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2016年最後の宇宙イベントになるでしょう。宇宙航空研究開発機構JAXAがイプシロンロケットを鹿児島県にある内之浦宇宙空間観測所から12月20日午後8時に打ち上げました。また探査衛星「あらせ」を13分後に無事切り離しました。

先の国会において宇宙関連法が可決され、多くの民間企業が今後は宇宙産業に参入すると見込まれます。JAXAも後れを取ることなく、リーダー的存在としてあり続けるには、イプシロンの成果が重要になります。
参考「法案通過!日本の宇宙開発も民間の時代へ!

イプシロンとは

イプシロンロケットは、日本が今後宇宙産業へ進出する上で、その成否を握るとも言われるコスト面を考慮して開発されました。つまり安くて確実なロケットです。
参考「日本の宇宙産業はイプシロンで逆転なるか

1.H2ロケットとの違い

JAXAにおける主力ロケットはH2ロケットです。こちらは主に三菱重工が開発を担当しています。国産型としてこれまで多くの衛星を打ち上げていますが、打ち上げコストが高く1回当たり100億円前後していました。これでは国際競争には勝てません。

そこで登場したのがイプシロンロケットです。こちらは主にIHIエアロスペースが担当しています。基本的なコンセプトは、安く、かつ簡便に打ち上げることです。実際に今回の打ち上げは1回当たり50億円、H2の半額です。とはいえ将来的には30億円を目指しています。

なおロケットの打ち上げと言えば、モニターがたくさん並んだ広い管制室をイメージします。とはいえイプシロンは簡便性も目的の一つです。基本的には1台のパソコンで管理が可能とされています。もちろん予備のパソコンもありますが、どこでも誰でもできる!これが国際競争を行う上では重要です。

2.主な改良点は大きさです

イプシロンは2013年9月に試験機が打ち上げられています。この際には惑星分光観測衛星「ひさき」を無事に軌道へ載せることに成功しています。その経験を基に、今回はさらに改良が加えられています。

主な改良のポイントは、試験機よりも一回り大きくなったことです。つまり試験機と今回のロケットを比べると、全長が24mから26mへと2m伸びました。これに伴い格納領域も4.7mから5.6mへと拡張されています。

また質量も91トンから95.4トンへと重くなります。これは2段モーターを大型化したことと関係しています。パワーアップできるので衛星など搭載できる量も450kgから590kgに増えます。より商業的な稼働が可能になる計算です。

ちなみに2013年に打ち上げられた「ひさき」とは、地球の周回軌道を回りながら金星、火星そして木星などを観測する世界初の惑星観測用宇宙望遠鏡です。磁気圏について観測し、太陽風などの影響を分析できると期待されています。

3.内之浦に意味がある

JAXAがロケットを打ち上げる場所は、鹿児島県種子島にある宇宙センターが一般的です。とはいえイプシロンは内之浦で打ち上げられました。何か意味があるのでしょうか。

基本的に種子島は、液体燃料を使ったロケットの打ち上げに利用されます。一方でイプシロンは固体燃料を使っているので九州本島、大隅半島の中程にある内之浦が選ばれました。この違いは、燃料自身の安全性、そして燃料を運ぶ法律的な問題が関係しているようです。

ちなみにロケットを打ち上げる際には地球の自転による遠心力を活用します。そのためできるだけ赤道に近い方が便利です。そういう意味で、日本の打ち上げ場は鹿児島県にあるのです。

でも日本の最南端ならば沖縄もしくは小笠原諸島の方が良さそうです。しかし日本が宇宙開発を始めた当初、まだ沖縄は日本ではありませんでした。小笠原も返還されて間もない!そういうことから当時の日本の最南端、鹿児島県、中でも種子島、本島の中では内之浦に決まったようです。

「あらせ」が宇宙の謎に挑む

今回のイプシロンに搭載するのはジオスペース探査衛星であるERG(Exploration of energization and Radiation in Geospace)愛称「あらせ」です。具体的には地球の周りにある電子や電磁場を観測します。上述の「ひさき」が観測する太陽風、これが原因となって発生する宇宙嵐の謎に迫ります。

1.ヴァン・アレン帯とは

地球の周りには、ヴァン・アレン帯と呼ばれる放射線に満ちた領域があります。ここでは地球の磁場によって捉えられた電子や陽子が多量に存在していると考えられています。

ちなみに地球は巨大な磁石にたとえられます。南極にあるN極から北極にあるS極に向かって磁力が流れ、磁場を形成しています。だから方位磁針のN極が北を指すのです。
参考「勘違いしていた方が幸せ?磁石のしくみについて

なおヴァン・アレン帯は1958年、アメリカの人工衛星によって偶然発見されました。地球の周りをドーナツ状に取り巻いている領域です。地球からの高度は最大で2万キロにも達すると言われています。名前の由来は、発見者であるアメリカの物理学者ジェームズ・ヴァン・アレンです。

発見当初は、宇宙線の影響などがあり宇宙飛行士にとって危険であると思われていました。しかし現在では、通過するのは一瞬であるし、宇宙服などによる防護能力が改善しているので、ほとんど直接的な害はないとされています。

2.電波障害の原理を解明する

電子や陽子は、最新型の電子顕微鏡を使っても見えない極めて小さな粒子なので、ほとんど理解しがたいことです。しかし小さい、見えないが故に大きな影響を与えています。

例えばヴァン・アレン帯で発生する高エネルギー電子が、GPSなどの人工衛星に誤作動を与える可能性が指摘されています。また地球で電波障害が発生する原因であるとも考えられています。

「あらせ」の活躍によってヴァン・アレン帯の実態を把握できれば、より安全かつ効率的な宇宙開発につながると期待されています。さらに宇宙の謎の解明にも貢献できると言えるでしょう。

3.オーロラの謎も解明されるかも

太陽から届く電子、宇宙線から現れる陽子、これらが大気と反応することによりオーロラが発生すると考えられています。オーロラにもヴァン・アレン帯は大きく関係しています。

とはいえオーロラの詳しい仕組みはわかっていません。「あらせ」の活躍によってオーロラの謎も解明できると期待されています。特に木星での観測結果と統合することで、より具体的な成果が得られるでしょう。
参考「木星でもオーロラを観測!オーロラの原理とは

4.防護機能も完璧です

「あらせ」は宇宙線の中を飛び回ります。そのため放射線の影響が心配されます。自分自身が電波障害を受けてしまえば、観測どころではないからです。そのため防護機能も完璧です。本体および観測機器を守るために厚いアルミニウムの素材を用いています。

5.協力体制が進んでいます

「あらせ」には様々な観測機器が備えられていますが、そこから得られたデータを分析することは大変です。もちろんJAXAが探査衛星の運営を担当し、データに関しては名古屋大学が観測に協力します。

国際協力もあります。つまり「あらせ」のデータに、他の衛星からのデータを組み合わせることで相乗的な成果が得られると考えられるからです。そういう意味では現在運用中であるアメリカのヴァン・アレン探査機との共同も期待されています。

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2017年も宇宙の話題は多そうです

2016年も宇宙関連の話題が多くありました。火星や月が大きく見える天文ショーもありました。とはいえ2017年も宇宙の話題にはこと尽きないでしょう。イプシロンの打ち上げも予定されています。

ヴァン・アレン帯の解明、もちろん先に探査機が到達している冥王星や木星の謎も少しずつ明らかになるでしょう。火星や土星の衛星から水が得られた?地球外生命体発見!そんなニュースが流れるかもしれません。

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