ISSN 0285-2861

JAXA宇宙科学研究所

2022

News

3

No.492

国際宇宙ステーション
（ISS）
「きぼう」
の
静電浮遊炉ELFを用いて合成されたガラス「きぼう」に設置された、静電気（クーロン力）で試料を容器なしで保持することができる静電浮遊炉ELFをもちいて、
2 , 000℃以上の高融点の酸化物の液体の密度や粘性の測定が行われています。写真のガラスは地球のマントルの構成物質であるMgO-SiO 2 をELFを用いてガラス化させたものです。この物質はもともとガラスになりにくい性質がありま
すが、ELFを使うと容器がないことからガラスにすることが
できます。

1mm
The Forefront of Space Science

国際宇宙ステーション「きぼう」で
宇宙科学「ガラスのなぜ？」に迫る−宇宙実験と地上実験の協奏−最前線
国立研究開発法人 物質・材料研究機構 先端材料解析研究拠点 主席研究員 小原 真司（こはら しんじ）
2021 年 5 月 18 日のスイスのジュネーブにおける国連総会

す。密度がほぼ等しいこの 2 つの材料は、ともに、SiO 4 四面に て、2022 年 を 国 際ガラス年（International Year of Glass

体の頂点に位置する酸素（赤丸）を共有することによりネッ

2022）とすることが定められました[ 1 ]。国際ガラス年の構トワークを形成していますが、四面体のつながり方に大きな

想は 2018 年に横浜で開かれたガラスの国際会議で打ち出さ

差異があります。図のように、規則性があるのが結晶、規則れ、ガラスの科学と芸術と文化に関わる世界中の多くの人々性に乏しいのがガラスです。しかし、どのような物質でもガが、その実現に向けて努力を積み重ねてきました。世界79 ヶラスになるわけではなく、ガラスになる物質とならない物質

国から International Commission on Glass（ICG）に集まったがあります。ガラスへのなりやすさ（ガラス化）を示す指標

1 , 500 通を超える賛同書をもとに様々な活動が行われた結として「ガラス形成能」という用語を用いますが、この形成

果、今回の国連での採択に至りました。2022 年は、世界中

能は作製条件や組成に大きく依存し、一意的に決定できるもでガラスの過去、現在、そして未来を祝福するとともに様々のではありません。このため、物質各々のガラス形成能は経なイベントが開催される予定です。

験的に理解されているだけであり、多様なガラスの創製は、

ガラスは、ガラス容器、窓ガラス、光学レンズ、光ファイ多くが経験則や勘に頼って行われてきました。ガラス形成メ

バー等、我々の生活に欠かせない基盤材料です。その歴史はカニズムの解明は 21 世紀に入った現在でも、ガラス科学に

古く、紀元前 4 , 000 年以前の古代メソポタミアで使われていおけるチャレンジングな研究テーマと言えます。

たとされています。しかし、我々にとって身近な存在である

典型的なガラスは、原料を加熱して液体にした後、急冷ガラスについては、実は驚くほど、分かっていないことがた（冷却）することによって作製されています。ガラス化に伴くさんあります。

う密度の変化は、物質によって様々ですが、我々のグループ

図 1 に 典 型 的 な ガラス で あ る シリカ（SiO 2）ガラス（a）とが主として取り扱う酸化物系材料では、一般に密度は、結晶

SiO 2 結晶（α-クリストバライト、（b））の原子構造を示しま＞ガラス＞液体となります。一方で、液体が固化してガラス

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No.492

1

（a）

（a）

（b）

（b）

図 1：
（a）ガラス（シリカガラス）と（b）結晶（α-クリストバライト）の構造。
赤丸／酸素、青丸／シリコン。

図 2：宇宙用静電浮遊炉ELFの（a）模式図と（b）ISS「きぼう」での実験の様子。

になる（ガラス化の）際は、物質の粘性が急激に増大します。

することができます。一方、粘性は静電浮遊炉では電気を用したがって、ガラスになる前の液体の粘性、密度といった熱

いて液体を振動させることができるので、この振動の減衰時

物性を詳細に調査することが、材料のガラス化メカニズムの間を測定することで導出することができます。しかし、地上解明における鍵と言えます。言い換えれば、液体がガラス化においては、地球の重力を打ち消すために高電圧が必要で、する際に起こる密度、粘性の変化を理解することができれ放電を抑えるために実験は真空下で行う必要があり、酸化物

ば、これまで明らかになっていないガラス形成のメカニズムには不向きでした。

を解明できると期待されます。

2

これに対して、国際宇宙ステーションISS「きぼう」に設置

これまで我々は、液体を急冷することによって容易にガラした静電浮遊炉ELF（図２）[ 3 ]を用いて実験を行なう場合、ス化する物質とガラス化しにくい物質の原子配列や電子状態

微小重力下なので、高電圧は不要になります。よって、大気を、大型実験施設における放射光X線や中性子を使った実験

下での実験が可能となり、地上では測定が困難な酸化物液体と、スーパーコンピューターを使った計算機実験を組み合わの熱物性データを取得することが可能になります。我々は、せて調査してきました。しかし、急冷する前のガラス液体

このELFを用いてガラスにならない液体やガラスのなりやすは非常に高温で、熱物性の評価そのものが困難です。また、さ（ガラス形成能）が異なった酸化物液体の密度、粘性の計

1 , 500℃以上の高温液体は物理的に温度を上げて液体にする

測に取り組んでいます[ 4 ]。

ことはできても、①液体を保持する容器に制限がある、②融浮遊法の特徴として、容器と液体との界面が存在しないた

解や容器と液体との反応によって組成が変動してしまう、③めに、広い温度範囲で過冷却液体を実現できることが挙げら界面の存在によってガラスの結晶化（より熱力学的に安定なれます。図 3（a）にガラスにならない液体であるEr 2 O（酸化3結晶へ相転移する）が進行し、バルクガラスが得られない、

エルビウム、融点：2 , 413℃）の密度の温度依存性[ 3 ]を示し

等の問題がありました。

ます。非常に広い温度範囲で密度の温度依存性を計測できてそこで考案された方法が、液体試料を容器なしで浮遊するいます。図 3（b）に図 3（a）の密度を用いてコンピューターシ

「浮遊法[ 2 ]」です。浮遊法にはいくつかの種類がありますが、ミュレーションを行うことにより得られた構造モデル[ 3 ]を静電気（クーロン力）で液滴を浮遊させる静電浮遊法は、最示します。この液体にはOEr 4 クラスタがネットワークを形も真球に近い液体が得られるという特徴があります。液体を成して非常に酸素の充填率の高い構造が形成され、それが原真球として保持できれば、その画像から液体の体積を求める

因でこの液体がガラス化しないことが明らかになりました。

ことができ、重量を精密に評価することにより、密度を導出

MgO–SiO 2 組成については地球のマグマの構成物質としISASニュース

2022. 3

No.492

The Forefront of Space Science

（a）

（b）

図 3：
（a）ELFで測定されたEr 2 O 3 液体の密度の温度依存性[ 3 ]と（b）コン
ピューターシミュレーションから得られたEr 2 O 3 液体に存在するOEr 4 ネットワーク。ピンクの丸／酸素、青丸／エルビウム。

宇宙科学最前線（a）（b）

図 4：（a）大型放射光施設SPring- 8 に設置された放射光高エネルギー X線
回折実験用ガス浮遊炉と（b）米国オークリッジ国立研究所の中性子施設
SNSに設置された中性子回折実験用ガス浮遊炉。

て、MgSiO（輝石）とMg 2 SiO（かんらん石）
が挙げられます3
4

宇宙用のELFの開発には、地上用装置にはじまり、長い年が、ガラス形成能は前者（MgSiO 3）より、後者（Mg 2 SiO 4）が月と多額の予算が投入されて行われてきました。我々の試料低く、バルク状のMg 2 SiO 4 ガラスは無容器法を用いないと合は、2018 年 9 月にHTV- 7 によりISSに運ばれましたが、ソユー成することは不可能でした。最近、我々は、一連の酸化物ガズの事故による宇宙飛行士の不足等により、実験は何度も延ラスの粘性の温度依存性を計測することに世界で初めて成期となりました。本格的に実験が始まったのは、2020 年の功しています。表紙の写真はELFを用いて宇宙で合成された

秋からですが、当初は浮遊させることすら困難で、著者もMgO–SiO 2 ガラスを示します。

「密度 1 点でも測定するのが限界か？」と半ば諦めていましさらに我々は、ガラスおよび液体の原子配列や電子状態のた。しかし、根気よく装置の改良が行われてようやく目的を解明に向けて、大型放射光施設SPring- 8 でX線回折実験（図 4

達成することができました。ここに到達できたのはJAXAの（a））を、米国オークリッジ国立研究所で中性子回折実験（図ELF開発グループの地道な努力の賜であり、JAXAスタッフに4（b））を実施しています。これらの測定には、不活性ガス

はこの場を借りてお礼を申し上げます。また、米国での中性で試料を浮遊させるガス浮遊炉を用いています。前述のよう

子回折実験等、日本宇宙フォーラムからは予算の補助をいたに、液体の回折実験は難易度が高く、1 つの実験データからだいたことにもお礼を申し上げます。今後は、測定結果を論得られる情報も限定されていることから、重元素に敏感なX

文等で発信して行く予定です。

線と軽元素、とくに酸素に敏感な中性子の両方の実験データが必要となります。放射光X線はビームが絞れ、その強度も[ 1 ] https://iyog2022.jp

高いことから比較的容易に実験が行えました。一方、中性子[ 2 ] 尾原 幸治、水野 章敏、岡田 純平、小原 真司、石川 毅彦、放回折実験ではX線よりビームが絞れず、またその強度も低い

射光X線散乱と無容器浮遊法による液体の構造・物性研究, 放射光,ことから、S/N比の高いデータを取得することが困難でした。

33 , 112 − 119（2020）.

実際に、一度目の実験では満足のいくデータは取得できず、[ 3 ] H. Tamaru, C. Koyama, H. Saruwatari, Y. Nakamura, T. Ishikawa,

2 年の年月を経てようやく解析に耐えうるデータを取得でき

and T. Takada, Status of the electrostatic levitation furnace（ELF）in

ました。そして、第一原理分子動力学計算を駆使して、精密the ISS-KIBO. Microgravity Sci. Technol., 30 , 643 – 651（2018）.

なガラスと液体の原子構造および電子状態の取得に成功し、[ 4 ] 小山 千尋、小原真司、田原 周太、小野寺 陽平、石川 毅彦、

現在、結晶・ガラス・液体の原子配列と電子状態の解明に取

ガラスにならないEr 2 O 3 液体が持つ特異構造, 放射光, 34 , 30 − 36

り組んでいます。

（2021）.

ISASニュース

2022. 3

No.4923

ISAS 事 情
小型月着陸実証機SLIMとNASA深宇宙追跡網の適合性試験
小型月着陸実証機「SLIM」では、日本から非可視の時間帯での運用も想定しています。そのため、NASAジェット推進研究所の深宇宙追跡網ディープスペースネットワークを利用した通信を行うため、打ち上げに先立って適合性試験を行いました。
適合性試験では、SLIM着陸機
やその他に搭載された通信機とNASAのシステム及びその先にある相模原の管制システムと正しくやり取りができることの確認を行います。昨年 6月に着任し、これがJAXAで最初の出張となる筆者を含む 6
名は、COVID -19 オミクロン株
で各国の水際対策が強化され始めた昨年12月5日にNASAのテストサイトDTF- 21に乗り込
テストサイト に 乗 り 込 む 出 張メン
バー。その背中からは満足のいく結
み、同月18日までの 2 週間無果をこの適合性試験で得るまで帰ら事に帰国できるのかという不ないという、ミッション成功への覚
安と闘いながら適合性試験を悟を感じることができた。

行いました。今回の出張のサクセスクライテリアとしては、PCR検査をパスし全員出国・帰国できたことをもってミニマムサク
セス、適合性試験を無事終えられたことをもってフルサクセス、
SLIMプロジェクトの面白さをNASAの皆さんに宣伝できたことをもってエクストラサクセスといった感じでしょうか。
適合性試験の概略を述べますと、通信機及びそれを動作させるために必要な地上試験用機材を持ち込み、通信機をNASA側のシステムと有線にて接続した状態で信号のやり取りを行い、通信性能に問題がないこと、信号のフォーマットに齟齬がないことを確認しました。確認というとただの作業にも聞こえますが、この試験を通じて地上局側の設定を実際の通信機の特性に合ったものにしていくという意味も持ちますので一筋縄ではいきません。各メンバーの八面六臂の活躍により最終的には全ての試験
項目について満足のいく結果を得て、かつ 6 名全員健康というフ
ルサクセスな状態で帰国日を迎えることができました。他機関のエンジニアとの交流を通じて、エクストラサクセスも達成できたと筆者は信じています（蛇足ですが、筆者は乗っていた飛行機でオミクロン株陽性者が発生したため帰国後隔離され、クリスマ
スをパイプ椅子に座りながら過ごしました）。
（宇佐美 尚人）

リュウグウ試料カタログ公開、研究公募開始
今年 1月より、リュウグウ試料データベースをWebカタログとして公開しています。JAXAキュレーション設備にて、探査機「はやぶさ 2」が持ち帰った試料を初期記載＊1 した成果を一覧にしたものです。試料写真もたくさん掲載しており、眺めるだけでも楽しいものです（リュウグウは本当に黒かった！）。広く世間
一般の方にもご覧になっていただき、リュウグウを始めとする様々な太陽系小天体の姿に想いを馳せる一助になれば幸いです。
カタログのトップページの一覧をご覧になっていただくと、
name欄に、A 0001やA 0002という記号が表示されています。これは試料の名前です。AやCのアルファベットは、探査機「はやぶさ 2」が 2 回のタッチダウンによりサンプルキャッチャのA室とC室に回収した由来を示すものです。
「はやぶさ 2」帰還後、キュレーション施設ではサンプルキャッチャから試料を取出し、一粒ごとに小皿に取り分けて番号を付けています。カタログでは、検索や表の並べ替えなど、インタラクティブな操作が可能です。
面白そうな試料を探したり、お気に入り試料を並べたオリジナ
ルカタログを作成したりと、触って遊べるカタログを目指しています。また、カタログには試料サイズや重量を始め、可視・赤外光の反射率データ（FTIR＊2、MicrOmega＊3 など）など、研究活用可能な科学データも公開されています。
さて、JAXAキュレーションチームでは、リュウグウ試料の研究公募を開始しています。これは、国内外を問わず、主に惑星物質科学の研究者を対象とした呼びかけです。世界各国から研究提案を求め、科学技術の貢献に有望な提案に対し、リュウグ
ウ試料を提供します。今年 3 月から 4 月には多くの野心的な提案が集まることを期待しており、5 月に審査して 6 月から採択した提案に対して試料を配布する予定です。
（西村 征洋）リュウグウ試料データベース（Webカタログ）：
https://darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2/
リュウグウ試料研究公募システム：https://jaxa-ryugu-sample-ao.net/＊ 1 JAXAキュレーションチームが実施する、サンプルのカタログ化作業の際の予備的な分析を「初期記載」と呼ぶことにしています。
＊2 フーリエ変換赤外分光光度計（Fourier Transform Infrared Spectrometer）のこと。赤外線を照射し、その反射スペクトルを測定し、特定の波長での吸収から測定対象にふくまれる物質を特定する。
＊3 フランス宇宙天体物理学研究所が開発したハイパースペクトル顕微鏡。
「はやぶさ 2」着陸機MASCOTに搭載されていた測定機器とほぼ同型で、分析対象の可視･赤外反射スペクトルを高い空間分解能で測定し、サブmmの鉱物や有機物相を検出することができる。

webカタログ画面

4

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2022. 3

No.492

南極域でのスーパープレッシャー気球による大気重力波観測
大気重力波観測を目的としたスーパープレッシャー気球による飛翔実験LODEWAVE（LOng-Duration balloon Experimentof gravity WAVE over Antarctica）のため、南極昭和基地（南緯69.0度、東経39.6度）
より3機の気球が2022年1月6日、2月4日、6 日に放球されました。これは、国立極地研究所が中心となって実施する第 63 次南極地域観測隊の活動の一環として行われたもので、宇宙研からは新規に開発されたスーパープレッシャー
気球を提供しています。
大気重力波は、数千kmにわたって伝搬する大気の波動です。
地球全体の大気循環を駆動しており、その観測は気象・気候研
究やその予測のためにとても重要です。近年、この観測は人工衛星によっても可能になってきましたが、空間分解能が十分とはいえず、精密な観測が、スーパープレッシャー気球と大型大気レーダーによって行われています。南極では、2005年、2010
年と過去に2回のスーパープレッシャー気球によるキャンペー
ン観測がフランスを中心とする国際共同研究グループによって実施されており、2012 年からは南極昭和基地大型大気レーダー（PANSYレーダー：Program of the Antarctic Syowa MST/IS Radar）
が稼働するようになりました。前者は気球が空気塊と共に移動することを利用するもので、飛翔高度における水平断面を測定することができます。一方、後者は、地上から放射した電波の空気塊による散乱を観測するもので、基地上空の時間、高度断面が測定できます。両者は相補的な観測となっており、PANSY
レーダーとの同時観測による大気重力波の三次元的な理解が今「退職を迎えて」回の実験の目的でした。
スーパープレッシャー気球は、気球内にガスを密閉し、日照の有無にかかわらず、気球の体積を一定に保つことで、一定の高度を飛翔する気球です。気球内のガスは日照により高圧になるために耐圧性能が要求され、ガスを閉じ込め続けるために高い気密性が必要となります。このため、気球の皮膜に網をかぶせること
で耐圧性能を向上させ、皮膜を2 層 南極昭和基地 C ヘリポートでのにすることで気密性能を高めた気球 LODEWAVE 2 号機の放球（63 次隊撮影）。
を新規に開発し、今回の実験に利用しました。我が国では初めてのスーパープレッシャー気球による科学観測実験です。
放球された気球は、それぞれ 2 ～ 3日間にわたって飛翔し、水平浮遊高度18 kmにおける気圧、気温、飛翔位置の精密観測が実施された後、南極大陸上に降下しました。今回利用された気球の体積は186 m 3、搭載機器重量は 2 . 7 kgと、とても小さなシ
ステムであり、5 人ほどの少人数で放球、運用の一連のオペレーションを実施することができました。より長時間の飛翔が可能な気球を開発し、南極域上空の様々な場所を飛翔させ、気象デー
タを定常的に提供することで、より精度の高い気象・気候予測を実現させたいと考えています。
（斎藤 芳隆）

芳仲 敏成（よしなか としなり）

本年 3 月で、宇宙物理学研究系 北村 良実准教授、学際科学研究系 黒谷 明美准教授、宇宙飛翔工学研究系
石井 信明教授、森田 泰弘教授、堀 恵一教授、あきる野実験施設 芳仲 敏成主任開発研究員が、定年を迎えます。
本号では、芳仲さんにこれまでの仕事を振り返って頂きました。他の皆様には、今後別の機会に執筆をお願い
しております。お楽しみに。
（ISAS ニュース編集委員会）

1985 年 4 月に宇宙開発事業団（NASDA）に入社して 37 年経った。
「旧NASDA、NAL、ISASの 3 機関で様々な仕事をしてきた」と実感する。振り返ると、（1985 -1991 筑波、
浜松町）
人工衛星の音響試験、総合試験棟音響試験設備の概念検討や基本設計、きく6 号（ETS-VI）の熱構造系の開発に関わった。
（1991- 2012 筑波）
宇宙往還機の耐熱材料（主にC/C（Carbon/Carbon）材）の開発、
高温輻射率測定装置の導入やアーク風洞試験設備の改修に関わった。その経験を踏まえて耐熱材料の再突入環境下での現象について、東北大学、東京大学、九州大学、Stuttgart大学宇宙航行研究所（IRS）、イタリア宇宙航空研究所と一緒に実験し結果を評価した。IRSとの共同研究で 1 年間（1997 年）ドイツに滞在した。高温加
熱時にC/C材料の表面にSiO 2 被膜が形成されるが、その成長が重要なことが明らかになった。Excel VBAを独学してsource codeを書き、SiO 2 被膜の成長を数値計算した。
（2012 - 2015 調布）
低ソニックブーム設計概念実証（D-SEND）をはじめ航空技術部
門のProject等の安全・品質管理に関わり、現場の安全確保、不具合処置、安全審査資料作成支援を行った。福島第 1 原発近辺の空中での放射線計測に関わった
時（2013年11月）に浪江を訪れた。
2011 年 3 月11日そのままだった
イプシロンロケ ッ ト5 号 機 打 上 げのは忘れられない。
（JAXA デジタルアーカイブスより）（2015 - 2022 相模原）
固体ロケット（イプシロンロケット2 段Motor（M 35）、debris低減
技術実証等）、液体ロケット（再使用ロケット、N 2 O/エタノール推進ロケット等）の燃焼試験、人工衛星推進系スラスタ試験に関わった。計画立案、実験準備、推力校正と計測、試験設備の運転を行った。実験実施側と実験施設側の両方に所属している強みを生かせた。また、イプシロンロケットの打上では射場安全や警備をしたが、安全信頼性での経験を生かせた。
小学生の頃、内之浦での打上げのニュースを聞いてロケットにあこがれたが、実際に関われたのは社会人生活最後だった。まさかできるとは思っていなかったので幸運だった。入社してから、どんな仕事も選り好みせずに真摯に取り組んだ。その過程で得た経験が、思わぬ所で役立った。この姿勢が幸運につながったと思う。
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2022. 3

No.4925

東奔西走「観測ロケット2機」
太陽系科学研究系 准教授

浅村 和史（あさむら かずし）
観測ロケットは地球の超高層領域を直接探査する方法の1つです。観測時間は 10 ～ 15 分ほどで、長時間軌道上で翔び続けられる人工衛星に比べて短いものの、観測ロケッ
トならではの利点もあります。例えば、観測ロケットは打上げ場所をある程度選ぶことができ、ターゲットとする自然現象が発生しているタイミングを見計らって打上げを決（上）SS-520-3 号機観
測機器チームと滞在全般を助けていただ
いた極地研の松下さん（左端）。ニーオル
ソンで作ったかまくらと。

断できます。また、観測ロケットの水平方向の飛翔速度は
1 ～ 2 km/s程度以下と遅く、地球低軌道では 7 ～ 10 km/s
程度にもなる人工衛星に比べ、超高層空間の微細な構造をじっくり観測できます。
これまで観測機器を開発し、オーロラ現象や、地球から宇宙空間に向かう大気の流出現象の解明を目指した観測ロケット実験に参加してきました。そして、2021年度
冬季は 2 つの観測ロケット実験が重なりました。1つはSS-（左）ニーオルソンのオーロラ。

520 - 3 号機です。春に日本での噛み合わせ試験を終え、機材輸送を経て 10 月からノルウェー・スピッツベルゲン島
ニーオルソンでの作業が始まりました。輸送された機材が局です。SvalSatとJAXA双方の技術者で機器設置・設定と組み上げられ、ロケットになってゆく過程で観測機器の動動作確認のほか、打上げ当日の射場とのやり取りや流れを

作試験も行われ、データが機器担当の地上機材まで正常確認します。双方ともフレキシブルに対応し、打上げ準備に配信されるか、また、そのデータの中身は正常か、機器が整ってゆきました。

の動作は思った通りか、などを確認します。また、観測器

忙しい日々でしたが、ロケットが良い条件（電離圏、磁の清浄度維持のため、窒素ガスを観測器内に常時供給し気圏、太陽風など）で打ち上げられ、搭載機器も観測に成ました。窒素はガスボンベから供給するため、ボンベと観功し、感慨深いものとなりました。

測器をチューブでつなぎます。ところが、ロケット頭胴部

SS- 520 - 3 号機の後にはLAMPです。LAMPは日本から 4の移動やその他の作業で一時的にガス供給の中断を余儀台の搭載観測器を提供しているNASAの観測ロケットで、なくされる場合があり、そのタイミングでチューブとボン

明滅するオーロラ（脈動オーロラ）と宇宙から降りこむ超高

ベの処置が必要です。ロケットの動きとボンベ交換のタイ

エネルギー電子の関係の解明を目的としています。打上げ

ミングを気にする日々でした。一方で食事時間も気になりは 2022 年 2 〜 3 月期の予定で、12 月初めから米国バージます。ニーオルソンでは食堂で食事をとりますが、その時ニア州NASA Wallops Flight Facility（WFF）で噛み合わせ試間が決まっています。食事時間を逃してはいけません。ま験がありました。ここでは観測器とロケットシステム機器

た、集落にある売店は数日に一度、飛行機が来た時に数時との各種インターフェース試験や環境試験など打上げに向間しか開きません。売店の開店情報に敏感になる必要もあ

けた準備を行います。何か不具合があるとその場での対処ります。さらに、夕食の後にはジムに行って走り、サウナが求められるので緊張の期間でしたが、機械的にも電気的に入る、という日課もありました。この日課は数人で共有にも、また地上支援機器も順調に動作しました。途中、大しており、なかなか優先度の高いものでした。夜になると雪によるWFFの閉鎖などのアクシデントもありましたが、オーロラ活動も気になってきます。webで近くの全天カメ

噛み合わせ試験は 1 月中旬に終わり、機体と関連機器は射ラ画像などをチェックし、これは、と思ったら外に出る支場（アラスカ州・フェアバンクス市ポーカーフラット）に移度をして空を見上げます。ニーオルソンはオーロラ現象に動しました。

とってはかなり高緯度にあり、オーロラはそれほど見えな

2 月半ばからは射場での打上げ運用が始まります。半年

いのでは、と思っていました。ところが予想に反し、オー間のノルウェーとアメリカ長期滞在も終盤にさしかかってロラ爆発など躍動的なオーロラや紫色のオーロラなどが現

います。

れました。

6

2023 年にはスウェーデンで次世代型三次元大型大気打上げの 1週間ほど前には数日間だけ 100 kmほど南のロレーダー EISCAT- 3 Dが稼働を始めます。私たちはEISCAT-

ングイヤーベンに戻り、SvalSat局でのロケット追尾準備作

3 Dの視野内に観測ロケットを打ち上げるLAMP- 2 の検討を業もありました。SvalSatは多くの衛星を追尾する商業受信

進めています。

ISASニュース

2022. 3

No.492

宇宙科学の未来を
切
連載
り
拓
く

の集
団

― 科学衛星・探査機のことならおまかせください ―第 2 回

専門・基盤技術グループ

研開部門第一研究ユニット（第一技術領域）

軌道
航法誘導制御
部品
電源
データ処理
通信
環境
材料

軌道
航法誘導制御部品・電源
データ処理・通信（第二技術領域）
推進

協働研開部門第二研究ユニット

熱・流体

推進
熱
構造
機構・潤滑
未踏
ロボティクス

構造・機構・材料（基盤技術領域）
試験技術・設備開発／運用

（相模原）

（筑波）

専門・基盤技術グループの構成。各技術分野で研開部門と協働しており、特に相模原の研開部門とは日々一体的に活動している。各技術やプロジェクト支援の相談
は、グループ長や技術領域とりまとめ（福田・小川先生・伊藤さん）、各技術リーダ（本文参照）にお寄せ下さい。

り、フェーズが進んだ段階での技術的な“ 悩み事 ”なり、お気
軽にご相談下さい。
「宇宙機を思いのままに動かす」ための方

専門・基盤技術グループ（前半）

法を、一緒に考えていきたい思います。
部品グループ（技術リーダ：小林 大輔准教授）と電源グループ（同：豊田 裕之助教）は、共通事項が多いことから普段の活専門・基盤技術グループは、宇宙科学ミッションに必要な専動を共にしています。部品グループでは、研開部門や探査ハ

門技術の研究開発を組織的に推進するため、従来からこれをブ、外部の大学・企業と協働しながら、長期にわたる深宇宙担ってきた各サブシステムの教育職・一般職混成の専門家集

探査に堪える部品技術を宇宙科学固有の専門技術として獲得

団と、各種の試験技術や設備の開発・運用等を担当してきたするという、難しい課題に取り組んでいます。また、最先端の基盤技術グループを集約し、2021年 4 月に発足しました（図1）。

研究に携わることで磨いたセンスを駆使しながら、部品選定ガ

ここでは、2回に分けて、各分野（これも本稿ではグループとイドラインを用意したり、搭載部品をチェックすることでプロ呼びます）が研究開発部門等と協働でプロジェクト支援や研究

ジェクトを支援しています。深宇宙探査は、電源技術にも新し開発を実施している状況を紹介します。これらの活動を有機

い課題を突き付け続けます。15年ほど前、宇宙研は金星や水的な人材育成の場として機能させることも、専門・基盤技術グ

星に探査機を送り込むため、高温・高照度に耐える太陽電池

ループの大きな狙いとなっています。

パネルの開発と、長期に渡るミッション期間中にバッテリの劣軌道グループ（技術リーダ：津田 雄一教授）は、ミッション

化を抑制する運用方法に取り組み、「あかつき」と「みお」に結立案の重要な要素の1つである軌道設計技術、軌道決定技術を実しました。そして今、深宇宙探査は外惑星に向かおうとして担っています。軌道設計は、ミッション立案の初期段階から重います。我々は、低照度・低温環境で力を発揮する太陽電池

要な役割を果たします。古典的な二体問題の解析から、N体問やバッテリの開発に注力しています。

題の特性を積極的に利用した軌道設計まで、様々な数値解析

データ処理・通信グループでは、宇宙機搭載システムから上のノウハウが必要です。軌道決定は、どのミッションでも必地上システムまで密に連携が取れた活動を実施しています。

要な基盤技術であり、通信・地上系システム・ネットワーク技

科学衛星・探査機では、プロジェクト毎の開発を最小にするた術・軌道力学など、これまた広範な知識やスキルが必要です。

め、標準部品・標準機能など様々な粒度で設計を再利用してこれまでの軌道関連の仕事は、抜群にskillfulな方々が個人商います。データ処理グループ（技術リーダ：松崎 恵一准教授）

店的に賄っていました。しかし、宇宙研のミッションも、地球

では、宇宙研が戦略をもって宇宙機システムを構築するための周回から月へ、地球重力圏境界へ、小惑星へ、外惑星衛星へ、

標準通信・データ処理のアーキテクチャを、JAXAの設計標準

遠方天体へと広がりを見せつつあり、チームとしての軌道解析として制定しました。また、このアーキテクチャに従った宇宙能力を磨き上げ、ミッションの可能性を広げていきます。
航法誘導制御グループ（技術リーダ：坂井 真一郎教授）は機を管制するソフトウェアを科学衛星運用データ利用ユニット（C-SODA）と連携して維持・開発しています。さらに、近い未科学衛星の姿勢制御や探査機の航法誘導制御について、初期

来の科学衛星・探査機にむけ、衛星シミュレータを簡便に構築

段階のミッション検討から、プロジェクト段階での開発まで、するための技術や、搭載ネットワーク技術の研究も行っていま

様々な形で支援して来ました。
「ひので」や「はやぶさ」
以前から、す。通信グループ（技術リーダ：冨木 淳史准教授）では、増え

「ひさき」
、
「あらせ」
、現在開発中のSLIMまで、実際の現場で活続けるサイエンスデータとミッション自由度拡大の両立を目指

躍しています。姿勢制御・航法誘導制御はミッション自体と密し、通信機の究極的小型化高信頼化、送信電力の増大化のた接な関係があり、ミッションの検討・推進から切り離せないこ

めの新しい半導体プロセスの採用、地上系システムへのソフトとがほとんどです。これまでは、グループとして動く仕組みがウェア無線技術の融合、といった3つの柱を中心にJAXA横断的十分整っておらず、姿勢制御や航法誘導制御について相談しな研究開発体制の構築を進めています。これらの技術により、たくても、どこに・誰に相談したら良いか、少し分かり難いと宇宙開発の低コスト化に大きく寄与することができます。

ころがありました。今後は、ミッション初期検討でのご相談な

福田 盛介（ふくだ せいすけ）

ISASニュース

2022. 3

No.4927

宇宙・夢・人S p a c e

H u m a n

D r e a m

宇宙物理学研究系 特任教授

田代信（たしろ まこと）

1963 年、福岡県生まれ。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。博士（理学）。東京大学大学院理学系研究科助手、埼玉大学理学部助教授などを経て、2007 年より埼玉大学理工学研究科教授。2017 年より宇宙科学研究所特任教授を併任。

ブラックホールをX線で見たい
ASTRO-H が残した宿題に答えるに、物が落ちるのを見ると、「おおっ！ 重力だ」と思う。自分のいる世界が今までとは違って見える感覚が好きです。新しい科

──X線分光撮像衛星XRISM（クリズム）プロジェクトのPI（研究

学に触れたときも、同じ感覚を覚えます。

主宰者）をされています。XRISMは、X線天文衛星ASTRO-H（ひ──なぜX線天文学の道に？

とみ）の代替機ですね。

大きなきっかけは、小学生のころに見ていた『宇宙戦艦ヤマト』

ASTRO-Hが2016年2月に打ち上げられ、X線マイクロカロリメーの波動エンジンです。超光速でワープできる波動エンジンってタから送られてきたスペクトルを見た瞬間、ものすごい衝撃を受

すごいなと思う一方で、本当は相対性理論というものがあり、光けました。私は長い間X線天文衛星に携わり、さまざまなX線ス

速より速く移動することはできないということを知りました。しペクトルを見てきましたが、それらとは全く違っていたのです。

かも、速く移動すると、早く年を取るという。そんな不思議なこ例えるなら、ブラウン管テレビと8Kテレビくらい違う。これからとがあるのかと、物理に興味を持ったのです。

新しいX線天文学の世界が始まる、と期待が膨らみました。しかし、打上げの翌月に異常が発生してしまったのです。
運用終了が決まったとき、ASTRO-Hが目指したサイエンスを
これで終わらせてはもったいない、絶対復活させなければならない、と思いました。国内外の研究者からもASTRO-Hの復活を

理学と工学が一体となって
──XRISMプロジェクトには、国内外 20 を超える大学が参加しています。
私が教授を務める埼玉大学の宇宙物理実験研究室も参加して望む声が上がり、さまざまな再発防止策を講じた上でXRISMプロ

います。自分たちの研究室で開発した装置が宇宙に行くというのジェクトが始まったのです。XRISMには、ASTRO-Hと同じX線反は、非常に楽しく、やりがいがあるものです。一方で、理学の世

射鏡とX線マイクロカロリメータ、
X線CCDカメラが搭載されます。

界で育ってきた私がPIになってあらためて感じたのは、理学と工──XRISMは、どのような謎の解明を目指しているのですか？

学はやり方や考え方が違うということ。理学の人は、最高の性能

銀河団が、どのようにできて、現在の姿になったか。元素が、のものを1つつくって新しい観測をする、ということを考えていどこでつくられ、どのように宇宙に散らばり再び集まるのか。そます。工学の人は、壊れず確実に動作しトラブルが起きたときにれらを明らかにすることが、XRISMの大きなテーマです。

リカバリーできるものをつくる、ということを考えています。

ASTRO-Hは、ペルセウス座銀河団中心部の高温プラズマの動もともと宇宙研には理学と工学が協力してプロジェクトを進めきを観測しています。その結果は、私の予想とは違っていましるという文化がありますが、XRISMではさらに意識してコミュニた。私たちが考えていた銀河団の進化のシナリオは間違っていケーションを密に取りながら一体となって進めることを重視してたのかもしれない、という事態になっています。しかしASTRO-H

います。その重要性は、ASTRO-Hの反省からあらためて学んだこは1つの銀河団しか観測できなかったため、それが特殊な例なのとでもあります。今は 2022 年度に予定している打上げに向けて、か、普遍的なのかが分かりません。XRISMではたくさんの銀河団

みんな、気合いが入っています。

を観測して、ASTRO-Hが残した宿題の答えを出したいと思ってい──今後、観測したい天体はありますか？

ます。

ブラックホールです。ブラックホールは、私が物理の世界にきっかけは波動エンジンと相対性理論

入るきっかけとなった相対性理論によって存在が予言された天体であり、その姿を見てみたいと、ずっと思ってきました。ブ── 子どものころは、どういうことに興味がありましたか？

ラックホールの姿を最初に捉えるのはX線だと信じていたのです『鉄腕アトム』のお茶の水博士を見て、博士と呼ばれる人がいが、2019 年に電波望遠鏡で先に撮影されてしまい、あれっ!? とるんだ、かっこいいな、と思っていました。幼稚園児のころで思っているところです。しかし、ブラックホールにぎりぎります。SFが好きで、小学生のころは学級文庫にあったアイザック・で近づいた物質は超高温に熱せられてX線を出すので、ブラック

アシモフやアーサー・C・クラークなど、子ども向けのSFを片っホールに最も近い場所の情報を届けてくれるのはX線のはずで端から読んでいました。SFの魅力は、やはりセンス・オブ・ワン

す。X線でブラックホールに肉薄し、その姿をぜひ見たいと思っダーです。例えば、スペースコロニーが登場するSFを読んだ後ています。

ISASニュース

編集後記
今月も国際色豊かな宇宙研の活動をお伝えします。宇宙科学最前
線に、「世界中の多くの人々がその実現に向けて努力を積み重ねてきました」とあります。人々の努力が無駄にならない世界であってほしいものです。世界が早く平穏な日々に戻ることを切に願います。
（坂東 信尚）ISASニュース

2022. 3

No.492

2022年3月号

ISSN 0285-2861

発行／国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構
発行責任者／宇宙科学広報・普及主幹
藤本 正樹
編集責任者／ ISAS ニュース編集委員長 山村 一誠
デザイン制作協力／株式会社 アズディップ〒 252-5210 神奈川県相模原市中央区由野台 3-1-1

ISASニュースはインターネットでもご覧いただけます。▶https://www.isas.jaxa.jp/
8No.492

宇宙科学研究所

TEL: 042-759-8008