JAXAの「地球観測衛星」のことを
いろいろ教えていただく連載、第6弾です。
これまで衛星の「開発篇」「運用篇」から
「パラボラアンテナ篇」、
さらには「周波数調整篇」‥‥と、
回を追うごとに
「深い宇宙」をご案内いただいてきました。
いよいよ「ラスボス」、軌道力学篇です。
高等数学を使ったりして難解そうだし、
実際とっても専門的なお仕事のため、
メディアで記事になったことも
ほとんどないらしい‥‥と聞いて戦々恐々。
でも、秋山祐貴さん、松本岳大さん、
日南川英明さん、尾崎直哉さんという
4名の「ラスボス」のみなさんが、
軌道力学とはいったい何か‥‥と
やさしく教えてくれました。
難しいこともあったけど、おもしろかった。
ぜひ、みなさんも、読んでみてください。
担当は「ほぼ日」奥野です。

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第5回 宇宙のクリエイティブ拝見。

──
みなさんのお仕事って、
細かいところまでは知らないですが、
きっと、とっても
クリエイティブだろうと思うんです。
その具体例があったら、
教えていただけませんでしょうか。
安部
じつは今日お集まりのみなさんには
自らの研究のプレゼン資料を
ご持参いただいているんです。
──
そうなんですか。ぜひ拝見したいです。
この自分にどれだけ理解できるか‥‥
答えは風に吹かれていますが、
仮にわからなくても、
わからない話を、
えんえん聞く機会もそうそうないので。
安部
わかりました。では‥‥秋山さんから。
必要に応じて、モニターを使いながら。
秋山
はい。では、まず、こちらの画像は、
筑波宇宙センターの敷地内で、
レーザーをバーンと撃っているところ。

──
かっ‥‥カッコいい!
でも宇宙へ向けてレーザーを撃つとか、
ふつうに考えてすごいお仕事だなあ。
すなわち、ようするに、
この先をたどっていくと衛星がいると。
秋山
はい、そうです。います。
レーザーの幅が細いので、
軌道を正確に把握できていなければ、
レーザーが衛星に当たらない。
だからこそ、がんばって
正確に計算する必要があるんです。
で、先ほど話に出た
再帰反射性を持つ特殊な「鏡」ですが、
こういうものです。
これを、わたしは開発しています。

──
‥‥ぱっと見「鏡」には見えませんね。
安部
圧力なべみたい。
秋山
丸い物体が7個、見えると思うんですが、
ここが、
再帰反射性を有するプリズムの部分です。
今回これをつけたのは「HTV-X」つまり
新型の「宇宙ステーション補給機」です。

近傍運用フェーズの新型宇宙ステーション補給機(HTV-X)1(CG) ©JAXA 近傍運用フェーズの新型宇宙ステーション補給機(HTV-X)1(CG) ©JAXA

──
おお、HTVの後継機!?
ぼくら、こうのとり2号機を追いかけて、
仏領ギアナのジャングルのど真ん中の
ロケットの射点へと、
2泊5日で行ってきたことがあるんです。
秋山
すごい日程ですね(笑)。
このような
ロケットに載せるものを開発するときは、
いろんな試験をする必要があります。
どれだけの振動に耐えられるか、
温度の変化に、どれくらい耐えられるか。
そのなかに衝撃試験というものがあって、
特殊な装置で実施することもありますが、
このときは
自分がハンマーで叩いて試験をしました。
──
ハンマー‥‥で、叩いてたしかめる‥‥。
宇宙の機械を‥‥。
秋山
はい。衝撃を与える装置をつくるのって、
けっこう大変なんですよね。
何百回と自分の手でガンガン叩くうちに、
「これくらいでハンマーを振ったら
3ニュートンくらいの衝撃だな」
とか、加減をマスターしてしまいました。
──
宇宙のゴッドハンドだ。
え?
いまチラっと写ったのは、さっきの鏡?
あんなにちっちゃいんですか?
秋山
そうです。手のひらほどのサイズです。

──
そんな面積を狙って撃ってるんですか!
地上から。すごい!
もちろん、当てられる技術があるから、
そのサイズでOKなんでしょうけど。
秋山
まあ、高度500キロとかの世界では
レーザー自体は
直径、数十メートルまで広がるので。
その範囲内に
この鏡が入っていれば、大丈夫です。
安部
あんまり鏡を大きくもできないんです。
衛星に取り付けるにあたっては。
──
重くなっちゃうから?
安部
それもありますし、
他にもいろんな搭載機器がありますから、
鏡ばかり大きくしちゃうと
どんどん
いろんな制約が増えていってしまうので。
──
宇宙では「ちいさくする」のがキモだと。
秋山
やっぱり、何でも
ちっちゃくて軽いほうが都合がいいです。
とくに、こういうリフレクターって、
衛星以外にはあんまり利用されないので、
コストがかかりがち。
だから、ちいさく軽く、できるだけ安く、
というコンセプトを大事につくりました。
安部
それが、HTV-Xのおしりについている。
秋山
今回は3個つけました。
別の話なんですが、わたしは以前、
ラビットというツールを開発したんです。
衛星にデブリが近づいてきたときに、
どう避けたら安全か、あるいは危険か、
きちんと計算するツールなんですが。
──
それが、ラビット。
どうしてラビット。
秋山
はい、正式名称である
「Risk Avoidance assist tool
based on debris collision proBaBIliTy」
から名付けました。
どれくらいの制御を加えればいいかを
横軸に、その制御を
いつ行えばいいかというのを、縦軸に。
そして、その制御によって、
どれくらいリスクが上下するか‥‥を、
色で示しています。

──
おお、一目瞭然‥‥なんでしょうね。
軌道力学のプロの目には。
秋山
これを使えば、どなたでも手軽に
JAXAがやってるような
デブリの衝突回避を計算できます。
いま、JAXAで無料配布中ですので。
安部
ぜひ、ご自由にご活用ください。
──
はい、デブリ衝突回避を計算したい、
そのときが来たら‥‥。
でも、いつか使わせていただく機会も
絶対ないとも言い切れないのが、
人生のおもしろいところ、ですもんね。
安部
そうですよ。
──
軌道計算したくなったら、
秋山さんのつくった無料ツールがある。
その名もラビット。
しかと胸に刻んでおきたいと思います。
安部
こういうところからの情報をもらって、
じゃあ自分たちの衛星は
どのタイミングで避けようか‥‥って
最終的に決めているんです。
尾崎
秋山くんがすごいのは、
これ、「頼まれた仕事」でもないのに
つくっちゃったことです。
使い勝手のいいものができたんで、
すぐにワーっと広まっていきましたし。

──
開発にはどれくらいかかったんですか。
秋山
もともとのソースコードがありまして、
わたしの入社前から
継ぎ足し継ぎ足しで
使われていたようなんですけど、
それをベースに、
わたしのほうで改修を進めたんですね。
バージョン1は
1ヶ月から2ヶ月でできたんですけど、
使い勝手を確認してもらって、
それから
フィードバックに1年ほど、
その他諸々の調整に数年かけまして、
現在のかたちになっています。
安部
誰かが何かを開発すると、
最初は、「◯◯くんツール」みたいな、
つくった人の名前で呼ばれるんですが、
利用者が増えるにつれて
市民権を得ていって‥‥
最後は、勝手に一人歩きしていきます。
──
秋山さんのラビットも、
そうしたツールのひとつなわけですね。
秋山
ご愛顧いただいています(笑)。
少なくともJAXAでは使われてますし、
40社くらいから
ダウンロードしてもらって、
実績のあるツールになってきましたね。
安部
秋山さんのクリエイティビティでした。
──
はい、ありがとうございます。
すばらしい。
ちなみに、軌道の計算に関しても、
数値を入力すれば、
計算結果がポンポン出てきちゃうような、
そんな便利グッズもあるんですか。
尾崎
まあ、地球から火星へ行く軌道なら
もう、だいぶ出来上がってきているので
「ポチ」ですね。
10秒もあればOKです。
──
早い。
尾崎
ただ、「地球から月へ行く」と言っても、
月面着陸ではなく、
いま建設しようとしている
月の宇宙ステーションへ行くにはとか
複雑な軌道になってくると、
これまでのデータが使えなくなるんです。
最適化させるには
新たな情報を与える必要がありますから、
その軌道を計算するための
ソースコードを自ら書く必要があります。
──
なるほど。
尾崎
すでにあるデータだけでも、
それなりに軌道を計算できるレベルには、
近づいてきてはいますけど。
あともうちょっとかなという気はします、
深宇宙の分野に関しては。

ハンマーで叩いて衝撃試験 ハンマーで叩いて衝撃試験

(つづきます)

2023-12-03-SUN

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