特別企画

エンジニアリングとは人間がものを創る行為である。学問とは真理をめぐる人間関係である。
後編（完全版）
宇宙科学研究所 宇宙飛翔工学研究系 教授
宇宙探査イノベーションハブ ハブ長

國中 均

４．電気ロケットの奮闘

粘性流方程式は電磁流のそれと類似性があるので、多くの流体研究者はプラズマに興味を抱いていた。栗日本で初めて電気ロケットの研究をされたのは、長７）

木先生は、当初層流から乱流への変化を研究されてい友信人先生である。先生から頂いた講義録 によると、

たが、谷先生や佐藤浩先生に「プラズマの方が若い人イオンエンジンやＭＰＤアークジェット、ＰＰＴを取の研究対象としてよろしいでしょう。
」 と薦められ、り扱われ、マイクロ波スラスター（図３）にて博士論

電磁プラズマ加速装置・ＭＰＤアークジェットの研究

文を取得された。しかし、正式な論文としての出版は開発を進められた。１９８０年「たんせい４号」衛星ほんの一握りで、この経緯を知る方は少ない。現在のに置ける１０Ｗ級スラスター、１９８３年スペースシ

宇宙研工学に蔓延する論文を書かない風潮は、それはャトル上の人工オーロラ実験ＳＥＰＡＣにて１００Ｗ

どうも長友先生に由来するらしい。その後、工藤勲氏(旧級スラスターと歩みを進めた。私は、１９８３年門下

電子技術総合研究所)、中村嘉宏氏（旧航空技術研究所）、生となり、１９８８年に助手として採用いただいた。

栗木先生と、多くの方々が刺激されて、各組織で電気その頃はより大型の推進器を目指し、１００万回パルロケットが芽吹く。長友先生の活躍は電気ロケットのス噴射といった地上作動試験に明け暮れて、１９９５みに留まらず、液酸液水ロケット・原子力ロケット・年のＳＦＵ衛星に置ける１ｋＷ級スラスター実証試験

太陽発電衛星・ＳＥＰＡＣ・ＳＦＵ・宇宙旅行・宇宙に辿り着いた。この技術開発で判明した事実は、ＭＰ農業など、次から次へと未来に向けた研究に着手し、Ｄアークジェットは１ＭＷを作動レンジとしており、多くの未来や目標を設定して同士と後輩を奮い立たせそれを１／１０００に圧縮し１ｋＷ級とするために、た。

わざわざコンデンサに電力を貯めこむ。その質量は無２）視できない規模であり、小型探査機の主推進としてはどうしても成立できない。時を同じくして、Ｍ̶Ｖロケットを完成させて、いよいよ地球周回を離れ深宇宙に進出しようという気運が高まる。Ｍ̶Ｖロケット規模といえども、地球周回に２ｔ、深宇宙にはたった５００ｋｇを投入する能力しかない。それでは、欧米ロに対峙するには非力を否めない。ロケットの大型化に頼らず、さらに到達距離を伸展させるには、探査機搭載推進器を高性能化するほかない。そこがまさに電気ロケットの出番なのだ。栗木先生はここに照準を合わせ、パルスでなく連続噴射型のスラスターとして、ＤＣアークジェットとイオンエンジンをラインナップさせることを目標とした。特にイオンエンジンに関して
図３ 生産研究所所報の表紙に掲載された、長友先生が日本で初めて８）作ったマイクロ波プラズマ推進器 。左手前から右奥に掛けて、マグネトロン・導波管・方向性結合器・スタブチュナ・真空窓・共振器・真空容器・拡散ポンプと並ぶ。

は、欧米とは技術的一線を画してマイクロ波放電による無電極化にて長寿命・高信頼を図るとともに、省力化のためにマイクロ波源１台でイオン源と中和器へ同ISAS ニュース	  No.418	  2016.1 特別企画（後編）完全版	 

1時に給電できないかと課題を出された。１９８９年にここに挙がる名前の面々は、栗木研の卒業生で、それ初めて試作した Yoshino１号エンジンは、実験室の小ぞれの組織・部署課で「はやぶさ」に貢献した。あるさな真空容器の中でプラズマ生成性能こそ低いものの、時、谷先生の１９６３年出版著述栗木先生の課題を見事に実証してみせた。翌年以降のの記述を発見した。

Yoshino２号、３号モデルは着実に性能を向上させてい・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・った。機器の研究開発と並行し、ミッション獲得を熱比推力を大幅に増す可能性は、化学反応を利用しない心に行った。当時宇宙研執行部の秋葉鐐二郎先生・松ロケット推進、いわゆる非化学ロケット推進に求める

尾弘毅先生は電気ロケットをＭロケットプログラムにほかにはないようである。〜中略〜。このような原理導入することに積極的であった。月重力異常による高に基づく非化学推進は、現在では試験または研究の段度低下を補償するために月探査機ＬＵＮＡＲ̶ＡへＤ階にあるものばかりである。

Ｃアークジェットを利用する案、火星探査機ＰＬＡＮ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

ＥＴ̶Ｂの巡航にイオンエンジンを応用する案、とい

実に５０年を要し世代を紡いで実用に到達し、日本のろいろ検討を行ったが、執行部の意図とは裏腹に実行

宇宙航空工学に貢献できたことに、感慨一入である。

１０）の最終章に、以下レベルとなると、質量・性能・信頼性・開発費の制約により、冷淡な扱いを受けた。次に俎上に登ったのは、ここに世界に先駆けて初めて、「地球〜小惑星往復探査」

小惑星探査機ＭＵＳＥＳ̶Ｃ。これに乗り遅れると一と「サンプルリターン観測法」が確立した。宇宙往復

生出番が無くなるとの切迫感から、背水の陣でここにミッションを終えて、図４に示すような order of挑戦する。これ以降の経緯は文献９を参照されたい。

magnitude の技術革新を主張したい。
「はやぶさ」以前
では、望遠鏡やレーダーしか小惑星の観測手段はなく、上杉邦憲先生と川口淳一郎先生のご指導でやっと完

その空間分解能は１００ｍがせいぜいであった。
「はや成したＭＵＳＥＳ̶Ｃ改め「はやぶさ」小惑星探査機ぶさ」がランデブーや着陸を果たした時、それは１ｍは、２００３年にＭ̶Ｖロケット５号機にて深宇宙にや１ｍｍに改善された。採取された小惑星試料は、顕投入され、紆余曲折を経て２０１０年地球帰還を果た微鏡を介して１μｍでその姿を現した。原子レベルのした。お世話になった先生方に報いることができて、分析は、オングストロームの精度に至る。両者とも赤イオンエンジンが間に合ってほんとに良かった。ＮＡ丸で囲む点に過ぎないが、図４の最左と最右の写真はＳＡ DeepSpece-1（１９９８年打ち上げ）やＥＳＡ隔世の技術差を示している。
「小惑星サンプルリターン」

SMART-1（２００３年打ち上げ）の電気ロケットによが有効な観測手法であることを世界に知らしめた。
「おる深宇宙動力航行に引けを取ることなく、日本の面目おすみ」の頃、米国にはるか遅れて後塵を拝していたが立ったと肩の荷が降りた思いである。長友先生からけれど、全領域とは言わないまでも「小惑星往復探査」

７）

は帰還運用中の頃であるが、以下の文章を頂いている 。という狭小だが新たな分野を「はやぶさ」にて開拓し・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・た。マイクロ波放電式イオンエンジンという日本独自Ｍロケット計画の将来計画サンプルリターン計画にイのイノベーションにより、世界最小の深宇宙打ち上げオンエンジンが採用されて、僕は試験用のタンクの設システムＭ̶Ｖロケットで、欧米ロに対抗できること置に協力した程度ですが、ここまで成長したことは嬉を示した。戦争という負の面を認めつつ敢えて申し上しくてたまりません。

げるなら、非力な栄や誉エンジンしか持たないゼロ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

戦・隼・紫電改でもって、２０００馬力の米国グラマ

栗木先生からは、カプセル着陸の翌日の日付で以下のンヘルキャット戦闘機に真っ向勝負を挑んだのだ。海お葉書をいただいた。

外の大型・高級車を向に回して日本の小型・軽自動車・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・で世界を席巻してきた。たとえ、周回遅れにされたと國中君、清水君、山田君、舟木君、西山君、飯田君、しても絶対に諦めない、別の見方をすれば先頭集団の堀内君前を走っているのだから。劣勢は次なる飛躍を誘発し、「はやぶさ」成功、おめでとう。みんな、よかった、後発は最新技術投入の好機である。このような「日本よかった。何はともあれお祝いまで。またゆっくりと。

発のイノベーション」でますます Game Change して２０１０年６月１４日 栗木恭一

世界の度肝を抜こうではないか。

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ば、日本は「日本独自のイノベーション」を駆使して米国の１／３の規模で小惑星サンプルリターンが実施できる能力と意欲があるのだ。

５．宇宙工学の精神

図４ 小惑星サンプルリターン観測法による測定分解能の飛躍的向上

２０１２年、山浦雄一執行役（現ＪＡＸＡ筆頭理事）からの半強制で、「はやぶさ２」プロジェクトマネージャを仰せつかった。予算獲得に窮する状況下で、且つ３年半という短納期の重責を鑑みれば、可能なら図５ 学問や技術開発・イノベーションのライフサイクルばお断りしたい心境であった。しかし、ここまで宇宙研が貫いてきた「日本発のイノベーション」方式を実践しなければならぬの一念で、なんとか期日に間に合学問や技術開発・イノベーションのライフサイクルって健全は探査機を深宇宙に投入することが叶った。

を図５のような「波」に例えてみたい。当初は夢の技

栗木先生が１９９５年、Ｈ２ロケット３号機打上に際術であったものが技術開発により事物として形になり、しＳＦＵ衛星責任者として立ち会われた同じ場所の種現場で実証され、使いこなされて汎用化して、そして子島宇宙センター総合指令棟にて、２０１４年に「は身の回りの普段のローテクに変わる。谷先生は層流乱やぶさ２」探査機主任としてＨ２Ａロケット２６号機流研究で大きな波を作られた。糸川先生は固体ロケッ打上に臨することができたのは、幸せ以外のなにものト技術で波を起こし、後進が大波に成長させた。長友でもない。初年度のイオンエンジンのノルマが手持ち

先生はたくさんの小波を興し、それに刺激された仲間無沙汰なほど良い軌道に投入してもらえた。５００ｋ

たちが液酸液水ロケット・電気ロケット・ＳＥＰＡＣ・ｇ「はやぶさ」とほぼ変わらない質量の６００ｋｇ「はＳＦＵを実現させ、その他の波も成長の最中だ。

やぶさ２」なのだから、Ｍ̶ＶロケットでなくＨ２Ａを持ってすれば、至極当たり前、当然といえば当然。

もちろん研究開発の全てが完成に漕ぎ着けられるとならば、もっと大きな深宇宙機が作れるかといえば、は限らないので、だからこそ期限内にその成果やそこ答えは否。次なる天井は開発コストである。３００億までの出来栄えを、論文や学会発表・試行などで世に円の範囲内で、これまでのヘリテージを温存しながら問わなければならない。あまりにも難しかったり、時どこまで射程を伸ばせるかが、今後の工夫のしどころ期尚早であったり、アプローチに誤りがあったりするだ。既に手中に収めた技術を持ってすれば、月は元よ

ならば、活動を中止して費用や設備や人材といった資り火星だって木星ですら射程範囲内だ。技術だけでは源を解放するべきだ。研究開発というものはたいへん足りない、それを駆使できる組織力と指導力、突破力楽しい仕事であるから、成果を外に示すことを避けて、を維持し続けなくてはならない。日本が切り開いた小

自己の趣味嗜好に走り、研究対象を自己の所有物か玩

惑星サンプルリターン観測法に、いよいよＮＡＳＡが具のしまう例が散見されるが、戒めなければならない乗り出してくる。
「はやぶさ」「はやぶさ２」を遥かに活動姿勢だ。研究者は、研究対象のライフサイクルを上回る、打上質量２ｔ、経費１０００億円という規模考えて適正な規模（費用・時間・人数）でアプローチ

で Ｏ Ｓ Ｉ Ｒ Ｉ Ｓ

Ｒ Ｅ ｘ (Origins, Spectral

することが重要である。一人の手のひらに乗らない規Interpretation, Resource Identification, Security,

模ならば、チームを作るあるいは世代を紡いだ計画にRegolith Explorer)が進出してくる。逆の言い方をすれしなくてはならないし、持続的に継続できるようなシ
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ナリオも必要になろう。終わり方も難しい。糸川先生を経験し学んだことは、一サブシシテムが他から突出は、「ロケット屋の仕事は、研究開発さえすませば、あして抜きん出ても無意味である。全サブシステムが協とはルーティン、サービスフライトからは手を引くべ調して、初めてシステム成立するのだ。サブシステム

５）きだ。
」 と述べておられる。
「波」をどうやって捕まのエゴを強要し、システム全体が崩壊して、誰の幸せえて、小波を大波にして乗りこなすか？１つにはセンだろうか？エゴがまかり通るような個人１人の手のひス、２つには熱意・執念・確信、３つに切磋琢磨だとらに乗る規模の研究ならば、仕事場を宇宙研に限るこ思う。

ともなく、もっと居心地のよい環境が他にあるように思う。宇宙研ならではの規模の仕事に、各々が専門性

流体力学の発展経緯や谷先生の業績から、科学史をを発揮して主体的に参加できることが大いなる魅力だ。

捉えようとされている東大総合文化科学科橋本毅彦先
１１）

生の論述からの抜粋を記載する。

百戦錬磨の敏腕な研究者だって、その課題の重要性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・や解決手法が直ぐ様に分かるわけではない。優秀な先工学者谷一郎と物理学者友近晋との研究者としての方生とめぐり逢い影響を受けて、多くの人と議論し、信針と研究上の目的の差異を見てとることができるよう頼の置ける仲間を得て、ライバルと切磋琢磨しながら、に思われる。物理学者は境界層とそこにおける層流と枝葉を切り落とし真理真髄を徐々に露わにさせるのだ。

乱流の振る舞いという謎に満ちた自然現象を理論的に規模が大きくなれば尚更一人だけでは進められず、多も実験的にも解明していくことにあくまでこだわる。

くの人達との共同作業となる。僕は、素晴らしい諸先工学者は自然現象の完全な解明にはこだわらず、ある生に巡り会い、先輩らの指導を受け、良き同僚に恵ま程度十分な物理学的解明がなされれば、その知見をもれ助けてもらい、後輩たちの献身的な尽力で、今までとにして一気に技術的な開発へと歩を進めていく。

生きながらえていることが、正にその証拠である。偶・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

然の出会いを見逃さず予想外のものを発見する感覚を「エンジニアリング・センス」とも言えるこの感覚が、セレンディピティー（serendipity）と言うことをごく必須だ。工学の真理は、実物としての実体化し、イノ最近栗木先生から教えて貰った。
（本稿第３章、「谷一ベーションを起こすことだ。小規模でも構わないので郎・糸川英夫の活躍を通して見る日本の航空宇宙工学実証して実力の片鱗を世に示し、一人でできないのなに関する研究」も、セレンディピティーの例かも。
）長ら協力者も集め、必要ならスポンサーを探し、コンポ友先生の最終講義 で、「エンジニアリングとは人間がーネントからシステムにステップアップするシナリオものを創る行為である。学問とは真理をめぐる人間関を作り、研究成果をすこしでも社会に還元する努力を係である。
」と述べられた。本稿のタイトルは、長友先

怠ってはいけない。

生の言を借用させていただいた。工学者が夢の技術を７）形にしてその成否や真価を世に問う、という活動に議
本稿の第１章に、周囲からのノイズに心乱すという論の余地はなかろう。本稿第３章で説明した組織の沿ことを書いた。私の経験を書いておこう。１９９７年

革に伴う経験や反省を踏まえた上で、これからも日本頃、イオンエンジン開発に大きな問題を抱えていた。のお手本となりイノベーションを巻き起こし、世界をＭＵＳＥＳ̶Ｃの開発スケジュールに合わせるには残先導しながら宇宙事業を遂行することに迷いはないはり時間が少ないのに、解決できる目処が一向に立たなずだ。
「はやぶさ」が帰って来た時、世界中が喜んでくい。もう辞めさせてくれと栗木先生に弱音を吐いた。

れて、思いもかけず映画が３つも４つも出来上がった。

先生は「まずはスペシャリスト・専門バカを目指せ。

「はやぶさ」は、宇宙業界やアカデミアが取りがちなジェネラリストには後からでもなれる。イオンエンジ

内向性を飛び越えて、日本中世界中から支持された。

ンと言えば國中だと思われるようになれ。
」と言われた。

皆が応援してくれたお陰で、「はやぶさ」地球帰還５年

精神論だけではなにも解決にはならないのだが、ひた後には「はやぶさ２」が宇宙に復帰し、次の新たな小すら身を粉にして働き、愚直に実験を繰り返した。も惑星を目指し航海している。長友先生のご遺志の後半

う時間切れ、これが最後と挑んだ試行で、光明が見えは、決して学問分野にだけ留まるものでないことを示た。信念と確信が未来を拓いた例であろう。

している。

ＳＦＵ・はやぶさ・はやぶさ２というシステム開発
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２００３年のＪＡＸＡ統合になってから、手続き手順、特に契約方式が複雑になり、速やかに研究できなくなったとか、よろず不毛な管理が増えて住みにくくなったとか、校費がどんどん圧縮されるとか、不満の述べると枚挙の暇がない。しかし、悪いことばかりではない。私にとっては４０半ばと年齢的な要因もあり、仕事の裾野が「宇宙科学」から「全宇宙」に広がった。
それまでの宇宙研の因習的閉ざされた環境から、公開された情報の下での競争原理に基づくタスク獲得ディベートが許され、その結果、企業支援としてイオンエンジン世界販路開拓・海外宇宙機関との共同事業・小図６ 宇宙探査イノベーション・ハブ事業の概念。ハブ機構は、ＪＡ型衛星への搭載機会・エンターテイメント共同事業社

ＸＡ外の人材・技術・課題・費用を取り込み、研究開発を行う。ここ

開拓・衛星設計標準作り・国際宇宙探査活動などなど多くの仕事をいただき、縦横無尽の活動領域を得た。

で得た新技術をＪＡＸＡは宇宙探査に発展させ、一方参加組織は地上に波及させて新産業・ソリューション・イノベーションを興す。

川口先生が主宰された全組織を横断する月惑星探査プログラムグループ（ＪＳＰＥＣ）事業や、事業団出身者による献身的尽力で成功に漕ぎ着けた「はやぶさ」「はやぶさ２」プロジェクトに参加させていただいた経験から、栗木先生から聞き及ぶ組織統合時の軋轢や痼は、今のＪＡＸＡには無いと思う。旧組織の文化を互いに尊敬し合い、人材が交流し、新体制を改善しようとする姿勢を感じる。この One-JAXA 体制は、我々の誇りとしてよいと思う。むしろ、相模原起源の人材からＪＡＸＡ全体への貢献が薄いことを憂慮する。

最後に個人的なことを言わせて欲しい。栗木先生・
長友先生は米国航空宇宙学会ＡＩＡＡ Fellow 会員であり、谷先生は最高位の Honorary Fellow 会員でいらっしゃる。こんな私でも、きっと努力すれば先達に肩を並べることができるに違いないと、ここまで研究・開発・学術・教育・実証・プロジェクトに挑戦してきた。２０１２年に栗木先生を始め欧米の同僚に推挙され、念願叶いＡＩＡＡ Fellow 会員になることができた
１３）。これは私の大切な勲章である。

さて、本年度から新たに「宇宙探査イノベーション・
１２）ハブ」事業を興した（図６参照）。ＪＡＸＡは、太陽系内での宇宙活動を発展させ、月・小惑星・火星を人類の活動領域として取り込む活動「宇宙探査」を将来の新たな事業の一柱として捉えている。民間企業と共同で宇宙探査に資する技術を開発し、ＪＡＸＡは効率的に宇宙探査を進めたい。一方、ここで培われた技術を適正に地上に還元し、地上活動・ビジネスとしてイノベーションをもたらすことを標榜している。これまでのようなＪＡＸＡのＪＡＸＡによるＪＡＸＡのための宇宙開発でなく、日本全体に資する宇宙探査の実現を目指す。
「ハブ」の言葉が示すように、この新たな施策や仕組みが、技術や人や費用が交流するネットワークの要となることを期待している。年間１０件の規模で、民間企業との共同開発を行い、「宇宙探査発のイノベーション」を興すべく、たくさんの「波」を発生

参考文献
７）長友、東京大学大学院「宇宙工学特論第１」
１９９６年度冬学期講義録、１９９６年１０月
８）生産研究所所報、Vol.14, No.6,１９６２年
９）國中、西山、清水、都木、川口、上杉、「小惑星探査機「はやぶさ」搭載マイクロ波放電式イオンエンジンの初期運用」、日本航空宇宙学会論文集、Vol.52、No.602、2004、pp.129-134.
１０）谷一郎、「飛行の原理」、岩波新書、１９６３年
１１）橋本、「谷一郎の流体力学研究と層流翼の発明」、
学術の動向、2007.12、日本学術会議
１２）http://www.ihub-tansa.jaxa.jp
１３）國中、「東奔西走：Up in the Air」
、ISAS ニュース No.376, 2012.7

させたい。相模原キャンパスを拠点に活動を拡大させる計画なので、お見知りおきを。

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