物学部門・研究部長、裏出良博氏の「宇宙実験に基づく医薬品開発」という発表でした。
脳を眠らせるプロスタグラジンD2という物質を研究。その物質をつくる酵素の分子構造を解明してゆく過程で、宇宙実験と、高エネルギーX線回折による分子 構造の解明というビッグ・サイエンスによる新しい研究方法の登場。きれいな形の結晶を宇宙でつくり、波長の短いX線を用いてタンパク質の高解像度の立体構 造のデータを得る。
水素原子ひとつひとつまでわかるレベルになっているそうです。
プロスタグラジンにはもうひとつのタイプがあって筋ジストロフィーはそのタイプが関係しているということ。プロスタグラジンの働きを抑える阻害剤を作るこ とができれば、不治の病であった筋ジストロフィーの治療薬ができる。その研究は、すでに臨床実験を待つまでになっているということでした。
宇宙の微小重力環境を利用した実験とわたしたちの生活の接点を端的に示しているよい例だと思いました。(S)

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全天X線監視装置MAXI(Monitor of All-sky X-ray Image)

2009年7月に国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟に船外実験プラットホームが取り付けられ、「きぼう」は完成しました。そのときに、船外実験プラットホームに取り付けられた観測装置のうちのひとつがMAXIです。
弊社では昨年MAXIを紹介する映像作品を製作しました。
MAXIに触れる前に最近の宇宙観測の動向について紹介します。
宇宙の銀河系や構成など様々な天体は、サブミリ波からガンマ線まで幅広い周波数で電磁波を放出しています。かつての天体望遠鏡による観測はそのうち可視光線だけの周波数での観測でした。
JAXA赤外・サブミリ波天文学研究系教授 中川貴雄氏はそのことを「宇宙はオーケストラのように様々な音域で音楽を奏でているが、私たちはその一部しか聞いていなかった。」という表現をしています。
可視光以外での観測は電波望遠鏡から始まり、現在は電波よりは波長の短い赤外線、紫外線より波長の短いX線などで宇宙を観測しています。
電波による観測により、ビッグバンの名残が発見され、赤外線では、星間雲の向こうに隠れて見えなかった天体や100億光年以上の彼方にある遠い昔の宇宙の姿がわかるようになりました。またX線による観測では短い時間に激しく変化する天体や銀河の姿が明らかになってきました。
X線は地球の大気に遮られて地球に届かないためX線望遠鏡は人工衛星に搭載されています。しかしX線望遠鏡は視野が狭いために、宇宙のどこかでおこっている天体の突然の激しい変化の様子をとらえることができません。MAXIはその問題を解決するために開発されました。
MAXIは視野角160度で宇宙からのX線をスキャンします。国際宇宙ステーションは90分で地球を一周するので90分に一度の割合で全天を探ることができます。最小で90分という時間解像度を持っているわけです。つまり90分に1回以上の時間間隔で激しく変化する天体のリストをつくることができます。
MAXIが作るX線全天図のなかにそういった天体が発見されたらX線天文衛星や可視光線で観測するハッブル宇宙望遠鏡などが、一斉にその天体に向けられます。例えば超新星爆発の場合、爆発の瞬間のエネルギーは非常に強いのでX線が放射されます。そして爆発のエネルギーが衰えてくると可視光線を放射するようになります。つまり、超新星の爆発する瞬間を可視光線で見ることができるのです。
また別の観測もできます。
京都大学 基礎物理学研究所 研究員 早崎公威氏はコンピュータによる数値シミュレーションの手法により、銀河中心部に双子のブラックホールが存在する可能性を示しています。この二つのブラックホールはお互いに引き合って回転していると考えられ、周りに集まっている物質から周期的なX線が放射されていることが予想されています。MAXIの観測によりこの周期に一致するX線源を見つけることができればそれが双子のブラックホールであることになります。
こういった研究は宇宙に何億もある銀河の進化を明らかにすることにつながります。
また、早崎氏は重力波天文学の発展の可能性も指摘しています。
巨大な質量を持つ二つのブラックホールが回転すると強い重力波が発生します。現在、日本にもTAMA300という重力波検出装置がありますが、まだ重力波の検出には成功していません。しかし、双子のブラックホールが見つかれば、観測対象を絞り込むことができ、重力波を検出できるかもしれません。
MAXIは様々な可能性を秘めています。(S)

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