July 2015

国立研究開発法人
宇宙航空研究開発機構機関誌

061

No.

特集

きぼう は
Nextフェーズへ！

宇宙と地上
重力環境の違いが及ぼす生命への影響は？
小動物飼育装置

宇宙船外の曝露実験をもっと気軽に！
船外簡易取付機構 ExHAM

高エネルギー宇宙線の起源＆メカニズムを解き明かし、
ダークマターの謎に迫る

高エネルギー電子、ガンマ線観測装置 CALET

油井亀美也宇宙飛行士
いよいよISS長期滞在へ

環境破壊の現状を宇宙からとらえる
高い信頼性を誇るH-ⅡA
改良を加え、世界で勝負！
増大する航空交通量

JAXAが取り組んだ5つの技術
DREAMSプロジェクト成果リポート

ご長寿衛星「あけぼの」「TRMM」

寿命を大きく超えて活躍したふたつの長寿衛星研究開発の現場から望遠鏡を丸ごと-265℃以下に冷やします
次世代赤外線天文衛星SPICAの断熱放射冷却構造国立研究開発法人
宇宙航空研究開発機構機関誌

今

きぼう は
Nextフェーズへ！
日本の科学技術戦略・施策に貢献
宇宙利用技術の獲得と産業競争力の強化に貢献
民間企業の宇宙利用の拡充・本格化を可能に

国際宇宙ステーションの「きぼう」
日本実験棟では、さまざまな研究が行われています。
地上では実現が困難な結晶成長実験や物理現象のメカニズム解明などを行う物質科学研究、宇宙環境
が生命に与える影響を調べ、病気の治療や創薬にも役立てる生命科学研究、宇宙環境が人体に与え宇宙と地上
重力環境の違いが及ぼす生命への影響は？
小動物飼育装置

船外簡易取付機構 ExHAM

高エネルギー宇宙線の起源＆メカニズムを解き明かし、
ダークマターの謎に迫る

高エネルギー電子、ガンマ線観測装置 CALET

産業振興

油井亀美也宇宙飛行士が長期滞在する、宇宙空間にさらされた「きぼう」船外実験プラットフォームには、宇宙の謎の解明や地球環境の監視を行うため宇宙船外の曝露実験をもっと気軽に！

フロンティアへの挑戦

る影響を調べる宇宙医学研究などです。

油井亀美也宇宙飛行士
いよいよISS長期滞在への観測装置が設置されています。さらに宇宙用材料

号 は「きぼう」日本 実 験 棟を特 集しました。
「きぼう」は3 回に分けて打上げ、
２００９年７月に完 成しました。人が宇 宙で活 動できる実験棟を日本の力で初めて開発しました。宇宙機はほとんどがそうですが、すべてが初物のシステムは初期故
障がつきものなので、最初、関係者一 同がかたずをのんで見守るなか、「きぼう」のシステムや実験装置は、拍子抜けするほど、トラブルもなく順 調に機 能しました。
それから6 年がたち、実 験 装 置も増えてきましたが、今 回、さらにいくつかの新しい実 験 装 置が追 加になり、また、「挑む」心を胸に油 井 宇 宙 飛 行 士が長期滞在に臨みます。
今号から、グラフィックを充実し、読みやすく、わかりやすくを追 及しま
I N T R O D U C T I O Nしたので、楽しく読み進んでいた
だけると幸いです。

国立研究開発法人になって置CALET、宇宙空間での曝露実験が可能な船外簡易取付機構ExHAMを紹介します。
聞き手：寺門和夫（科学ジャーナリスト）

安全保障
防災

きぼう」はNextフェーズへ！

宇宙と地上
重力環境の違いが及ぼす生命への影響は？
小動物飼育装置

有人宇宙技術部門 きぼう利用センター

白川正輝 技術領域リーダ 主幹開発員

宇宙船外の曝露実験をもっと気軽に！

船外簡易取付機構 ExHAM

有人宇宙技術部門 有人宇宙技術センター

渡辺英幸 主任開発員

高エネルギー宇宙線の起源＆メカニズムを解き明かし、
ダークマターの謎に迫る

高エネルギー電子、
ガンマ線観測装置 CALET鳥居祥二 早稲田大学理工学術院 総合研究所教授

及川幸揮

有人宇宙技術部門 有人宇宙技術センター
CALETプロジェクトマネージャ

有人宇宙技術センター CALETプロジェク
トチーム
佐野伊彦 ファンクションマネージャ

油井亀美也宇宙飛行士
いよいよISS長期滞在へ

12

2015年1月に新たな宇宙基本計画が策定され、「宇宙安全保障の確保」、「民間分野における宇宙利用の推進」、「宇宙産業及び科学技術の基盤の維持・強化」
が宇宙政策の目標として示されました。
「政府全体の宇宙開発利用を技術で支える中核的実施機関」
であるJAXAの役割はますます重要なものとなっているなか、2015年4月には国立研究開発
法人として新たな一歩を踏み出しました。
宇宙航空分野の研究開発力のさらなる強化はもちろんのこと、様々な異なる分野の知見を取り入れ、開かれたJAXAとして運営し、国立研究開発法人の設立趣旨である日本全体としての研究開発成果最大化を目指します。JAXAは、
これまで取り組んできた技術の発展・先導、社会課題解決による価値創造をさらに大きな視点でとらえ、加速していく覚悟で邁進していまいります。

高い信頼性を誇るH-ⅡA
改良を加え、
世界で勝負！
14増大する航空交通量

JAXAが取り組んだ5つの技術
DREAMSプロジェクト成果リポート

航空技術部門 航空技術実証研究開発ユニット
越岡康弘 ユニット長16

ご長寿衛星「あけぼの」「TRMM」

寿命を大きく超えて活躍した
ふたつの長寿衛星

これからも皆様のご支援、ご協力をお願いします。
2015年7月

17

国立研究開発法人
宇宙航空研究開発機構
理事長 奥村直樹

研究開発の現場現場から望遠鏡を丸ごと-265℃以下に冷やします
次世代赤外線天文衛星SPICAの断熱放射冷却構造
水谷忠均 研究開発部門 第二研究ユニット 研究員

国の戦略的な研究開発へのさらなる貢献を目指し線を観測する高エネルギー電子、ガンマ線観測装

3「

環境破壊の現状を宇宙からとらえる

今、「きぼう」の利用環境は新たなフェーズを迎え、では、小動物飼育装置MHU、高エネルギーの宇宙C O N T E N T S

10の耐久性を実証できる実験も行われます。

ています。新時代の「きぼう」利用の例として、本号

061

No.

JAXA sでは、JAXAが取り組む3つの分野での活動をご紹介していきます。
1 安心・安全な社会を目指す「安全保障・防災」
2 宇宙技術を通して日本の産業に貢献する「産業振興」
3 宇宙の謎や人類の活動領域の拡大に挑む「フロンティアへの挑戦」です。

20

安全保障
防災
産業振興

フロンティアへの挑戦

NEWSスペースドーム リニューアルオープン
表紙画像：船外活動で撮影された地球と「きぼう」©JAXA/NASA
ソユーズ宇宙船の最終試験に臨む油井宇宙飛行士©JAXA/NASA/Bill Ingalls

画像 : JAXA/NASA

3

2

「

宇宙でマウスを長期間飼育する

日 本が2016 年 以 降 もＩＳのですか︒│ 小動物飼育装置とは︑どのようなも
白川
計 画に参 加していくことを基 本として必要な取 組を推 進することを決 定したことを受け︑2020 年までの﹁きぼう﹂利
用シナリオが検 討されました︒生 命 科 学
分 野では︑無 重 力 環 境での骨や筋 肉 量が短 期 間で減 少する特 徴を生かして︑大 学
や企業の研究で使われるマウスなどの小動物を取り扱った実 験 装 置を﹁きぼう﹂に設 置することが必 須と位 置づけられました︒
マウス等の小動物は︑基礎研究からヒトへの応 用まで実 験 用の動 物として汎 用 性が高いからです︒そこでＪＡＸＡで開 発しこの装置の最大の特長は︑無重力環境でたのが︑小動物飼育装置です︒

飼育したマウスと︑人工重力環境で飼育した全部で 個あり︑マウスを各ケージに 匹ず

マウスを︑比較できることです︒飼育ケージはつ入れます︒このケージを 個ずつ﹁きぼう﹂輸 送 機の往 復のスケジュールから当

有人宇宙技術部門
きぼう利用センター
技術領域リーダ
主幹開発員
飼育ケージ。軌道上で1匹のマウスを約30日間飼育することができる。

の細胞実験装置 C B E Fの上段と中段には遠心力によって地上と同じ１ の人工重セットします︒上段は無重力環境です︒中段

力環境をつくることができます︒│ どのくらいの期間︑飼育することがで
白川

きますか︒
初は 日間の飼育を考えていますが︑ケー育が可能です︒

ジを交 換 すれば か月 間ぐらいまでは飼│ マウスの飼育は︑ＩＳＳですでに行われていますか︒
験等を行っています︒
イタリアも２００９年

白川 ＮＡＳＡは２０１４年からマウスの実

ＥｘＨＡＭは︑
私たちがユーザーか│ ＥｘＨＡＭの特長は何でしょう︒
渡辺らあずかった材料を宇宙空間に何年もさう曝露実験は今までも行われてきました

らして︑実験するための装置です︒
こういが︑宇宙飛行士が船外に取り付け︑回収す
動なしに︑﹁きぼう﹂のエアロックとロボットアる必要がありました︒
ＥｘＨＡＭは船外活ームを使って船外に取り付け︑回収することができるのが特長です︒
そのため︑〝気軽た︒
サンプルのサイズは ㎝× ㎝× ㎝
︵タイに〟宇宙曝露実験ができるようになりましプ ︶か ㎝× ㎝× ㎝︵タイプ ︶です︒
こ

SHIRAKAWA Masaki
ケージ・ドア白川 マウスの行動を観察するためのビデオ│ カメラもついていますね︒
カメラです︒ 週間くらいたつと尿などで観に﹁きぼう﹂に設置されたイタリアが開発します︒
これらの海外の実験装置と大きく異た実験装置で宇宙実験を行ったことがありなる特徴として︑ＪＡＸＡの実験装置は︑動車のワイパーのようなものをつけ︑地上か察面が汚れて見えなくなってしまうので︑自には︑宇宙で重力のあり無しを同時に比較正確に見て︑
ヒトへの応用を考えていくためが環境変化にどのように対応しているかをの条 件を揃え体 重の増 加などの成 長のば

白川は何ですか︒

ね︒ 匹ずつケージに入れて飼育する理由│ なるほど︒いろいろな工夫があります

らのコマンドで掃除できるようにしています︒

することが重要なのです︒

生物実験装置︵ＡＱＨ︶をすでに開発して│ ＪＡＸＡは宇宙でメダカを飼う水棲
違うマウスを同時に飼育できる利点があるを詳 細に記 録できること︑性 別や系 統のう科 学 的なメリットや︑環 境 条 件や行 動と考えています︒
A Q H を 運 用 することによって 得されていますね︒

た︑動物を飼うためのノウハウがかなり生か│A Q Hでは餌をテープに貼りつけ︑テープ
白川分の餌を一体成型し︑バネで押して︑少しずクルーが作業する時間も省力化しました︒

きるよう軌道上の作業を細かく分析して︑の交 換︑給 水バルーンへの水 補 給 ︑フィルタれた後は︑ 週 間に 度︑餌カートリッジ

地上からもってきたマウスを飼育ケージに入白川

医薬品注入用のバッグを使っています︒風船と同じように収縮する力を使って水交換︑排泄物の回収を行うだけです︒

エピゲノム研究に大きな期待白川行う計画でしょうか︒│ この装置を使って︑どのような実験をールのようなものもつけてあります︒とにか化が起こるかを︑遺伝子レベルで網羅的に調

白川 ケージ内はファンによって上から下に│ 排泄物の回収はどのようにしますか︒

波 大 学 教 授の高 橋 智 先 生です︒雄のマウべます︒最 初の実 験の代 表 研 究 者は︑筑匹を米 国のドラゴン宇 宙 船で打ち上ス

約 日間 ︑﹁きぼう﹂で飼育します︒飼育げ︑ドラゴンがＩＳＳにドッキングしている

中はマウスの睡 眠や摂 食 行 動などを観 察

るかどうかも調べます︒宇宙環境によってエピ︱︱ どのような成果を期待していますか︒

ゲノムが変化したという報告はまだありませ白川 エピゲノムの変化は疾患と関係してします︒その後 ︑ドラゴンが地 球に帰 還す

系︑免 疫 系︑内 分 泌 系︑生 殖 器 系︑運 動

います︒宇宙でのマウス実験によって疾患にんが︑遺伝子の発現は変わりますから︑
エピゲ

器 系︑骨 系︑前 庭 系など各 臓 器を調べまノムも当然変化していると考えています︒

す︒組織の変化なども調べますが︑遺伝子結びつくエピゲノム情 報を蓄 積し︑宇 宙 飛をすぐに研 究 室に運び︑神 経 系︑循 環 器

発 現の増 減やエピゲノムの変 化を調べるのます︒再 生 医 療のゲノム研 究や高 齢 者の行 士のデータと比 較することなどにより︑断・治療法の実現に貢献できると考えていがん︑慢 性 疾 患 ︑ストレスなどの予 防・診ィクスといい︑医 学の分 野で非 常に注 目さ

骨減少︑筋萎縮 ︑めまいなどの予防にも役スの確 立や創 薬 等への貢 献 も考えられま立つでしょう︒また︑新たな疾 患モデルマウ
た変化を見たいわけですね︒

す︒国が進める戦略 的な研究開 発に貢献

うのは︑宇 宙 環 境によってこの働きに起き
白川 そうです︒さらに宇宙で飼育したマウ

できると考えています︒

収し︑ユーザーのお手っていますか︒

が惑星間空間を移動していないかを調査したり︑星間空間での有機物の進化を調べるといった実験もあります︒│ 材 料の曝 露 実 験をするというだ
けではないのですね︒
渡辺 企業の方々には︑時間とコストをかけずに先進的な宇宙実証をしていただきたいと考えていたのですが︑いざ公募をしてみたところと︑私たちが想像もしていな
かったようなテーマも出てきました︒
渡辺

ＥｘＨＡＭの号 機が今 年の夏︑験を 開 始しました︒

を開始予定です︒ 台のＥｘＨＡＭ上です︒そうすれば︑今秋から テーマの実験﹁こうのとり﹂５号機で打ち上がる予定で
今回は テーマの実験

毎年サンプルを入れ替えて実験を続けられ

月が行われています︒宇ます︒現在︑
ユーザーを募集中です︒

渡辺

日に実

│ 実験はもう始ま │ 今後はどうなりますか︒

元に戻します︒の他︑宇宙塵を捕獲して有機物や微生物

スの精子を介して︑その影響が次世代に伝われています︒エピゲノムの変 化を調べるといが大きな目的です︒の働きを制御している仕組みをエピジェネテ│ ゲノムの配列を変化させずに︑遺伝子るときに一緒に回収します︒回収したマウスの下にたまるようになっています︒

排泄物は無重力においても自動的にケージ風が流れるようにしてあります︒そのため︑

宇 宙に行ったマウスにどのような変く︑そのへんをいろいろ試行錯誤しました︒

だりするには足場がないと難しいので︑ハンドレいます︒無重力下で餌を食べたり︑水を飲んウスがこれを上げると水が出る仕組みになってを押し出します︒給水口には突起があり︑マ│ 給水はどうするのですか︒

つケージ内に出す方法にしてあります︒

そう思います︒効 率よく飼 育がでを動かして給餌しましたが︑今回は 週間

めに︑いろいろな実 験を繰り返しました︒

白 川 マウスを健 康な状 態で維 持するた難しさがあったのでしょうね︒

いますが︑マウスを飼育するには︑また別のらつきをなるべく抑えることができるとい

限られた匹 数の飼 育なので︑飼 育

飼育ケージにこめられた
様々な工夫に宇宙で飼育できる点があります︒生き物

無重力環境と人工重力環境の両方で同時

1

1

宙用材料の曝露実証

4

れを打ち上げて軌道上でＥｘＨＡＭに取り
ＨＡＭの上面に 個︑側面に 個を取り付付けます︒
タイプ のサンプルであれば︑
Ｅｘ

1

2

2

Mouse Habitat Unit : MHU

4
5

けることができます︒
サンプルはユーザーのご排泄物回収器

12

30

白川正輝
２

簡易曝露実験装置（ExHAM）
「きぼう」
船外取付け
可能位置
（ ）

１

飼育ケージ

1

タイプ1の搭載サンプ
ルは、上面に7個、側面に13個を搭載すること
ができます

26

観察窓

Exposed Experiment Handrail
Attachment
Mechanism

S

希望の期間︑
宇宙空間に曝露した後に回渡辺英幸

エンス実験が行われてきました。
今 年の夏、「こうのとり」5号 機で「きぼう」に運ばれる
小動物飼育装置MHUは、宇宙でのライフサインエンス
実験を、よりヒトに近いマウスで行うための装置です。
無重力環境と人工重力環境での影響を長期間にわたって厳密に比較できる、世界で初めての装置です。
臭気フィルタ日本実験棟ではこれまで細胞、微生物、植物、【小動物飼育装置】 「きぼう」
さらにはメダカやゼブラフィッシュを用いたライフサイ
飼育ケージの内部。
❶照明・カメラ ❷給餌口
❸給水口
（2個）

1

1

WATANABE Hideyuki

有人宇宙技術部門
有人宇宙技術センター
主任開発員

10

給餌器

G

2

2

13

LED照明・カメラ

6

10

2

温度センサ

【船外簡易取付機構 ExHAM】

6

20

1

7

5

6

10

給水器

12

30

軌 道 上でのマウスの 飼 育 。飼 育ケー
ジを6個ずつ「きぼう」の細胞実験装置（C B E F）の上段（無重力環境）と中段（人工重力環境）にセットして飼育する。

1

宇宙と地上
重力環境の違いが及ぼす生命への影響は？
宇宙船外の曝露実験をもっと気軽に！

きぼう」はNextフェーズへ！

を調べます︒

高エネルギーの宇宙線が大気中

く大型装置による長時間観測ができまれでもまだ空気の影響を受けるだけでな㎞くらいで観測してきました︒
しかし︑
そ

いので︑
これまでは気球を上げて︑高度

私たちは宇宙線そのものを観測したて地表に達します︒

このようにして︑多くの衝突を繰り返し

さらに衝突して新たな粒子をつくる︒

し︑新たな粒子をつくります︒
その粒子がに入ってくると︑
窒素や酸素などに衝突

鳥居るのでしょうか︒︱ なぜ︑宇宙から観測する必要があ

どのように宇宙空間を伝わってくるのかがどのようにして加速されるのか︑それが高い領域でそれらの粒子をとらえ︑粒子す︒
C A L E Tでは非常にエネルギーのきた電場によって粒子が加速されていま

いて高速で回転しています︒
そのためにで

果︑中心に残った天体です︒
磁場をもってられています︒
パルサーは超新星爆発の結パルサーも粒子を加速していると考え宇宙線として地球にやってくるのです︒

時のエネルギーによって粒子が加速され︑爆発を起こし衝撃波が発生します︒
その質量の大きな星は︑
その最後に超新星

は︑非常にエネルギーの高い宇宙線です︒

鳥居 私たちが研究の対象にしているの︱ ＣＡＬＥＴは何を調べる装置ですか︒

TORII Shoji

せん︒
大気にまったく影響されずに︑しか絶好の場所なのです︒
︒︱エネルギーが高い領域というのはどのくらいで︑その観測の意義は何でしょうか︒
粒子のエネルギーは﹁電子ボルト﹂という単位であらわします︒
私が申鳥居し上げているエネルギーの高い領域というのは︑ テラ︵兆︶電子ボルトよりも上の領域です︒
宇宙からは︑
それ以上のエネル

ギーを持つ宇宙線が飛んできていることはすでに知られていますが︑まだその詳細C A L E Tは︑
そのような高エネルギな様子は分かっていません︒

ー領域で宇宙線を直接かつ高精度に観測ができる世界で最初の装置です︒特に︑１テラ︵兆︶電子ボルトを越える電子
ところにある超新星残骸からのみ地球には︑
比較的最近に爆発し︑地球から近い到達できますが︑そのような候補となる
天体は つしかありません︒
このため︑そのような電子を精密に観測することができれば︑電子加速源である天体を世界で始めて直接的に決めることができます︒︒︱ ダークマター︵暗黒物質︶について
も︑何かわかるのではないかといわれていますね︒
鳥居 ダークマターは存在することはわ
かっていますが︑正体はわかっていません︒
非常に重いまだ未発見の素粒子が有力子同士が衝突し︑質量がほとんどエネルな候補と考えられています︒
その重い粒ギーに変わる﹁対消滅﹂という現象が起こると︑
高エネルギーの素粒子が生まれて飛んできます︒
そのエネルギーが１テラ
理論的予測があります︒︵兆︶
電子ボルトくらいではないか︑という
CALETでそのような粒子をとらえ︱ ＣＡＬＥＴの開発で苦労した点はどこですか︒

有人宇宙技術部門
有人宇宙技術センター
CALETプロジェクトマネージャ㎝︑
重さ ㎏くらいの角柱を200という透明な結晶を使っています︒
長さ型カロリメータ﹂では︑タングステン酸鉛

及川 カロリメータの下段の﹁全吸収︱ ほかにもありますか︒

ため︑ノイズの影響を受けやすいのです︒

その光自体が非常に微弱なんです︒
そのし︑増幅してデジタル処理するのですが︑結晶が光ります︒
それを電気信号に変換

佐野 宇宙線が入ってくるとセンサーのるかも苦労しました︒

ればいけません︒
どうやってノイズを抑え

ネルギーまで︑高い精度で観測できなけ

カロリメータは高エネルギーから低いエ

サイズの制限もありました︒

いろいろディスカッションしました︒
重量やり上げていくか︒
メーカーの方も入れて時や宇宙環境で観測できる装置をつく術を生かしながら︑どうやって打ち上げてきました︒
そうした豊富な経験や技

気球を飛ばしたりして宇宙線を観測し究者の方々は︑
これまで高山に登ったり︑なミッションです︒鳥居先生をはじめ研いものを観測する︑
とてもチャレンジング

及川 これまで誰も観測したことのな

OIKAWA Koki

本近く︑縦横に重ねてあります︒
この結晶は︑そのままでは打ち上げの時の振動で割れてしまいます︒
そこで結晶ホル入して︑振動を吸収するようにしまし

ダーの四隅に細長いシリコンのゴムを挿佐野

結 晶 自 体も ︑つくるときに不純物が残ったり︑気泡が入ったりする︒
削って角柱にする︒とにかく時間がかか

きれいにできたものを大型の研磨機で︱﹁こうのとり﹂ 号機でＩＳＳに運

のです︒

るし︑
割れやすいので取り扱いが難しい「きぼう」だからこそ実現できる世界最先端の観測ミッション
び︑﹁きぼう﹂のロボットアームを地上から操 作して船 外 実 験プラットフォーム
番という先端にあるポートにに取り付けるのですね︒

度の視 野が取り付けます︒
ここですと︑先 生 方が及川
希 望している天 頂から得られます︒C A L E Tを人工衛星
陽 電 池パドルとか衛 星バスの機 能が必で打ち上げるとなると︑推進系とか太要になりますが︑船外実験プラットフォ
却 系はI S S 側から提 供されます︒

ームに設置すれば︑必要な電源系や冷観 測 装 置の開 発だけでミッションを行えるのが︑船外実験プラットフォームを及 川プロジェクトマネージャも利用するメリットですね︒
佐野
私も︑
ExHAMを担当する渡辺も︑﹁きぼう﹂の運用が始まり︑CALET﹁きぼう﹂を開発してきたメンバーです︒のような観測ミッションに使われるのは

やはり感慨深いものがあります︒
科学界に大きな影 響を与える成 果を出し︑ことを多くの方にわかっていただければ﹁きぼう﹂ではいろいろな成果が出ていると思っていますCALETが取り付けられる場所

た︒

5

6

国際宇宙ステーション
7

「きぼう」

9

及川幸揮

大気中に進入した高エネルギーの宇宙線は酸素や窒素などと衝突し、次々と新たな粒子をつくりながらシャワーとなって地上に降り注ぐ。高山や気球で宇宙線を観測しても、大気の影響を完全になくすことはできない。

大気中でシャワーになる
高エネルギー宇宙線

ることができれば︑
ダークマターについて非常SANO Tadahiko

1

45

佐野伊彦

32
下段：全吸収型カロリメータ（TASC）
タングステン酸鉛結晶シンチレータ（PWO）によりシャワーをすべて吸収し、シャワーの発達の様子や粒子のエネルギーを測定する。

軟ガンマ線モニタ（SGM） 硬X線モニタ（HXM）

入射した粒子の電荷を測定する。
上段：電荷測定器
（CHD）

鳥居祥二

も大規模な宇宙線観測を実現するには︑

中段：イメージングカロリメータ（IMC）

1mm角のファイバー7000本で、シャワーとなっていく粒子が飛来した方向を精密に測定する。

ガンマ線バーストモニタ（CGBM）CALETミッションのメイン検出器

CALET : CALorimetric Electron Telescopeに重要な知見が得られることになります︒

ダークマターの謎に迫る 【高エネルギー電子、ガンマ線観測装置 CALET】
高エネルギー宇宙線の起源＆メカニズムを解き明かし、「きぼう」日本実験棟の船外実験プラットフォームに取り付けられるCALETは、これまで観測されたことのない非常に高いエ
ネルギーの領域で宇宙線を直接観測し、宇宙の謎の解明に挑みます。
カロリメータ1

早稲田大学理工学術院
総合研究所教授35

3

質量の大きな星が最後に超新星爆発をおこしてできる。

超新星残骸
ダークマターの粒子同士が衝突し、そのほとんどがエネルギーに変わると、高エネルギーの電子と陽電子がつくられる。

CALorimetric Electron
Telescope「きぼう」
日本実験棟の船外実験プラットフォームに設置される。大気の影響を受けることなく、宇宙空間から長期間、高エネルギーの宇宙線を観測することができる。
CALETは米国、イタリアとの国際共同プロジェクト。

超新星爆発でできた高速で回転する天体。

きぼう」はNextフェーズへ！

﹁きぼう﹂の船外実験プラットフォームは陽電子

有人宇宙技術部門
有人宇宙技術センター
CALETプロジェクトチーム
ファンクションマネージャ
画像 : JAXA/NASA

宇宙線を加速する天体
ダークマター（暗黒物質）

宇宙からでなければ調べられない謎がある
パルサー
電子

「

「

きぼう」はNextフェーズへ！

ーズ宇宙船TMA
Mは︑ 月 日にバイコヌール宇宙基地から打ち上げけます。

られる予 定 です︒油 井 宇 宙 飛 行 士の測装置
（CALET）などの実験・観測装置の他、

油 井 亀 美 也 宇 宙 飛 行 士 を 乗せたソユ

進化する きぼう ︑
進化するISSで限界に挑戦！
まざまな科学実験が行われています︒油おり、「こうのとり」
もISSへの補給任務を続I S S長 期 滞 在は︑日本 人 宇 宙 飛 行

大西宇宙飛行士︑
金井宇宙飛行士と同
井宇宙飛行士が滞在中に計画されている

静電浮遊炉、高エネルギー電子・ガンマ線観

回 目 の 長 期 滞 在︒

じＮＡＳＡの2009年アスキャン
︵宇宙
実験には︑
生命科学分野では︑植物が重力す。I S Sは2 0 2 0 年までの運 用が決まって

士 としては 通 算

飛行士候補者︶
養成クラスの仲間です︒
を感じて応答する仕組みを解明する実「こうのとり」5号機には小動物飼育装置、宇宙環境を利用した実験︑ I S Sのソユーズ宇宙船での打ち上げの際︑油験︑線虫を用いた老化に関する実験︑
宇宙

ISSのパートナーから大きな信頼を得ていま

各 システムの運 用・維 持 管 理︑ロボッ

油 井 亀 美 也宇 宙 飛 行士︑いよいよISS長 期 滞 在へ

油井宇宙飛行士は大西卓哉宇宙飛井宇宙飛行士は左側の座席に座ります︒
放射線が細胞に与える影響を調べる実サービスも向上しています。

トアームの操作︑ISSにドッキング行 士 ︑金 井 宣 茂 宇 宙 飛 行 士とともに左座席の宇宙飛行士︵レフトシーター︶
験︑
物質・物理科学分野では︑噴射した水宇 宙 飛 行 士 として認 定されました ︒﹁きぼう﹂ではこうした基礎研究にとムで打ち上げた実 績から、N A S Aをはじめした 補 給 機の物 資の搬 入 出︑広 報イ

2009年︑ＪＡＸＡの宇宙飛行士候補は︑真ん中の席に座るソユーズ宇宙 船コマが微粒化する様子を調べる実験︑
表面張

不測の事態にはコマンダーに代わって宇宙船を操縦者に選ばれました︒
その後︑ＮＡＳＡでの訓

ンダー︵コノネンコ宇 宙 飛 行 士 ︶を補佐力によっておこるマランゴニ対流の実験︑
宇

日間をかけてＩＳＳにドッキングしていま
どまらず︑創薬を目指すタンパク質結晶

上げ直前に貨物を積載するレイトアクセス

取材 寺門和夫︵科学ジャーナリスト︶

練を経て2011年 月にＩＳＳ搭乗し︑不測の事態にはコマンダーに代 わって2012年 月にＩＳＳ第 次／第﹁きぼう﹂が完成し︑運用を開始したのした︒
しかし︑2013年からは打ち上げ

成長実験︑船外実験プラットフォームに続けてきました︒

は2009年 月です︒
﹁きぼう﹂運用
時間後にドッキングできるようになって設置した簡易曝露実験装置ＥｘＨＡＭの貨物を運べる上、これまですべてオンタイ

開 始 後に選 抜された油 井 宇 宙 飛 行 士
います︒
クルーも地上のチームも打ち上げ︵本号 ページ︶
による材料の宇宙環境で個余計に運べるようになりました。また打ち5「こうのとり」は大量の補給物資や大型らは︑日本の宇 宙 活 動にとって新 世 代
後忙しい時間が続きますが︑狭い宇宙船り」は重要な役目を果たします。

の宇宙飛行士といえます︒の耐久性評価など産業力強化や技術開密が保たれた補 給キャリア与 圧 部に積 載

内でクルーが長時間を過ごす必要はなく発をめざす実験も行われています︒
また︑でいらなくなった装置の廃棄でも、「こうのとなりました︒

宇宙利用促進に貢献する超小型衛星の放出も引き続き行われます︒
月に打ち上げられる宇宙ステーショ

3個を積んで大気圏に再突入します。ISS

物を運 ぶことができます 。5 号 機では、気ン補給機﹁こうのとり﹂ 号機によって︑8のが特長で、船内用、船外用 の 両 方 の 貨﹁きぼう﹂の利用は新たなフェーズへ

際 、IS Sの曝 露 部に設 置されていた装 置﹁きぼう﹂では︑宇宙環境を利用したさ

リア非与圧部という2つの貨物区画をもつ

油 井 宇 宙 飛 行 士と一緒に飛ぶクルー

多目的モジュール︶はトランクウィリティ「こうのとり」5 号 機はI S Sから分 離するは︑
ロシアのオレッグ・コノネンコ宇 宙 飛

置は疾病の研究や新薬の研究に活用されー・モジュールの前方側に移設されます︒

運びます。補給キャリア与圧部と補給キャ

行士 ︑ＮＡＳＡのチェル・リングリン宇宙ます︒
静電浮遊炉は材料を静電気で浮遊2017年ごろにはアメリカの商業宇在に向けた抱負を語っています︒宇宙環

量の水は、「こうのとり」
でしか輸送できません。

飛行士です︒
コノネンコ宇宙飛行士は今

すが︑
ユニティ・モジュールの地球側を つさせ︑2000℃という高温にまで加熱で宙船によるクルー輸送がはじまります︒
そ滞在ミッションに挑んでいます︒
長期の宇境利用の新しい時代へ進化を遂げるＩＳ

運ばれます。実験ラックのような大型装置や大「こうのとり」は最大6トンの貨物をISSに回が 回目の長期滞在になります︒
リン

目のドッキング個所とすることになりま
した︒
このため︑
現在ここに結合され︑物資きる装置で︑
工業的価値の高い材料の研のため︑ＩＳＳの先端にはＩＤＡ︵国際ドの保管などに使われているＰＭＭ︵恒久的究が行えます︒
ＣＡＬＥＴは高エネルギー

ッキングアダプター ︶が取り付けられま

油井宇宙飛行士は〝挑む〟をテーマに︑宙滞在が人間の体にどのような影響を与Ｓや﹁きぼう﹂が︑油井宇宙飛行士の活後にISSにドッキングの予定です。

グリン宇宙飛行士は油井宇宙飛行士︑

ページ︶︑
静電浮遊炉︑高エネルギー電子︑
ガンマ線 観測装置ＣＡＬＥＴ︵本号

宇宙線や暗黒物質を観測します︒
こうしす︒
さらに予備のドッキング個所がハーモ〜 ページ︶が運ばれます︒
小動物飼育装た実験・観測装置によって︑﹁きぼう﹂の利用

ニーの上部につくられる予定です︒

現在︑ＩＳＳに滞在中のアメリカのスコ﹁自分の限界や﹃きぼう ﹄
日本実験棟の実証試験が行われます︒

結合され︑将来の居住モジュールとしてのＡＭはトランクウィリティーの後方側にジュールＢＥＡＭも運ばれてきます︒
ＢＥ

アメリカ︑
ビゲロー社の空気膨張式モ

環境も新しいフェーズへと入っていきます︒

ＩＳＳ自体にも将来の宇宙探査に向けた動きが油井宇宙飛行士が長期滞在するＩＳ
Ｓ自体にも︑
将来に向けたいろいろな動き

ット・ケリー宇宙飛行士とロシアのミカエ

性能の限界に挑みたい﹂と︑
ＩＳＳ長期滞えるかを調べ︑
将来の月・小惑星・火星への躍の舞台となります︒

パック30個に入った合計600リットルの水も2

ル・コニエンコ宇宙飛行士は 年間の長期があります︒

減させるための実験などがあります︒

宙医学分野では長期滞在のリスクを低45

次 長 期 滞 在クルーに指 名され︑訓 練を

44

有人探査に向けた知見を得るためのものです︒
日本もこの研究に参加しています︒
油井宇宙飛行士が滞在中に︑モジュー
ルの移動なども行われ︑2011年のス
ペースシャトル退 役後初めて︑
ＩＳＳはその形態を変えます︒﹁こうのとり﹂やアメリカの商業貨物補給機︵ドラゴン︑
シグナス︶はハーモニ
ー・モジュールの地球側にドッキングしま

ソユーズ宇宙船はかつて打ち上げ後宇宙船を操縦する任務を負っています︒

7

23

﹁きぼう﹂
には小動物飼育装置
︵本号 〜

10

7

17

6

ベント など 多 岐 にわたる 作 業 に 取 り

画像 : JAXA/NASA/Bill Ingalls

89

よって8月16日に打ち上げられ、約1週間

25

スペースが増設され、標準輸送パックを12「こうのとり」
5号機で運ばれる水パック。

日本の多目的実験ラック2とNASAのギャレー

ラックも運ばれます。また、20リットル入りのロシアのガガーリン宇宙飛行士訓練センターでソユーズ宇宙船の操縦訓練を行う
油井宇宙飛行士

62

宇 宙ステーション補 給 機「こうのとり」

5 号 機（ H T V 5 ）はH -ⅡBロケット5 号 機に

「こうのとり」
5号機の補給キャリア与圧部。新たに標準輸送パック12個分の積載スペースが下部に増設
された。

5
7

6

「こうのとり」5号機は8月16日に打ち上げ
宇宙ステーション補給機「こうのとり」
5号機の全景画像 : JAXA/GCTC

7

4

1

組みます︒

ガガーリン宇宙飛行士訓練センターでソユーズ宇宙船の最終試験に臨む
第44次/第45次長期滞在クルー。左からアメリカのチェル・
リングリン宇宙飛行士、
ロシアのオレッグ・コノネンコ宇宙飛行士、そして油井宇宙飛行士。

陸

域観測技術衛星「だいち」とその後継機「だいち2号」のレーダが、南米、パラグア

イで進む森林伐採の様子をとらえました。左は「だいち」搭載のP A L S A Rによる2 0 0 7年の画像、右は「だいち2 号 」搭載の P A L S A R - 2による2014年の画像です。森林が伐採された場所は黒っぽく見えています。どちらも同じ領域を見ており、時間の経過とともに伐採面積が増えている場
所があることがわかります。
「だいち2号」は2 0 1 4年5月2 4日に打ち上げられました。同年6月2 7日に初画像を公開し、同年11月25日にデータの定常配布を開始しました。まだ全球の観測を終えていないため、南米大陸全体の画像では、
まだデータを取得していない場所
が黒く抜けています。
P A L S A RやP A L S A R - 2はLバンドという波

PALSAR2007

PALSAR-22014

長の長い電波を使った合成開口レーダです。
レー
ダには昼夜や天候を問わず観測できるという利点があります。またLバンドは、電波の一部が樹冠を透過して地面まで届くため、森林の状況を観測するのに適しています。
「だいち」のPALSARは、
ブ
ラジルでの森林違法伐採の監視に大きな貢献を果たしました。
PALSAR-2では観測に使える電波の種類がさらに増え、より多くの情報が得られるようになります。例えば、森林の種類や高さが判別できるため、
植林・間伐事業において樹種の分類や分布情報まで把握できるようになります。また、地球上の炭素量や森林のC O ₂ 吸収量がより高い精度で推定できるようになります。
大地を「精密検査」
し、暮らしの安全の確保、地球規模の環境問題の解決などをミッションの主な目的としている「だいち2号」
は、世界各地で進む森林
伐採や植生の変化を継続して観測していきます。

環境破壊の現状を宇宙からとらえる
宇宙から、広い範囲の様子を継続的に観測できる「だいち２号」は、森林の違法伐採を監視するためにも活用されています
11

陸域観測技術衛星2号「だいち2号」

能力が大幅に向上したLバンド合成開口レーダ
PALSAR-2を搭載しています。衛星本体下の白い部分がPALSAR-2のアンテナです。

10❺液体酸素予冷消費量を低減する第2段エンジン予冷系統❶

静止軌道
衛星フェアリング96❻無効推進薬量を低減する第2段エンジン・スロットリング機能て熱せられ︑タンク内で水素が蒸発していきます︒蒸発した水素は燃料として使えません︒
そこで︑タンクに入る熱量が少なくなるよ︳

月に第一期 水 循 環 変 動

うに断熱材を白く塗ることにしました︒
2012年の 号 機では︑通 常はオレンジ色の第段

観 測 衛 星﹁しずく﹂を打ち上げたＨ ⅡＡ

52

秒を超えています︒衛星の燃料は寿命に関秒くらいですが︑
Ｈ ︳ⅡＡでは1800m／

じめ海外のロケットの増速量は1500ｍ／れた成果を元に︑2014年得を行ったものでした︒
このフライトで得ら

実は︑
これはロングコーストの技 術データ取ったことに気がついた方もいたと思います︒

月に﹁はや係してきますから︑同じ静止衛星を打ち上の液 体 水 素タンク表 面の断 熱 材が白 色だ

21

ぶさ

安全保障 フロンティア
防災への挑戦﹂を打ち上げたＨ ︳ⅡＡの 号 機で12解 決し︑増 速 量を国 際 水 準にもっていかなの寿命が短くなってしまいます︒
この問題を能として適用されました︒

は︑白色の塗装が本格的に主ミッションの機
宇 宙 空 間で着 火を行うには︑直 前に液があります︒
ターボポンプの温度が高いと液体酸素でターボポンプを冷却しておく必要

そこで考えられたのが︑遠地点に到達するのは困難です︒

国際水準の静止衛星打ち上げ性能を目指すＨ ︳ⅡＡで静止衛星を打ち上げる場合 ︑体酸素が気化してしまい︑
エンジンに十分な分の 以下に低 減することができます ︒
トリクル予 冷はに必要な液体酸素の量をとにしました︒
これによって着火直前の冷却却する﹁トリクル予冷﹂という方法をとるこ

間に液体酸素を少しずつ使って連続的に冷す︒高度化プロジェクトでは︑
ロングコーストの液 体 酸 素を送り込めなくなってしまいま

段を切り離さず長時間の慣性るまで第飛行︵ロングコースト︶
を行い︑
遠地点で第

これまではロケットで衛 星を長い楕 円 形の段エンジンを再々着 火︵第

着火 ︶
して︑衛

静 止トランスファー軌 道に入れ分 離し︑地星を静止軌道により近い軌道に投入するという方法です︒

球から最も離れた遠 地 点で︑衛 星のエンジ
段は︑ンを噴 射して静 止 軌 道に入れるという方法をとっていました︒
ロケットの第衛星が行う増速の一部を第 段が担うこ時の方 法なら︑国 際 水 準の増 速 量を実 現で
段を約
2014年

月に陸域観測技術衛星﹁だ間にわたって宇宙空間を飛行させなければいち 号﹂を打ち上げた 号機において︑
だ

きます︒
しかし︑
それには第

静 止トランスファー軌 道に入れるために高分後に衛星から度 2 5 0㎞あたりで再 着 火し︑燃 焼を終えると︑打ち上げから約

1号分離後に技術データ取得を行い︑するためにも燃料を必要とするからです︒

るため︑
静止軌道投入の際︑軌道面を変更んでいると︑
液体水素タンクは太陽光によっることが必要です︒宇宙空間を 時間も飛ばなりません︒
まず︑
液体水素の蒸発を抑えを行うには︑推進剤を有効に活用しなけれンクの底部に保持しておく必要もあります︒

間︑少なくなった液体水素と液体酸素をタロケットが宇宙空間を慣性飛行している

❹
地球
第1段

❶

❷
❹

❺

す︒高度化プロジェクトでは︑
このリテンションていました︒
これを﹁リテンション﹂といいま

ドラジンを機体後方に噴射して保持を行っの角田宇宙センターで行われました︒

性能が確認されました︒
この試験はＪＡＸＡて真空チャンバーの中で燃焼試験が行われ︑有効活用し︑
機体後方から噴射することで行うことにしています︒
これによってヒドラジ
ンの消費量を抑えることができます︒
ロングコーストには︑その他の課 題もありました︒
時間もの間 ︑搭載機 器を正 常に作動とも行われました︒衝撃のレベルが大きいと︑衛星側にそのための対策が必要になるので︑︳

衛星打ち上げを受注する際には︑衝撃のレベの衝 撃レベルは約 4 0 0 0 Gで︑海 外の商

ルが低いことが重要です︒
Ｈ ⅡＡの分離時の力で瞬時に締結しているボルトを切断してす︒
日本のロケットは︑
これまで火工品︵火薬︶業 衛 星を搭 載することが出 来ませんでしんどん下がります︒
そこで︑ロングコースト中

分離していました︒
これにより瞬間的にエネル必要です︒太陽光が一方向にばかり当たってには︑衛星を太陽に対して垂直の姿勢にし︑ギーが解放されるため大きな衝撃が発生した︒
海外の多くのロケットでは2000Gく

太陽 光が入る方 向を一様制 御し︑更にこれらいで︑海 外の商業衛星を打ち上げていまをゆっくりと回転させる熱制御手法︵バーベます︒
そこで火工品を用いないラッチ式の装置

すし︑深宇宙を向いている方向は温度がど

キューロール︶がとられました︒搭載機器の温が開発されました︒
エネルギー解放をゆっくり行うことにより︑分離の衝撃を1000Gにまで低減しています︒

電池が開発されました︒
更に︑静止軌道の近を必要としない飛行安全管制用の高精度

高度化プロジェクトでは︑地上のレーダ局

地上のレーダ局を不要にくでエンジンの作動状況など機体のデータを

航 法センサも開 発しています︒
これによって老朽化したレーダ局の更新や維持の費用を力を絞って作動させる﹁スロットリング作動﹂

る誘導時間が確保できないため︑エンジンの推100%の推力作動の場合︑軌道に投入す遠 地 点 で 行 う 再 々 着 火 では 従 来 の術が反映されています︒

Ｈ ︳ⅡＡには︑
高度化によって開発された技

打ち上げる予定です︒打ち上げに使われるト社から衛星の打上げを受注し︑本年度にを行っている三菱重工業は︑
カナダのテレサッ

Ｈ ︳ⅡＡロケットの打上輸送サービス事業削減することができます︒

推力で作動するか︑
実物大のエンジンを用いを行います︒
推力を絞ってエンジンが正常に低再々着火の性能を確認

能な高性能アンテナも開発されています︒

取得するため︑
36000㎞でも通信が可の打上げ環境に耐える大型のリチウムイオン

電子機器の電源を確保するために︑ロケット

また︑ 時間も宇宙空間で飛行する間︑います︒

度環境を従来と同等に保つことに成功していると︑その部分の温度が上昇してしまいま

させるためには︑機器の温度環境の制御も衛星を分離する際の衝撃を低減するこを長時間の慣性飛行中に蒸発した水素を

5

衛星分離時の衝撃を世界最小レベルに

このために︑
従来は姿勢制御システム用のヒ

静 止 軌 道に投 入するために必 要な﹁ 静ションの機能として適用されました︒

ぶさ２﹂の打ち上げにおいて︑本格的に主ミッ性能が確認されました︒
この機能も︑﹁はや

いち

5

止衛星の打ち上げ性能の向上でした︒

ければ︑海外の衛星を打ち上げる注文をと

26

高 度 化プロジェクトの最 大の課 題は︑静2なりません︒
高度化プロジェクトではそのための課題に取り組んでいます︒

推進剤を有効活用してロングコーストを実現

24

切り離されます︒
ところがこの方法では︑赤道付近から打ロングコーストを行い︑遠地点で再々着火

ち上げるアリアン と比べて︑静止軌道に投まいます︒
種子島から打ち上げた静止トラン入する際に衛星の燃料をより多く使ってし

5

3

2

2

止化増速量﹂で比較すると︑アリアン をは高度化による
静止トランスファー軌道
第2段

産業振興
3

スファー軌道は赤道面から .5度傾いてい

5

2

30
28

2

2

2

2
5

遠地点

❸
❸

5

遠地点で再々着火を行う
H-ⅡAロケットの第2段（CG）❷①近地点で第2段に再着火して増速する。
②第2段と衛星を分離せず、
ロングコーストを行う。
③遠地点で第2段エンジン
を再々着火して増速。衛星を分 離して 静 止トランス
ファー軌道に投入する。
④遠地点で衛星が増速。静止軌道に入る。
高度化による静止トランス
ファー軌道の赤道面に対す
る傾きは20度になる。
近地点

遠地点
地球
近地点

＜長秒時慣性航行機能の獲得＞❸液体水素蒸発量を低減する液体水素タンク 遮熱コーティング

5

静止軌道

❻

❸
＜飛行安全システム追尾系の高度化＞❷地上レーダ局を不要とする機体搭載型飛行安全用航法センサ

げる場合でも︑
Ｈ ︳ⅡＡで打ち上げると衛星

高い信頼性を誇るＨ Ⅱ̶Ａ
改良を加え︑
世界で勝負！

＜ペイロード搭載環境の向上＞❶世界最高水準の衛星搭載衝撃環境を実現する衛星分離機構

2

高度化による静止衛星の軌道投入

H ーⅡAロケットは打ち上げ成功率 .4％という世界最高水準の信頼性をもつロケットです︒
H ーⅡAロケットは今後の多様な衛星打ち上げ需要へ対応し︑海外の衛星打上げも受注できるよう国際競争力を高めることも求められています︒こうした課題を解決するため︑基幹ロケット高度化プロジェクトではH ーⅡAの第 段に対する改良が行われています︒

現行のHⅡ-Aでの静止トランスファー軌道①近地点で第2段に再着火して増速、衛星を静止トラン
スファー軌道に投入する。
②第2段と衛星を分離する。
③遠地点で衛星が増速。静止軌道に入る。
静止トランスファー軌道は赤道面に対して28.5度傾いて
いる。

12
13

❶
第2段機体

❷
❹蒸発水素ガスを活用した推進薬リテンション・システム

取材 寺門和夫︵科学ジャーナリスト︶

現行のHⅡ-Aでの静止衛星の軌道投入

安全保障
防災
産業振興

フロンティアへの挑戦

精度と信頼性が高い衛星航法を実現する「高精度衛星航法技術」
航空機には、
ＧＰＳ衛星による衛星航法装置が搭載されています。
しかし電離圏の異常などによって、測位精度が低下する場合があります。
そこで、複雑化する航空経路を正確に飛行し、滑走路へ精密に着陸誘導するため、ＧＰＳと地上型衛星航法補強システムＧＢＡＳ、そして電波を使用しない機上航法装置ＩＮＳ（慣性航法装置）を組み合わせた「 高精度衛星航法技術 」を開発。ＧＰＳ信号の受信が困難な場合でも、
ＧＢ
ＡＳやＩＮＳと補強しあうことで、高精度な衛星航法の利用率を99％以上に向上させました。

D-NET機上ディスプレイ

神戸市の消防防災ヘリコプターに取り付けられたD-NET対応端末（写真左／提供：神戸市航空機動隊）と、
災害時に機内に持ち込めるD-NET対応端末
（写真右）

GPS衛星
電離圏

空港の交通量増大に対応する技術

D-NET

GPS補強信号

直線進入
曲線進入

騒音
後方乱気流
進入経路を柔軟に生成

低層風

2

無駄な待ち時間を減らして離着陸の間隔を短く「気象情報技術」

プラズマバブル

GPS信号

自動操縦による曲線進入でパイロットの負担も軽く「飛行軌道制御技術」
滑 走 路に対して直 線 進 入する場 合 、空 港にI L S（計器着陸システム）が設置されていれば、視界が悪くても自動着陸が可能です。
しかし、地理的条件や住宅 地への騒 音の低 減といった要 因により滑 走 路へ
曲 線で進 入する際は、パイロットが 肉 眼で滑 走 路を見て着 陸する目視 進 入が 取られます。そのため、視界不良の場合は欠航せざるをえません。
ＧＰＳだけでなく地上型衛星航法補強システムＧＢ
ＡＳを利用して衛星測位の精度を高め、曲線進路での自動 着 陸を可 能にする技 術が 、ＧＢＡＳを用いた「飛行軌道制御技術」です。

DREAMSプロジェクト成果レポート

2 0 3 0 年 に は ︑現 在 の お よ そ 倍 に な る と 試 算 さ れ ている
世 界の航 空 交 通 量 ︒
そ ん な 将 来の航 空 交 通 に 対 応 す る た め ︑
2 0 1 2 年 にス タ ー ト し た
J A X A の D R E A M S プロジェク ト が 終 了 ︑
今 年６月１日 に は 報 道 関 係 者 向 け の 成 果 報 告 会 も 開 催 さ れ ま し た ︒
D R E A M S プロジェク ト が 行った 次 世 代 の運 航 シ ステムについて の 研 究 開 発 を 紹 介 し ま す ︒

国土交通省﹁ＣＡＲＡＴＳ﹂と連携し５つの技術を研究開発

世界の航空交通量は︑日本を含むア2

ジア地 域を中心に著しく需 要が高まっ

20

年間で航空需要は 倍を超える︑と予測されています︒ており︑今後こうした中︑2003年にＩＣＡＯ︵国

際民間航空機関︶は︑次世代の航空交通管理技術︵ＡＴＭ︶を2025年まで実現することを目指し︑﹁グローバルＡＴＭ運用概念﹂を提唱︒アメリカでは﹁ＮｅｘｔＧ

日本では︑国土交通省によって2010

ｅｎ﹂︑ヨーロッパでは﹁ＳＥＳＡＲ﹂︑そして年 月に将来の航空交通システムに関す

上げられました︒

る長期ビジョン﹁ CARATS ﹂が立ち9増大する航空交通量 JAXA が取り組んだ5つの技術
Distributed and Revolutionarily Efficient Air-traffic Management System

15

ＤＲＥＡＭＳプロジェクトチームのプロ

ジェクトマネージャをつとめた ＪＡＸＡ

航空技術部門航空技術実証研究開発ユニットの越岡康 弘は︑次のように語﹁ あるＣＡＲＡＴＳ施策のうち︑Ｊ

5っています︒

ＡＸＡが貢 献できる つの技 術とひもためにつくったアルゴリズムは︑実 証・評づけを行い︑目標を定めました︒開発の価され︑プロジェクトは終了しました﹂

開発した技術は︑国際基準への提案

総 務 省 消 防 庁や気 象 庁などへ技 術 移やメーカーへの技術移転を推進︒すでに転し︑実用化に向けた取り組みも始まっています︒

ＤＲＥＡＭSプロジェクトの成果をさらに発展させていく

すべての目 標 を 達 成 して終 了 したＤＲＥＡＭＳプロジェクトですが︑この開発 技 術を社 会で生かすための計 画が︑すでに進んでいます︒﹁ＣＡＲＡＴＳ施策への支援・貢献を続けていくほか︑
ＩＣＡＯなど国際基準

規 格 団 体に向けた提 案や︑民 間 企 業へ

災・小型機運航技術のＤ ＮＥＴに関し−の技 術 移 転 も 行っていきます ︒また防2ては︑より効率的な災害救助活動を可能にするＤ ＮＥＴ ︵災害救助航空機

総合運用システム︶の研究開発を始めています︒成果のフォローアップを行なうとともに︑社会利用を促進させるため︑さらに発展させていく計画です﹂︵越岡︶

ＪＡＸＡはこのプロジェクトの成 果が世の中へ大きく羽ばたいていくことを︑目指しています︒−

46

空港の処理能力を増大させるには、離着陸の間隔を縮めることが有効です。
しかし、
それを妨
げているのが、旅客機後方に発生する後方乱気流。その影響を避けるため、先行機と後続機の離着陸間隔は、一律の規定が設けられています。
しかし実際には後方乱気流は、風などの気象条件によって消滅するまでの時間が変わるため、無駄な待ち時間が生じている場合があるのです。
そこで、気象条件や航空機の機種などに応じた後方乱気流の動きを予測し、安全な間隔を算出、効率的な離着陸を実現する技術を開発しました。
また航空機が空港に着陸する際には、滑走路上空の乱気流（低層風擾乱）が着陸やり直しの原因になっています。そこで、低層風擾乱の状態を高精度で予測、そのデータを空港の運航
支援者はウェブ上で視覚的に確認することができ、さらにパイロット向けに操縦席でも見られる
よう文字のみでも確認可能にした「 低層風擾乱アドバイザリーシステム（L O T A S）」
を開発。
L O T A Sの技術を適用し、気象庁と共同開発した「空港低層風情報（A L W I N）」は、気象庁によって実用化を展開、2016年度より成田空港での運用に向けて準備が進んでいます。

防災・小型機運行技術

救助活動の効率化を図る「D-NET」
東日本大震災の際、全国から被災地に、最大で1日300機のヘリコプターが集結し、救援活動を行いました。
しかし、災害対策本部や航空機との情報共有
は、無線通信や災害対策本部内にあるホワイトボードを用いたものであり、効率的な対応が困難になる可能性をはらんでいました。
そこでＪＡＸＡが開発したのが、
Ｄ-ＮＥＴ（災害救援航空機情報共有ネットワー
ク）です。航 空 機や災 害 対 策 本 部 等の間でやりとりされるデータの規格を統一
し、情報共有を迅速に遂行。最適な任務をすばやく割り当て、安全で効率的な救助活動を可能にします。
実証実験では、従来の方法と比較して、任務情報の伝達時間を約7割低減できることが確認されました。
Ｄ-ＮＥＴはメーカーへの技術移転による製品化が進められており、2014年4月には総務省消防庁に、
Ｄ-ＮＥＴ対応の「集中管理型消防防災ヘリコプター動態管理システム」
を導入。全国の消防防災ヘリにもＤ-ＮＥＴの技術が使われ始めています。

気象条件に合わせた経路で飛ぶから、騒音を広げない「低騒音運航技術」
航 空 交 通 量の増 加に伴い、空 港 周 辺の騒 音も懸 念されています。そこでＤＲＥＡＭＳプロジェクトが研究開発したのは、気温や風など気象が与える影響を考慮し、地上に伝わる騒音を予測、気象条件に合わせて飛行経路を工夫する「 低騒音運航技術 」です。着陸便を対象に、現状のままの状態と、交通量が1.5倍になった場合の騒音をシミュレ
ーションしました。その結 果 、低 騒 音 運 航 技 術が導 入されれば、交通量が1.5倍になった際も現在と同じ程度ということが確認されました。

向かい風の
グラフ情報

風向・風速の
数値情報

ALWINから送られた風情報
実運用中のコックピットの図
タイムリーに「ALWIN」
からの風情報を受け離着陸間隔を埋める操縦が可能になった。

越岡康弘

KOSHIOKA YasuhiroDREAMSプロジェクトチームのプロジェクトマネージャをつとめた
JAXA航空技術部門
航空技術実証研究開発ユニッ
ト
ユニッ
ト長

14

こちら JAXAの研究開発本部
研究開発
現場から
現場の

生

の 声を

お届け

次世代赤外線天文衛星 SPICA の 断熱放射冷却構造

ご長寿衛星

あけぼの TRMM

望遠鏡を丸ごと-265℃以下に冷やします
45cmほどの長さのパイプを組み合わせたトラス構造で望遠鏡を支える。

この望遠鏡に採用される新しい構造設計技術をご紹介します取材：山村紳一郎（サイエンスライター）

トラスパイプ（カットモデル）
試 作した
分離機構

分離機構動作前（打ち上げ時）分離機構動作後（軌道上）

衛星の表面には電気をよく通し︑帯電を観測を行うことを可能にしました︒
また︑は︑
当時はじめてのもので︑地球をとりまくオーロラ現 象の観測などを行う磁気防ぐ処理がほどこされており︑これら技術

放射線帯の中でも機器が壊れることなく

圏観測衛星﹁あけぼの﹂は︑１９８９年２

22

ふたつのベテラン衛星がついに現役引退へ！

月 日に打ち上げられました︒
以来︑
当

26
は後の衛星にも受け継がれています︒
特に磁気圏尾部観測衛星﹁ＧＥＯＴＡＩＬ﹂

初の目標寿命１年を大幅に超えた約年という長期にわたり観測業務を行ってきるのは︑
この﹁あけぼの﹂で培われた電磁が世界トップレベルの静穏な環境で観測で28

きましたが︑
２０１５年４月をもって運用適合性の技術が生かされているからです︒

11

を終了しました︒﹁あけぼの﹂打ち上げの８年 後 ︑
１９﹁ＴＲＭＭ﹂は︑
熱帯域の降雨観測と全地球規模の水・エネルギー循環のメカニ

月 日に打ち上げられた熱帯

降雨観測衛星﹁ＴＲＭＭ﹂も︑
設計寿命

17

９７年

ズムの解明を目的に︑日米が初めて共同で行った地球観測ミッションです︒衛星開の３年を遥かに超える 年と半年あまりの長期にわたり︑
熱帯・亜熱帯の降雨の発と運用はＮＡＳＡ︑搭載する降雨レー

着々と開発が進められています。

ダーと打ち上げは日本という役割分担

指し、日欧中心の国際協力ミッションとしてありますが、現実的な形が見えてきました」

観測を行い︑
２０１５年４月をもって運用す。「打ち上げに耐える強度の実証など課題もを終了しました︒

ドする「SPICA」は、2025年以降の打ち上げ目

で行われました︒と組み合わせ、世界最高の冷却性能を実現しま

人工衛星の寿命が普通数年であるこ

科学成果だけでなく技術面でも世界をリー

ＪＡＸＡが情報通信研究機構︵ＮＩＣ

らに日本が戦略的に開発してきた機械式冷凍機

Ｔ︶の協力を得て世界で初めて開発した衛ます」

運用期間がいかに長いものであるかがわか

ると、技術立国日本の大きな財産になると思い空間における断熱性能を効率的に高めます。さとを考えると︑﹁あけぼの﹂﹁ＴＲＭＭ﹂のど変えずに熱の伝わる長さを長くし、限られた星搭載降雨レーダーによって得られた高品

いノウハウが生まれています。波及効果を含めります︒

り返された構造とすることで外形寸法をほとん

質三次元降雨観測データは︑
気象予想の「製造過程をはじめ、素材や加工の面で新し

このふたつの衛星のはたしてきた役割に支えるカーボン素材のトラスパイプ。３重に折向上やハリケーンの進路予測の改善︑洪水・が必要な技術への応用も、期待されています。

地すべり等の予警報システムのデータなど実上でも、リニア新幹線など超伝導のために極低温新システムの要ともなりえるのが、望遠鏡をついて︑振り返ってみましょう︒

的チャレンジなんです」（水谷研究員・以下同）利用分野にも多大な貢献をはたしました︒

観測衛星に必要な技術要素を提供します。また地先進の技術と長期観測が次世代に繋ぐもの

使われたことがありません。非常に斬新で、技術計画︶
主衛星に搭載されている二周波降雨の技術ノウハウは、今後、SPICA以降の高精度

その成果は︑
現在のＧＰＭ︵全球降水観測「このような冷却システムがこれまで宇宙で﹁あけぼの﹂は﹁極域のオーロラ現象観

このような徹底した熱の遮断や微小振動低減

レーダー
︵ＤＰＲ︶
に生かされています︒

小振動を低減するという副次効果もあります」

する 新・宇宙用冷却システム を採用します。

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測﹂を長期間行うことによって︑オーロラす。バネを介することで、観測機器に伝わる微と-265℃（絶対温度で8K）以下の極低温に冷却

1

電子の生成機構について統計に裏打ちさた。SPICAでは冷却剤を用いず、望遠鏡を丸ご

長 期ミッションを終え ︑ついに現 役をネの材質や形状などには、独自の工夫がありまれた普遍的な結論を導き出しました︒
ま

ヘリウムなどの冷却剤を大量に搭載していまし退く﹁あけぼの﹂﹁ＴＲＭＭ﹂︒
これから「要求される機能を満たすため、切り離すバ

行 われるさまざまな衛 星ミッションにお「あかり」など従来の赤外線宇宙望遠鏡では、液体

年︶
の２周期以

離すだけで絶大な断熱効果があるのです。

周期約

すため、望遠鏡自体を冷却する必要があります。

太陽活 動︵

では、伝導熱の影響が非常に大きいので、切りこれまでの役割と意義についてご紹介します。

た︑
ヴァン・アレン帯︵放射線帯︶の観測をだけでなく、自らが発する赤外線のノイズを減らいても︑
このふたつの衛星のように︑観測発が進んでいます。絶対零度に近い宇宙の環境上にわたって行い︑太陽の状態の変動に伴のためには大気の影響を避けて宇宙空間に出る

データを 有 効に活 用 し ︑実 社 会の 中部にすき間を作る、バネを使った分離機構も開長期ミッションを終えたふたつのベテラン衛星の、

安全保障
防災

うヴァン・アレン帯の変動を明らかにすると

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解明には、高感度の赤外線観測が不可欠です。そ使命であると考えています︒「専門分野は複合材料構造の構造ヘルスモニ
タリングで、航空機などへの応用を研究していました」という水谷さん。
「科学研究に携わるメンバーとのコミュニケーシ
ョンをとりながら実際の衛星技術に結びつけてミッションを実現するあたりが、この仕事の醍醐味でもあります」

打ち上げ後に作動してトラスパイプの接合で一層役立てていくことが︑ＪＡＸＡの研究開発部門
第二研究ユニット
研究員

銀河の誕生や進化、あるいは惑星形成過程の﹁あけぼの﹂に使われた耐放射性技術

MIZUTANI Tadahito

分離機構ですき間をつくり、熱伝導をシャットアウトする

産業振興

いう重要な成果をあげてきました︒

水谷忠均

当初の目標寿命を大幅に超えた

フロンティアへの挑戦

リング状のバネ径の異なる３本の筒を 入れ子 状に接着した３重構造のトラスパイプ。微妙に直径が変化して、端だけでつながる。外側の薄いアルミ層は最外パイプと一体成型され、断熱効果をより高めている。

ム

磁気圏観測衛星「あけぼの」と、熱帯降雨観測衛星「ＴＲＭＭ」。

分離機構が動作することで2m mの隙間が発生する

３重構造のトラスパイプで、省スペースな高断熱構造を実現

リ

寿命を大きく超えて活躍した
ふたつの長寿衛星

軌道上のSPICAの予想図

多くの成果をあげた赤外線天文衛星「あかり」につづき、新次元の高感度赤外線観測を目指す宇宙望遠鏡「SPICA」。

ト

16

5

試験日

18

宇宙グッズを活かしてプロモーション。

NEWS

スペースドーム リニューアルオープン
010年7月にオープンした筑波宇宙センター

2 展示館スペースドームは、5年目の節目にあたり宇宙開発の姿をよりリアルに伝え理解

私たちビー・シー・シーは宇宙航空研究開発機構（JAXA）の普及啓蒙活動の一助として
宇宙グッズの開発、製造販売をしております。
子どもたちが宇宙や科学に夢や興味を抱くきっかけづくりに
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宇宙グッズをご提供いたします！
！

を深めて頂けるようリニューアルを致しました。
軌道を切り口としてロケットや衛星の宇宙空間での動きをリアルにイメージできる床面大型映像
オービタルビジョンや、2014年幕張での宇宙博での「きぼう」日本実験棟を新たに展示し、実物さらながらに体感できます。
内覧会では星出飛行士による記者向けの説明が行われました。

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国立研究開発法人
No.
宇宙航空研究開発機構機関誌

061

発行責任者●JAXA（国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構）
広報部長 上垣内茂樹
編集制作●株式会社ビー・シー・シー
2015年7月1日発行

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