宇宙科学研究所

宇宙科学研究所（うちゅうかがくけんきゅうしょ、英文名称：Institute of Space and Astronautical Science, 略称：ISAS（アイサス））は、日本の宇宙科学の研究を主に行う機関で、宇宙航空研究開発機構（JAXA）の一部である。科学研究にとどまらず、宇宙開発（日本の宇宙開発も参照）にも広く関与している。前身の東京大学宇宙航空研究所（1964年設立）が1981年に改組して、旧文部省（現文部科学省）の国立機関として発足した。2003年10月に宇宙開発事業団（NASDA）・航空宇宙技術研究所（航技研、NAL）と統合されJAXAの一機関となった当初は「宇宙科学研究本部」とされたが、2010年4月1日に元来の名称である「宇宙科学研究所」に改名・改組した。統合後の「研究本部」時代、研究機関を指して、中核部のある研究施設の「相模原キャンパス」の名で呼ばれることがあった。 NASDA系ロケットの「種子島」に対して、「内之浦」こと鹿児島県肝付町の内之浦宇宙空間観測所からのロケット打上げでも知られる。 ここでは、1955年の航空技術研究所（後の航空宇宙技術研究所）の設置の頃までを前史とする。 列強に遅れながらも、ロケットを含むジェット推進の研究は日本でも行われ、数種の「噴進砲」が実用化され、試験飛行ではあったが「秋水」という例もあった。しかし、宇宙空間を目指したロケット開発は「日本宇宙開発の父」糸川英夫から始まる。 糸川は中島飛行機で軽、あるいは重戦闘機の設計に関与したが、その後、制約を避けて1941年に東京帝国大学第二工学部（現東京大学生産技術研究所）に移籍した。そして戦後はしばらく各種の研究（振動現象や、中には脳波などといったものもある）を行っていた。宇宙・航空に目を付けたのは、1950年代前半の渡米の頃とされる。1954年に東京大学生産技術研究所内にAVSA（Avionics and Supersonic Aerodynamics：アビオニクス及び超音速空気力学）研究班を組織した。翌1955年にいわゆるスペースプレーンのような構想を示し、「ロケット旅客機」「20分で太平洋横断」といった見出しの新聞記事となったが、その写真の「試作ロケット」の実現可能性などはよくわからず、真の意図は掴みかねる点が多い。同年には、AVSA研究班をSR研究班に改名した他、富士精密工業（後のプリンス自動車工業、日産自動車宇宙航空事業部）らの尽力により、生産技術研究所が借り受けた国分寺の実験場（近年、正確な位置を確かめるための調査が進んでいる）において、ペンシルロケットの水平発射試験を行い各種のデータを採取したが、これがいわゆる「宇宙研ロケット」の祖である。 その頃、日本の航空開発も、1952年（昭和27年）の独立を経て、1957年の完全解禁を見越して後のYS-11の構想が立ち上がり始めており、科学技術庁は、製造を行う「日本航空機製造」と並列して、技術研究を行う「航空技術研究所」（NAL）を1955年に発足させた。 NALの発足により、航空関係の技術研究（のうち、特に旅客機などの実開発に関与する部分）がそちらで行われることになることから、文部省・東大生産技術研究所で行う研究は、既に実績のあった固体燃料ロケット（観測ロケット向きでもあった）や、いわゆる「科学衛星」を指向する、という方向付けがなされた。 東大生産技術研究所は、その後多数の発展型ロケットを開発、1960年には本格的な衛星打上げの能力を持つミューロケットの構想を持つまでになった。 1964年に東大生産技術研究所の一部と東大航空研究所が合併し駒場に移転し東京大学宇宙航空研究所が発足した。また同年には科学技術庁内に、現JAXAの前身の3組織目、後の宇宙開発事業団（NASDA）の前身となる宇宙開発推進本部が設立された。これにより日本の宇宙開発は、固体燃料を使用して科学衛星を打ち上げる東大・ISAS（文部省）の系列と、液体燃料を使用して実用衛星の打ち上げを目指すNASDA（科学技術庁）の系列の2つが平行して進んでいくことになる。 1969年に宇宙開発事業団（NASDA）が発足した際に、東京大学及び日産自動車における固体燃料ロケットの開発は中止に追い込まれそうになった。原因は、固体燃料ロケットには兵器への転用の恐れがあるにもかかわらず、輸出先を確認していなかったことによる（カッパロケット参照）。しかし、実用衛星ではない科学研究のためだけの衛星のみを打ち上げる事を条件に研究の続行が許可された。 1970年に東京大学宇宙航空研究所は鹿児島県内之浦の射場から人工衛星「おおすみ」の地球周回軌道への投入に初めて成功した。これにより日本は世界で4番目の自国ロケットによる人工衛星打ち上げ国になった。またこれは、世界初の大学による人工衛星の打ち上げ成功であった。 東京大学宇宙航空研究所は、1981年に、組織を東京大学から離し文部省宇宙科学研究所（ISAS）に改組した。その際に一部は東京大学に移管され、工学部附属境界領域研究施設（現東京大学先端科学技術研究センター）となった。1989年4月には、キャンパスを駒場から相模原に移転した。この間も東大時代に引き続き、X線天文衛星・ハレー彗星探査機・太陽風・地球磁気圏観測衛星など、宇宙科学の分野で多くの成果を上げた。2001年の中央省庁再編により文部科学省が発足し、文部科学省宇宙科学研究所になった。 2003年に当研究所と、宇宙開発事業団（NASDA）、航空宇宙技術研究所（NAL）が統合され宇宙航空研究開発機構（JAXA）が発足し、それにともなう改組とともに宇宙科学研究本部という名称となった。しかし2010年には、同機構の一部という位置などに変更は無いが、宇宙科学研究所という名称に復帰した。なお1981年以来の「ISAS」という略称は一貫して使われてきている。 大学の共同利用機関でもあり、東京大学大学院（理学系研究科・工学系研究科）や総合研究大学院大学（物理科学研究科宇宙科学専攻）他の大学院教育としての研究教育活動を展開している。 今後予定しているミッションとして、金星探査ミッション、水星探査ミッション、次期月探査ミッション、次期小惑星探査ミッションなどがある。共同ミッションとしては、国立天文台などと共同で実施しているスペースVLBI計画がある。その他、共同研究ミッションとしては宇宙望遠鏡計画の実現に向けた技術開発や深惑星探査ミッションなども国際共同研究ミッションとして提案を実施した。 イオンエンジンの研究開発 衛星搭載に必要な機器全体のシステム工学的な研究開発 精度の高い人工衛星打ち上げ技術の研究開発 宇宙往復機の研究開発（共同研究） 宇宙空間からのマイクロ波リモートセンシングおよび合成開口レーダー画像に関する研究 惑星探査に必要な機器の研究開発・データ分析 光学式宇宙望遠鏡搭載に必要な機器の研究開発 軌道設計に必要なコンピュータプログラムの研究開発 イプシロンロケットの研究開発 これらを、小型の衛星に搭載するための研究、設計や開発業務を行う。 宇宙教育センターが設置され、宇宙科学研究所を始めとして、宇宙基幹システム本部、宇宙利用推進本部との連携によって、小学校・中学校・高等学校の生徒を対象に宇宙教育事業を展開。その成果等については、宇宙のポータルサイト等にて公開。 宇宙科学研究所には月・惑星探査プログラムグループが設置されており、惑星探査計画実施の実行本部がおかれる。 本部棟 研究所として 広報担当などの事務関連の部署が所属 宇宙科学研究における研究室及び講座が所属 宇宙管制センターとして 深宇宙探査機管制室 - 鹿児島の内之浦宇宙空間観測所や、種子島宇宙センターおよび海外の宇宙基地で打ち上げられた、科学衛星や月・惑星探査機から送られてくるデータを下にして、宇宙機の管制制御を行う。管制制御データは、内之浦宇宙空間観測所のテレメータセンターや臼田宇宙空間観測所のパラボラアンテナを通じて、各探査機との間で送受信される。 大型計算機室 - SX-6(NEC製)やSUN Ultra SPARC station (EWS)など 衛星組み立て棟 - 工学実験衛星（科学探査衛星）等の開発が行われる施設。 磁場試験棟 - 宇宙磁場や高度真空を想定した試験を行う施設 惑星物質試料受け入れ設備 - サンプルリターンによって入手された地球外物質を取り扱う施設 所在地 神奈川県相模原市中央区由野台3-1-1 交通（神奈中バス利用） JR横浜線相模原駅南口より[相02]相模大野駅北口行に乗車、「宇宙科学研究本部」下車、徒歩5分。 小田急線相模大野駅北口・横浜線古淵駅入口より[相02]相模原駅南口行に乗車、「宇宙科学研究本部」下車、徒歩5分。 JR横浜線淵野辺駅南口より[淵36]青葉循環・淵野辺駅南口行（共和先回り）に乗車、「宇宙科学研究本部」下車、徒歩5分。 JR横浜線淵野辺駅南口より[淵37]青葉循環・淵野辺駅南口行（博物館先回り）に乗車、「市立博物館前」下車、徒歩2分。 相模原キャンパスでは年に1回特別公開が行われ、職員一同で様々なイベントや研究活動紹介を実施している。 秋田ロケット実験場 - K-8-10の事故によって使用中止。施設は撤去されて現在は記念碑のみ。 内之浦宇宙空間観測所 能代ロケット実験場 - 宇宙3機関統合に伴い宇宙輸送ミッション本部の管轄となり、名称が能代多目的実験場へ変更されたが、2011年4月1日より宇宙科学研究所へ移管され、名称も戻された。 臼田宇宙空間観測所（直径64メートル東洋一の巨大パラボラアンテナ） パース、サンティアゴ、マスパロマス、キルナのJAXA追跡局 - 科学衛星打ち上げ時の追跡に使用。 三陸大気球観測所 - 2007年の大気球実験をもって使用停止。 大樹航空宇宙実験場 - 2008年から大気球実験を実施。 東大と宇宙科学研究所が製作したロケットの詳細。K、L、M はそれぞれカッパ、ラムダ、ミューとギリシア語読みする（ギリシア文字ではそれぞれ Κ、Λ、Μ）。 ペンシルロケット　1955年 既成の炸薬を使用した最初のロケット。ロケットの基礎的な知識を得る為に作った。 初代は全長23cm、直径1.8cm、重量200g（水平発射）。 2代目はペンシル300（全長30cm）、初めて垂直発射し記録は600m。 3代目は2段式となった。 ベビーロケット　1955年 ペンシルロケットの炸薬を束にして使った2段式ロケット。全長1.8m、直径8cm。 ベビーS - 発炎筒を組み込んで航跡を追尾できるようにした。高度4kmに到達。 ベビーT - テレメーターを搭載して機械的に追尾できるようにした。 ベビーR - 回収用にパラシュートを搭載した。 K（カッパ）ロケット　1956年～1988年 国際地球観測年参加のために製作した観測用ロケット。目的達成後も改良を続け、次々と高度記録を更新した。科学実験の参考資料としてインドネシアとユーゴスラビアに輸出したが、小型固体燃料ロケットはミサイルに転用可能なため、米国に咎められた。後に職員が状況調査のために輸出国へ行くと、購入時は背広だった人間が軍服を着ていたという。宇宙開発事業団がH-II誕生まで米国によるロケット技術管理を受ける理由の一因となった。 K-6型 - 2段式、搭載量15g、高度約60km到達（1958年） K-8型 - 2段式、搭載量50g、8号機が200km到達（1961年）10号機で爆発。 K-9L型 - 3段式、350km到達（1961年） K-9M型 - 搭載量75g、350km到達（1962年）ISAS観測ロケットの標準型となり、1988年まで81機打ち上げ。 K-10型 - （1965年）技術試験機として計画され、後に制式観測機としても用いられた。1980年まで14機打ち上げ。 L（ラムダ）ロケット　1963年～1979年 1961年に始まった計画。カッパロケットをより大型化したもの。第2段目に直径420mmのカッパロケット第1段目をそのまま流用できるように、第1段の直径735mmは決定された。前期型、L-2,L-3,L-3Hは、内側バン・アレン帯に到達する観測ロケットとして開発された。後期型、L-4S,L-4T,L-4SCはミューロケットの工学実験機として開発され、L-4S型5号機で初の人工衛星打ち上げに成功した。 L-2型（1963年）2段式、第一段は、ノズルを4基を備え、固体ロケットの形態としては珍しいもの。 L-3型（1964年）3段式、高度1000km到達 L-3H型（1965年）高度2000km到達（3号機で2150km） L-4S型（1966年）4段式、4度の失敗の後に初の人工衛星打ち上げに成功した。 全長16.5m　直径0.735m　重量9.4t　低軌道打ち上げ能力26kg 打ち上げ衛星：おおすみ L-4T型（1969年）：ラムダ4Sの第4段目の能力を減じたもの。 L-4SC型（1971年）：ラムダ4Sに誘導装置を追加したもの。主としてミューロケットの開発実験に使用。1979年まで5機打ち上げ。一応の軌道投入能力は持つが、当時はミューロケットを使用した衛星計画しか存在しなかった為、衛星打ち上げに使用される事は無かった。 1963年から計画が始まった、宇宙開発を本格的に推し進めるためのロケット。合わせて衛星追跡センターと大型ロケット用発射場の整備、ランチャーの建設を行った。 M-1　1966年 M-3D　1969年 M-4Sの予備試験機。機体構成は一部がダミーであることを除いてM-4Sとほぼ同じである。 M-4S　1971年～1972年 本格的な衛星打ち上げロケット。L-4Sを大型化した。打ち上げランチャーとの関係上、第2段目に尾翼を装着出来なかった。このためL-4Sより飛行安定性は低下しているが、軌道設計の最適化により、衛星軌道投入確率は確保できている。 全長23.6m　直径1.41m　重量43.8t　低軌道打ち上げ能力180kg 打ち上げ衛星：たんせい、しんせい、でんぱ M-3C　1974年～1979年 3段式となり、2段目に姿勢制御装置が付いた。 全長20.2m　直径1.41m　重量41.8t　低軌道打ち上げ能力195kg 打ち上げ衛星：たんせい2号、たいよう、はくちょう M-3H　1977年～1978年 C型の1段目のモータケースを延長し、打ち上げ能力を大幅に強化した。 全長23.8m　直径1.41m　重量48.7t　低軌道打ち上げ能力300kg 打ち上げ衛星：たんせい3号、きょっこう、じきけん M-3S　1980年～1984年 M型の1段目に姿勢制御装置を取り付けた。 全長23.8m　直径1.41m　重量48.7t　低軌道打ち上げ能力300kg 打ち上げ衛星：たんせい4号、ひのとり、てんま、おおぞら M-3SII　1985年～1993年 S型の1段目を利用するが、そのほかは全くの新造。打ち上げ能力は一挙に2倍以上となった。 全長27.8m　直径1.41m　重量61t　低軌道打ち上げ能力770kg 打ち上げ衛星：さきがけ、すいせい、ぎんが、あけぼの、ひてん、ようこう、あすか J-I　1996年 NASDAと共同開発。1段目にH-IIのSRB、2段目にM-3SIIのM-23を使用している。試験1号機のみで計画凍結。 全長33.1m　直径1.8m　重量88.5t 打ち上げ積荷：高速再突入実験機（HYFLEX） M-V　1997年～2006年 直径の1.41m枠が外れ太くなった。打ち上げ能力も2倍以上に。M-V-5以降は2段目がCFRP化され更に打ち上げ能力が50kgアップ。 研究所最後のロケット。固体燃料ロケットとしては世界最大級。 全長30.7m　直径2.5m　重量139t　低軌道打ち上げ能力1850kg (M-V-4以前は低軌道打ち上げ能力1800kg) 打ち上げ衛星：はるか、のぞみ、はやぶさ、すざく、あかり、ひので 「すざく」「あかり」「ひので」はJAXA統合後に打ち上げ。 ペンシルからミューに至る本流以外にも多くの小型の技術試験ロケットや観測ロケットが存在する。 アルファロケット （1956年） - カッパに向けた地上燃焼試験機。ロックーンとして飛翔。 シグマロケット （1957年〜1961年） - ロックーン。Σ-4が高度105kmを達成。 パイロケット （1957年） - 全面的に構造にプラスチックを採用。πTが高度2.5kmに到達。 OT-75 （1962年） - 鹿児島宇宙空間観測所で初めて打ち上げられたロケット。 HT-110 （1965年〜1966年） - 小型高性能観測ロケットの基礎技術研究の為の試験機。 MT-135 （1964年〜2001年） - 気象観測を目的とした観測ロケット。1,000機以上が飛翔。 S-160 （1964年〜1972年） - MT-135を基に開発された単段式小型汎用観測ロケット。 S-210 （1969年〜1982年） - 廉価な観測ロケットを目的としたIX計画において開発された、単段式観測ロケット。 S-310 （1975年〜現用） - 南極用観測ロケットとして開発されたS-300の後継機。40機近くが飛翔。 S-520 （1980年〜現用） - 単段式観測ロケット。K-9Mの2倍のペイロード能力をもつ。20機以上が飛翔。 MT-110 （1984年） - 南極用観測ロケット。小型高性能を目指したが、要求性能を満たせず2機の飛翔試験のみで計画終了。 SS-520 （1998年〜現用） - S-520にCFRP製の第2段を加えた2段式観測ロケット。小型人工衛星打ち上げの技術実験機。 宇宙科学研究所とその前身組織で開発・打上げを行なった科学衛星ミッションは以下の通りである。 戦前から行われていた気球による科学観測や、ロックーンに用いる気球の開発を引き継いで、1966年に宇宙航空研究所内に気球部門が発足した。以後飛行機による観測と人工衛星による観測の間を埋める唯一の飛翔体として長期科学観測や工学実験に用いられ、合計500機以上が飛翔している。 初期は一般的によく用いられる気球下部を畳むことで地面に置き放球を行う「スタティック放球方式」や、気球本体をローラー車によりランチャー上に立て上げて放球を行う「立て上げ放球方式」が主流であった。その後大型放球装置を用いて「立て上げ放球方式」の長所を伸ばし短所を克服した独自の放球方式である「セミダイナミック放球方式」が用いられた。2008年には放球場が大樹航空宇宙実験場に移転したことで、「セミダイナミック放球方式」をさらに発展させて気候による影響を抑えた「スライダー放球方式」が用いられるようになっている。 型式の添字は xx × 103 m3 の容積をもつことを意味する。 Bxx - 標準型の大気球。B01, B5, B10, B15, B100, B500等。 T5 - テトラ型気球。 BxxH - Bx型の中で特に薄いフィルムを用いたものにつけられた呼称で初期のみ使用された。B01H, B1H, B5H。 BCxx - シリンダ型気球。BC01, BC1。 EVxx - エバール・ポリエチレン製ラミネートフィルム気球。EV01, EV1。 BTxx - 厚さ5.6μmの薄膜を用いた気球。BT5, BT15, BT30, BT120。 BUxx - 厚さ3.4μmの薄膜を用いた気球。BU60は2002年に無人気球到達高度の世界記録を更新し、53.0kmに到達した。BU1, BU5, BU30, BU60。 BVT60 - 厚さ2.8μmの薄膜を用いた気球。 BS13 - 厚さ2.8μmの薄膜を用いた気球(満膨張体積80,000m3（直径60 m))で、2013年9月20日に無人気球到達高度の世界記録を更新し、53.7kmに到達した。 ^ a b “「宇宙科学研究本部」の名称を「宇宙科学研究所」に変更”. sorae.jp (2010年3月29日). 2010年4月1日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2010年3月31日閲覧。 ^ 後に、最高の傑作だと思っているのは（重戦の）鍾馗、と書いている ^ 振動現象は航空機やロケットの研究としても重要である。脳波はたまたま通っていた医者との会話というきっかけもあるが、波の一種とも言える。以前からの趣味であり教養であった音楽（特に弦楽器）も、音響という振動現象の一種として研究の対象とした。 ^ http://universe-s.sblo.jp/article/176221409.html ^ 航空研究所は戦前は、航空機開発において、中島飛行機（現：富士重工業）や川崎重工業、三菱重工業と伴に、日本の航空機開発の研究拠点であった。 ^ “無人気球到達高度の世界記録更新について”. JAXA. (2013年9月20日). http://www.jaxa.jp/press/2013/09/20130920_ballon_j.html 2013年9月21日閲覧。  東京帝国大学航空研究所 - かつて存在した東京帝国大学の付属研究施設。宇宙科学研究所の前身のひとつ。 宇宙航空研究開発機構 航空宇宙技術研究所 宇宙開発事業団 国立天文台 銀河連邦 - 現JAXAの施設（研究所、射場、アンテナ等）のある自治体が協力して広報活動を行っている。 東京大学 東京大学生産技術研究所 宇宙科学研究所 宇宙科学研究所報告