平成 28 年 7 ⽉ 1 ⽇
船井情報科学振興財団
2015 年度 FOS 奨学⽣ 鵜飼 貴也
Purdue University School of Aeronautics and Astronautics

海外大学院派遣留学

第 3 回報告書

昨年の 6 ⽉に留学⽣活が始まって以来、早くも 1 年以上が経過いたしました。厳冬は過ぎ去り、季節は巡り、強い陽射しと軽やかな⾵に彩られた夏がようやく訪れたところです。 今回は、 Purdue ⼤学での⽣活、学業、および研究活動と、いくつかの課外活動について報告いたします。

1. 宇宙に最も近い国
アメリカ合衆国は、その厖⼤な軍事・宇宙開発予算と豊富な⼈資源が故に、宇宙開発の最先鋒を担う国と⾔っても過⾔ではないでしょう。学業においてもそれはきっと正し
く、他所では決して経験することのできないような教育機会に巡り合うことができたと思います。
1-1.

時代の証⼈

2016 年 1 ⽉、春学期が始まりました。秋学期と同じく 3 科⽬、Introduction toProbability（STAT 516 Prof. Levine）、System of Systems（AAE 560 Prof. DeLaurentis）そして Spacecraft Engineering and Conceptual Mission Design（AAE 590 Prof. Saikia）を履修しました。現在の指導教官である Prof. DeLaurentis が担当する AAE 560 System of Systems
では、種々のプレーヤーが相互に影響しあって変化していく⼤規模システムをどのように理解していくか、その枠組みとなる理論や⼿法についてプロジェクトを通して学びました。 STAT 516 Introduction to Probability は、確率統計学の基礎になる種々の確率分布の理論背景を演習を通しながら学ぶというものでした。今後の⾃分の研究に必要な「不確実性」の概念の基礎になる考え⽅に触れることができました。これらの授業の内容は

私にとって真新しいことも多く、とてもよい刺激になりましたが、何にもまして「これがアメリカか！」と思ったのは、3 つ⽬の授業、AAE 590 Spacecraft Engineering andConceptual Mission Design でした。
この授業のシラバスには、「惑星探査ミッションの設計⽅法について、あらゆる観点から触れつつ、実際に探査ミッションをデザインするプロジェクトをグループで⾏う」と書いてありました。新任の Assistant Professor が今年から新たに始める授業で、その触れ込みから⼤きな期待をもって履修登録をしたことをよく覚えています。アメリカに帰国した⽇の午後にちょうどこの授業の初回がありました。⾶⾏機とバスでの移動疲れが溜まっている中、眠たい⽬をこすって教室に⼊ると、すでに教室は学⽣たちで埋まっていました。かろうじて最前列の中央よりの席が空いていたのでそこに座って待っていると、授業の講師が数分遅れで⼊ってきました。彼は⾒た⽬通りインド英語を喋り、軽く挨拶をした後に授業が始まりました。宇宙機設計の概要、これから何を学んでいくか、そういったことを⼀通りざっと話し終えると、「今⽇は特別講師が代わりに授業をする」と⾔って教室を出て⾏ってしまいました。シラバスにも、この授業では NASA などから特別講師をゲストとして招聘することがあると書いてあり、それもまたこの授業の⽬⽟でした。早速現場で実際に働いている⼈の話が聞けるのだと胸を躍らせて待っていた時、「その⼈」は教室に⼊ってきました。数⼈の学⽣と講師に誘導されて教室に⼊ってきた
彼は、ちょうど私の席の前に置かれた椅⼦に座りました。T シャツとサスペンダーにジーンズというラフな服装に、外の⾵景を染め上げた雪のように⽩い髭と髪。その⾒た⽬通りに⽼成しつつも、教室全体に響き渡る、まるで遠雷のような声で、こう⾔い放ったのです。
I’m “Buzz Aldrin”.
こうして、世界で 2 番⽬に⽉に⽴った男による特別授業が始まりました。
Buzz が⼊ってきた時、少しざわついていた教室は⽔を打ったように静まりました。
緊張と興奮と、今にも抑えきれないような昂ぶる感情のまま彼の話に聞き⼊りました。
彼が話したことはたった⼀つ、「⼈類はどうやって⽕星に移住するべきか」。現在の宇宙開発の問題点を明らかにしつつ、彼⾃⾝が発案した”Mars Cycler”というアイデアを中⼼に 1 時間ほど話していました。Cycler とは、地球と⽕星の間を回り続けて定期的に物資や⼈を運搬する「シャトルバス」のような宇宙機です。⽼いてなお快活に喋り、常に宇宙開発の発展のために何ができるか考え続け、そして次の世代に投資をしていく。そんな元宇宙⾶⾏⼠の岩のような⾝体と熱のこもった語り⼝に、ただただ痺れるばかりでした。

Buzz Aldrin は 1969 年 7 ⽉ 20 ⽇、アポロ 11 号の着陸船で Neil Armstrong とともに⽉の静かの海に降り⽴ちました。Neil との経歴の差と、Buzz ⾃⾝がパイロットであったことから、⼈類史上最初の⽉への⼀歩は Neil に譲ることになってしまいました。そのことが尾を引き、Neil とはその後も因縁のようなものが残ってしまったと⾔われています。
そんな彼が、Neil の⺟校である Purdue ⼤学で、今後の宇宙開発を担うかもしれない学⽣たちを前に熱弁を振るっていると考えると、何か胸にこみ上げてくるものがあります。
宇宙⾶⾏⼠を⽬指している⾃分としては、「アメリカに来てよかった」と⼼から思える瞬間の⼀つでした。

Buzz Aldrin（中央）との記念撮影
1-2.

アレクサンドロスの夢

春学期の AAE 590 Spacecraft Engineering and Conceptual Mission Design では、宇宙機を構成するサブシステムや軌道設計、ミッションのマネジメントのことなどを包括的に学習しました。最終課題のグループプロジェクトのテーマは、⽊星の衛星エウロパで⽣命探査活動を⾏えるローバーの設計。以前薬学部にいたころに得た分析機器の知識が、ローバーに積む科学ペイロードを選別する時に活きてきました。そうして春学期が終わると、さあいよいよ夏休み。授業から解放されて研究に集中できる⽇々が訪れる・・・はずでした。しかし、春学期の AAE 590 にはまだ続きがあったのです。3 週間で⼀気に宇宙探査ミッションをデザインする、AAE 590 Conceptual Space Mission Design という夏学期の集中講義が始まりました。
講師は引き続き Prof. Saikia が担当し、天王星探査ミッションをデザインせよという指令がチームに下りました。チームは全体で 19 ⼈。皆春学期の授業を受けており、かつCAD や軌道設計など何かしらのスキルを持った⼈がほとんどでした。そんな中私が担当したのは、「ミッション全体のコスト推定」でした。これは、私⾃⾝の研究テーマの⼀部に「宇宙ミッションのアイデアを評価する枠組みを、全体のコストという観点から⾒直す」というものがあったので、私にとっては願ってもない役割だったのです。
NASA のミッション提案レポートは、基本的に各サブシステムやオペレーションにかかるコストを推定するソフトウェアを利⽤して作成されています。しかしそういったソフトウェアは完全に部外秘であり、NASA の外部には全く公開されていません。そこで私は、そういったミッション提案レポートのデータを再利⽤し、間接的にコストを推定できるような枠組みを提案しました。最終的に私がニューラルネットワークを⽤いて作成したコスト推定モデルは、ミッションに関わる 7 つの変数を元に、実際に⾏われたミッションのコストを数パーセントの誤差で推定することに成功しました。⾮線形なモデルなので個々の変数の影響を個別に評価することはできませんが、ミッションの設計の初期段階においては⼗分すぎる出来であったと講師からも評価していただけました。
3 週間毎⽇朝から晩まで作業する充実した⽇々は過ぎ、最終的なミッションデザインを報告する最終プレゼンテーションの⽇がやってきました。学科内の教授はもちろん、テレカンファレンスを利⽤して NASA JPL の実際にミッション設計を⾏っている⼈たちも招聘し、プレゼンテーションが始まりました。発表と質疑応答は不備なく進⾏し、19⼈の学⽣が 3 週間の夏休みをかけて取り組んだプロジェクトは、NASA の⼈たちから予想以上の好評価を得ての幕引きとなりました。
NASA の宇宙探査ミッションには、必ず何かしら名前が付いています。それも趣向を凝らしたものが多く、より記憶に残るよう洒落た名前をつけることが重要だと⾔われています。私たちのミッションには OCEANUS という名前がつきました。ギリシャ神話において、Oceanus は海洋神を意味します。そして Oceanus は地⺟神 Gaia と天空神Ouranos の息⼦でもあり、Gaia と Ouranos はそれぞれそのまま地球と天王星の名前の由来となっています。⼆つの惑星をつなぐ星の⼤海を渡る⾈の名として、ふさわしいネーミングではないでしょうか。

2. ⻩⾦の⼤陸
このアメリカ合衆国という⼤国は、学業以外でも様々な驚きと感動を与えてくれます。
厳しくも雄⼤な⾃然、広⼤な⼟地、それらを利⽤したアクティビティ。ここでは、留学⽣活を彩る⽇常と⾮⽇常に、少し⽬を向けてみたいと思います。
2-1.

試される⼤地Purdue ⼤学のあるアメリカ中⻄部およびその以北の地域は、冬になると厳しい寒さと豪雪に⾒舞われることで有名です。その寒さは時に⽕星を上回ることすらあるとかないとか。

出典：2015 年 1 ⽉ 8 ⽇

Mars Weather/Twitter

⼀部改変

上の図は、アメリカとカナダの寒さを⾵刺するジョークとして作成されました。現在⽕星地表探査を⾏っている Mars Science Laboratory (Curiosity ローバー)の収集したデータによると、ローバーのいる Gale クレーターよりも、上図の⽔⾊で⽰された地域の⽅が寒いというのです。私の住んでいる West Lafayette は上図の⾚い円で囲まれた場所にあるため、やはり⽕星より寒いみたいです。なんということでしょう。
実際今年の 1 ⽉と 2 ⽉には、これまで東京近郊で⽣活を送ってきた⾝としては初めてとなる寒さを経験しました。外気温が–18 °C のときに外に出ると、⿐⽔は本当に凍り、服にこぼしたホットコーヒーはその場で固まってしまいます。外には⼀切動物はいません。歩いている⼈もいません。これが⾳に聞くアメリカ中⻄部の寒さなのですね。

しかし、そんな厳しい冬も終わり、夏がやってきました。草⽊は彩りを取り戻し、家の周りにも動物が戻ってきました。⽞関の前では朝は⼩⿃、⽇中はリス、⼣刻から夜にかけて蛍が現れ、深夜になると兎が出没するようになります。冬は⽕星より寒いときもあるかもしれませんが、⽕星とは違いここには豊かな⽣命が確かに存在するのだと感じさせられます。
2-2.

⾒下ろした⼤地

その昔、この広⼤な⼤地を練り歩き駆け回り征服したヨーロッパ⼈の⼦孫たちは、ついに空をも征すようになりました。⼤変な時間のかかる陸路での移動に業を煮やしたのでしょう。イギリスの北部 Scarborough の地で、Sir George Cayley の⼿によって航空⼒学の基礎が築かれました。それは最終的にここアメリカで、Wright 兄弟の⼿によって、⾶⾏機として結実しました。（ちなみに三男 Wilbur Wright はこの Indiana 州、弟の Orville
Wright は隣の Ohio 州出⾝です。）彼ら兄弟がその⽣涯のほとんどを過ごした Ohio 州のDayton という街には、National Museum of the US Air Force という巨⼤な航空機博物館があり、Purdue からは 4 時間ほどで⾏けます。かつての⼤戦で⽇本を焼き払った B-29 も展⽰してあり、⽇本⼈としては⾮常に複雑な気分で展⽰を⾒て回りました。

National Museum of the US Air Force

世界最強の戦闘機 F-22 Raptor の前で

しかしここ Purdue ⼤学においては、⾶⾏機はもはや⾒たりただ乗せてもらうだけのものではなくなります。Purdue ⼤学にはすぐ隣接する形で⼩ぶりの空港があり、輸送機や Aviation Department の学⽣たちの訓練機がいつも⾶び交っています。そしてそこでは、私たち通常の学⽣や周辺に住む⼀般⼈も、同じように⼩型機の操縦訓練を受けることができるのです。私は昨年の 11 ⽉から、4 ⼈乗りの単発⾼翼機 Cessna 172P でトレーニングを始めました。間にかなりのギャップが開きましたが、この 6 ⽉で総計 25 時間ほどのフライトを終え、5 ⽉にはようやくソロフライトも承認されました。

Rochester County の某所上空より上の写真は、実際に⾃分が操縦する Cessna 172P のコックピットから撮影したものです。West Lafayette の空港からおよそ 90 km 離れた、Fulton という町の空港から帰還するときに撮影しました。⾼度 4500 ft ほどを漂う雲の合間を縫って、6000 ft の上空まで抜けた時の光景です。普段⾒上げる雲を、そして⾜をつけ⽇々を過ごす⼤地をこうして⾒下ろす時の感覚もまた、他では味わうことの難しい稀有な経験であると思います。
2-3.

登り詰めた⼤地かつて⻄の肥沃な⼤地と海岸を⽬指して歩を進めた開拓者たちにとって、シエラネバダ⼭脈の急峻な⼭嶺は最後の関⾨でした。そこはまた、ゴールドラッシュに開拓者精神を燃やす⻄洋⼈と原住⺠のインディアンたちとの⾎⽣臭い闘争の舞台の⼀つでもあります。そんなシエラネバダ⼭脈の⼀⾓であるヨセミテ渓⾕は、現在は豊かな⽣態系と壮⼤な⾃然の原⾵景に満ち溢れた国⽴公園となっています。この夏、私と同じようにアメリカの⼤学院に留学している東⼤時代からの友⼈たちと、このヨセミテ国⽴公園を観光してきました。

Yosemite Fall（739 m の⼤瀑布）の頂上にて渓⾕内のキャンプ地で⾃前のテントを張って 3 泊し、Yosemite Fall（上写真）やGlacier Point（かつて Theodore Roosevelt ⼤統領も登った地）を含む、幾つかのトレイルを踏破してきました。苦労の末に登り詰めた頂きで呷る、挽きたて・淹れたてのコーヒーは⾄福の味がしました。⽇本にも素晴らしい⼭や⾃然は多いですが、アウトドア⼤国アメリカの誇るいくつもの国⽴公園をめぐる旅は、今後もやめられそうにありません。
今も私がこうして変わらず充実した⽇々を送ることができているのは、船井情報科学振興財団から⽀援いただいている潤沢な奨学⾦のお陰です。この場をお借りして、ここに感謝申し上げます。ありがとうございます。これからも⽇々精進してまいります。
2016 年 7 ⽉

鵜飼