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宇宙と人をつなぐ架け橋となるために 小型衛星放出ミッション 主任開発員 和田勝

国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟のエアロックから10cm四方の衛星を放出する小型衛星放出ミッション。民間企業や大学が参画しやすい小型衛星は、新しい宇宙開発・宇宙利用への道を拓くと期待されています。


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日本オリジナルの宇宙の利用法

インタビュー小型衛星放出ミッションについて教えてください。

衛星搭載ケースに搭載された超小型衛星(提供:JAXA/NASA)
衛星搭載ケースに搭載された超小型衛星(提供:JAXA/NASA)

「きぼう」エアロックのスライドテーブルに設置された衛星放出システム(提供:JAXA/NASA)
「きぼう」エアロックのスライドテーブルに設置された衛星放出システム(提供:JAXA/NASA)

 衛星搭載ケースに小型衛星を入れて、「こうのとり」などの宇宙ステーション補給機で国際宇宙ステーション(ISS)に運びます。そして、その衛星搭載ケースを「きぼう」日本実験棟のエアロックとロボットアームを使って船外に出し、そこから衛星を放出し軌道に乗せるというのが、ミッションの簡単な流れです。衛星搭載ケースは1回のミッションで2個搭載可能で、1個の大きさは10cm×30cm程です。10cm四方の超小型衛星ですと合計6機放出できます。

インタビューこの衛星放出システムは日本独自のものですか?

 そうです。衛星をISSから船外に出して、ロボットアームを使って放出できるのは、「きぼう」だけです。なぜなら、ISSの船内から船外にものを出し入れできるエアロックは、「きぼう」にしかないからです。さらに「きぼう」には、親アーム先端取付型実験プラットホームという、ロボットアームを使ってエアロックからものを船外に出す、専用の装置もあります。ISSに運ばれた衛星搭載ケースは、まず、この実験プラットホームに取り付けられ、エアロックの中に入れられます。そして、エアロックから船外に出された実験プラットホームを、「きぼう」のロボットアームで把持して、ISS進行方向とは逆側、下方45度に向けます。その後、コマンド(指令)で衛星を固定している蓋を開き、衛星搭載ケース内のバネにより衛星を放出させます。バネで飛ばすというシンプルな作りなので、不具合も起こりにくいです。

関連リンク:小型衛星放出機構(J-SSOD)

インタビューISSに滞在中の若田宇宙飛行士が、衛星放出の指令を送る映像を見ましたが、実際には地上からの操作でも放出できるそうですね。

 衛星放出のコマンドはISSにいる宇宙飛行士からでも、地上からでも打てるようになっています。「きぼう」のエアロックのハッチが締まった後、ロボットアームを使って衛星搭載ケースを移動させるのも、地上からの操作でできます。しかし、衛星搭載ケースを「きぼう」の実験プラットホームに取り付ける作業は、宇宙飛行士にしかできません。

関連リンク:YouTube JAXA Channel 若田宇宙飛行士「超小型衛星放出ミッション」

インタビューこれまで何機の衛星が「きぼう」から放出されましたか?

小型衛星の放出(提供:JAXA/NASA)
小型衛星の放出(提供:JAXA/NASA)

 最初のミッションが行われたのが2012年10月で、日本の3機と、アメリカの2機の衛星が放出されました。この時、放出コマンドを打ったのは、ISSに滞在していた星出宇宙飛行士です。次のミッションは2013年11月で、若田宇宙飛行士にも放出コマンドを打ってもらいました。放出された衛星は4機で、そのうちの3機はアメリカの衛星、1機は東京大学とIHIエアロスペースの協力の下で作られた、ベトナムの衛星です。このベトナムの衛星をISSから放出するに当たっては、JAXAも全面的に技術支援を行いました。また、「きぼう」の衛星放出技術はアメリカの企業にも活用されています。2014年2月~3月には、ナノラックス社の衛星搭載ケースを使い、33機の超小型衛星が放出されました。海外からも利用されるということは、それだけ日本の衛星放出技術が信頼されているということだと考えています。

関連リンク:インタビュー「ベトナムと日本の宇宙協力に期待」

「きぼう」をどんどん使ってほしい

インタビューこれまで小型衛星は、ロケットに相乗りして打ち上げられてきました。また、ロシア人宇宙飛行士が船外活動をして衛星を放出したこともありました。これらと比較して、JAXAの小型衛星放出ミッションが優れている点は何でしょうか?

小型衛星放出の準備を行う若田宇宙飛行士(提供:JAXA/NASA)
小型衛星放出の準備を行う若田宇宙飛行士(提供:JAXA/NASA)

 次の3つが挙げられます。1つ目は、打ち上げ時の振動環境が、ロケットの相乗りよりも優しいこと。衛星は、ISS向けの船内貨物として、ソフトバッグという梱包材に包まれて打ち上げられます。2つ目は、打ち上げの機会が多いこと。「こうのとり」だけでなく、ロシアなど他の国のISS補給機でも打ち上げることができます。3つ目は、軌道上で宇宙飛行士が衛星の状態を確認できること。ISSへの輸送中にダメージを受けていないかチェックすることができますので、より確実にミッションを達成できます。

 耐えねばならない打ち上げ時の振動条件が緩ければ、衛星の設計も楽になります。例えば、振動に耐えるために分厚くしていた部材を薄くできれば、重量も減らせますよね。10cm四方の小さい衛星では重さや大きさに厳しい制約がありますので、部材の重量や大きさを小さくできれば、実験装置そのものの大きさを確保でき、ユーザーにとってはとても嬉しいことだと思います。これらのことは、衛星の開発費や開発期間にもかかわってきます。

 一方、船外活動については、スペースデブリとの衝突など命にかかわる危険性があります。宇宙飛行士にはできるだけリスクを負わせたくありません。人命の尊重を最優先するためにも、危険な仕事はできるだけロボットや機械装置が行う方がよいと思います。

インタビューそもそも、このミッションが考えられたきっかけは何だったのでしょうか?

「きぼう」のエアロック内部の衛星放出システム。エアロックの外側ハッチが開放され、システムが船外に出される様子(提供:JAXA/NASA)
「きぼう」のエアロック内部の衛星放出システム。エアロックの外側ハッチが開放され、システムが船外に出される様子(提供:JAXA/NASA)

 「きぼう」をもっと利用してほしいという思いから生まれました。最初の小型衛星放出は2012年10月ですが、その検討が始まったのは、その2年程前からです。その頃私たちは、新しい技術の獲得となるようなミッションを「きぼう」を使ってどんどんやろう、ということで知恵を出し合っていました。その一方では、小型衛星の需要拡大が世界的に期待され、打ち上げ機会を待つ衛星が、順番待ちをしている状態でした。そこで、「きぼう」を使って支援することができるのではないかと思ったんです。なぜなら、「きぼう」は、小型衛星の放出を可能とするエアロックとロボットアーム両方を有する唯一の施設だからです。需要と供給がぴったり合ったため、JAXAの小型衛星放出ミッションは注目されたのだと思います。

インタビューそれにしても、ずいぶん短期間で開発をなさったのですね。

 もともとアメリカのある大学が、10cm四方の衛星を放出する装置を開発していて、その設計をうまく「きぼう」に取り込むようにしました。ゼロから開発したわけではないので、開発期間は短く、開発費用も低く抑えることができたと思います。

信頼感、安心感を与える日本人の仕事力

インタビュー衛星放出のタイミングはどのように決められているのですか?

「きぼう」のロボットアームに把持された衛星放出システム(提供:JAXA/NASA)
「きぼう」のロボットアームに把持された衛星放出システム(提供:JAXA/NASA)

 衛星側の要望も聞きながら調整しますが、ソユーズ宇宙船や補給船がISSに近づいてくる時、および、ISSから離脱するタイミングでは放出できません。小型衛星が衝突してしまう可能性があるからです。また、同時期にロケットで打ち上げられる衛星がある場合、その軌道と干渉しないようにしなければなりません。アメリカにはスペースデブリを常時観測するところがあり、彼らからの要望もあります。10cm四方の小さい衛星でも、これは衛星だと認識して追跡できるよう、衛星の数と放出する間隔についての制約があるのです。ですから、何かの不具合で衛星放出が延期された場合、じゃあ次の日に、というわけにはいかないですね。

インタビュー搭載する衛星は公募ですか?

 衛星の打ち上げ機会を提供する枠組みには、無償利用と有償利用があります。無償については、民間企業や大学等から応募があると、宇宙利用の裾野拡大や人材育成に貢献しているかどうかを審査し、ミッションの価値を国として判断させていただきます。その判断の下で選ばれた衛星に、無償で打ち上げ機会を提供します。一方、有償利用については、安全性などの条件を満たしていれば、営利目的でもかまいません。詳しくは、JAXA新事業促進センターのホームページをご覧いただければと思います。

関連リンク:「きぼう」放出

インタビュー日本の衛星搭載ケースも、アメリカ製のようにもっと多くの衛星を搭載できるように改良していく予定ですか?

衛星放出システムの実物大模型を使って説明する和田さん
衛星放出システムの実物大模型を使って説明する和田さん

 10cm級の衛星については、搭載ケースを改良する予定はありません。JAXAとしては、ISSの新しい利用法を提案し、それを実証したということで、すごく有効だったと思うんです。それにより、放出した衛星の関係者から高く評価され、ナノラックス社を始めとしたアメリカのユーザーが積極的に「きぼう」を利用し始めることにつながったと考えています。これは大きな成果です。それに、少ない数を丁寧に打ち上げるという私たちの方法は、日本らしさが出ていると思います。ただ、放出できる衛星の大型化は検討しています。現在、50cm級の衛星を、同じシステムで放出できるよう開発を進めているところです。

インタビュー日本らしさを出すというのはとても大切なことだと思います。衛星放出ミッションにおける日本の“売り”は何だと思いますか?

 ナノラックス社の装置で33機の小型衛星を放出したと申し上げましたが、彼らの衛星搭載ケースは、10cm四方だと48機も入るんです。今回は、衛星の大きさの関係で33機ということでしたが、それにしても大胆ですよね。私たちは2012年10月に最初のミッションを行ったわけですが、アメリカは、それを参考にした新しいケースをすぐに作りました。例えば、日本人の場合は真面目なので、こちらが提示したインターフェースの条件をきちんと守りますが、アメリカ人は、「この部分の条件は守れないけど、これでどうだ」と言って、大胆に壁を破ってきます。そういう意味では、私たちが放出装置だけで海外と勝負するのは難しいかもしれません。やはり、日本の“売り”は、End-to-Endで、衛星の受け入れから放出作業までを一貫して管理し、技術支援を行うというサービスを提供できること。それにより、ユーザーに安心感を与えるということではないでしょうか。私たちを信用して任せてください、と自信を持って言えますね。きちんとサポートしますよ、日本人は真面目ですから(笑)。

日本の有人宇宙船が実現する日を夢見て

インタビュー子どもの頃から宇宙に興味がありましたか? 宇宙の仕事に就こうと思ったきっかけは何でしたか?

和田勝

 子どもの頃は特に宇宙に興味があったというわけではなかったですね。私は岐阜の大垣で育ちましたが、学校から帰ってきたらすぐに外に遊びにいってしまうような、元気だけが取り柄の子どもでした。機械に強かったわけでもなく、なんの特徴もない田舎の子どもでしたね(笑)。でも、アメリカのスペースシャトルの初飛行の映像をテレビで見た時に、「えー!すごいなあ」と思ったんです。今思うとそれがきっかけかもしれませんが、その後、宇宙の仕事にまっしぐらという感じではなく、学生時代は航空宇宙工学を学びつつもふらふらしていました(笑)。就職先を考えた挙句、某自動車会社に決めたのですが、そこでも将来的には航空宇宙関連の業務に従事したいと考えていました。その後、アメリカで駐在員として働く機会があり、アメリカの航空宇宙の専門家たちと触れ合う内に、限られた人生の中で、やはり人を宇宙に送り届けるような仕事をしたいと思ったんです。そこでJAXAへの転職を決めました。一般の人が宇宙と地球を往復できるような時代にしたいと強く思いましたね。

インタビューではご自身の夢は日本の宇宙船を作ることですか?

 そうですね。なかなか叶わない夢かもしれませんが、私はやはり、日本が独自に有人宇宙プログラムを進められるような時代が来てほしいと思っています。日本の技術による有人輸送をぜひ実現したいですね。あくまでも個人的な意見ですが、自国の有人宇宙船を作る場合、どの組織が責任を持つとか、どの組織が主導すべきといった議論に時間を使うのはもったいないと思うんです。今の日本の技術があれば有人宇宙船の実現は可能だと思いますので、あとは政府、JAXA、国民のコンセンサス(合意)を得られる場があれば、一気に動き出せるかもしれません。そのためにも、「きぼう」を利用していただく機会を増やし、国民の方に宇宙を身近に感じてもらえるようにしたいと思います。

宇宙にチャレンジする人を支援したい

インタビュー今後はどのような頻度でミッションを実施する予定ですか?

放出された小型衛星(提供:JAXA/NASA)
放出された小型衛星(提供:JAXA/NASA)

 JAXAとしては、できるだけ多くの人に衛星の打ち上げ機会を提供したいと考えています。有償利用の応募が始まったのは今年からですが、すでに手を挙げていただている方々がいますので、今後さらにユーザーが増えると見込んでいます。日本とアメリカのどちらの衛星搭載ケースを使用するかにかかわらず、1年に2回は「きぼう」から衛星を放出できればと思っています。

インタビュー小型衛星放出ミッションをどう発展させていきたいと思いますか?

 地上からの遠隔操作で、人間の代わりにロボットが作業するという技術は、有人火星探査などの将来計画にも直結すると思います。直近の目標は、50cm級の衛星の放出を実現することですが、衛星放出に限らず、「きぼう」のエアロックやロボットアームを使ったミッションの可能性を追求していきたいと思います。この経験は、将来の宇宙探査にも必ず役立つと信じています。その一方で、ベトナムの衛星を放出した時のように、宇宙開発にチャレンジしようとする宇宙新興国の方々を支援する1つのツールとして、このミッションをもっと活用してもらえるようにしたいと思います。

インタビュー将来の展望をお聞かせください。

和田勝

 小型衛星放出ミッションを通して、NASAだけではなく、アメリカの民間企業やベトナムの技術者など、いろいろな方々と一緒に仕事をする機会を得ました。彼らの要望を聞き、それに応えることで、新しいアイデアや技術が生まれ、将来につながる良い関係を築くこともできました。これからも、ユーザーと共同で進めていくことで、このミッションの展望を一緒に広げていきたいと思います。また、小型衛星は比較的簡単に開発できますので、敷居が低く、宇宙へ踏み出す最初の一歩としてお勧めです。小型衛星放出ミッションが、人と宇宙をつなぐ架け橋になればと思います。

和田勝(わだまさる)
JAXA有人宇宙環境利用ミッション本部 有人宇宙技術センター 主任開発員
東京大学大学院工学研究科卒業。自動車メーカーに勤務した後、2000年にJAXAに入社。「きぼう」日本実験棟の開発と射場作業、軌道上の組み立てに携わる。その後、超小型衛星を含む人工衛星やロケット・航空分野の安全評価・監理を経験し、現在はロボットアームやエアロックを有する「きぼう」船外系のユーザー支援とシステム運用での技術支援を担当。ISSからの小型衛星放出ミッションはその主要業務の一つ。

[2014年8月公開] 

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