種子島から12月9日（金）にロケットが飛び立ちます。大型バスサイズの無人補給機「こうのとり」を載せて、国際宇宙ステーションを目指します。補給機には食べ物や衣服の他に7基の人工衛星が相乗りし、宇宙空間まで運ばれて各ミッションを果たします。東大の研究室やローマの宇宙開発会社など、先端技術が勢ぞろいの本打ち上げ。7人の開発者から宇宙ラボ読者へ、自作の人工衛星について語って頂きました。
静岡大学工学部の山極（やまぎわ）研究室では、航空宇宙分野の最先端を研究しています。今回の打ち上げで試すのは「宇宙エレベーター」の技術。
人工衛星が地球のはるか上の軌道で回り続けるには、一定の速さで飛ぶ必要があります。遅い速度だと重力に引っ張られて地球に落ちるため、スピードは速くなる。地球から3万6000キロメートルになると人工衛星の速さと地球の自転の速さが同じになり、人工衛星がずっと止まっているように見えます。
ここからケーブルを下ろしてエレベーターを作ろうというのが宇宙エレベーターです。しかし上空から下ろすと横からの力が加わり、まっすぐには下ろせないことが解析研究で分かっています。では、上空でケーブルを伸ばすとどのように動くか。この動きのデータを得るのがこの打ち上げの目的です。データを得て、宇宙エレベーターのケーブル作りの際の、解析モデルの改良に役立てるとのことです。
山極芳樹教授に語って頂きました。
図1：開発メンバーとはごろも。真ん中が山極先生（提供：静岡大学テレビジョン）
実験室は宇宙。宇宙エレベーターを作れ
まずは、本打ち上げの目的を教えて下さい。
山極：宇宙エレベーター等に使われる宇宙テザー（ケーブルのことですが）を軌道上で伸ばす技術の実証とデータ取得を大学でも開発可能な超小型衛星で実施しようというプロジェクトです。
図2：STARS-Cイメージ図（©静岡大学／Dino Sato）
宇宙エレベーターを建設するには軌道上でステーションからケーブルを地球に向かって伸ばすという方法を取ります。このときケーブルがどのような振る舞いをするかがケーブル設計に大きく関わってきます。ケーブルを設計するときはシミュレーションをもとにしますが、そのモデルの精度を高めるには（短いテザーであっても）機会をとらえて宇宙でのテザー伸展実験を行いデータを蓄積することが重要です。今回の衛星はその一環ということになります。
今回打ち上げるSTARS-Cの愛称は「はごろも」だそうですね。りんごが入るくらいの立方体、キューブサットを利用するそうですがどんな人工衛星ですか？
山極：一辺が10cmのキューブサットを親子2台結合したものの中に太さ0.4㎜、長さ100mのケブラー製のテザーを収納し、バネ力により親子衛星を分離することでテザーを伸展させ、その位置の時間的変化とテザーの様子をGPSとカメラで測定してデータ収集を行おうというものです。重さは全体で2.5kg程度です。
図3：STARS-Cのミッションシーケンス（静岡大学提供）
今おっしゃったケブラー（Kevlar®）は、特別に頑丈な繊維のことですね。「同じ重さの鋼鉄の約5倍の引っ張り強度があり、軽く、伸びにくく、熱や摩擦、切創、衝撃にも強い」と製品説明にあります。
しかし太さ0.4ミリとなると、指の爪の厚みほどです。そのような細さで100メートルも伸ばすとすぐ切れないでしょうか。
山極：衛星分離の際どのような力がかかるかシミュレーションし地上で伸展実験を繰り返して余裕を持たせて切れない太さに設計してありますので、切れることはありません。
はごろもを開発するきっかけは何でしたか？
山極：今回STARS-Cのプロジェクトを立ち上げたのは、共同提案者の能見先生が香川大学から静岡大学に移られてきたことがきっかけです。能見先生は香川大学ですでに2機の超小型衛星の開発をされていて、今回静大に来られたことで、静岡大学でも初めて衛星開発をしようということになりました。それともともと私が宇宙テザー及びその応用の宇宙エレベーターの研究をしていたのでその技術実証をしようということになったわけです。
このプロジェクトは先生のみならず、学生、地域企業が参加しています。初めにどう人を集めましたか？
次に、どのように開発を進めましたか？
山極：本衛星プロジェクトは学生の教育と研究を目的にした学生プロジェクトですので、基本的に設計、製作、組み立て、試験は学生が主体で行っています。さらに、静岡はアジアNo.1 航空宇宙産業クラスター形成特区に指定されており、地元では航空宇宙産業に進出しようという活動が盛んになりつつありますので、今回の衛星プロジェクトは地域での衛星開発の基盤づくりという目的もあり、また、学生だけでは本格的な衛星開発は難しいので特に高いスキルを持った製造業の多い地元の企業の方々との連携は欠かせないと当初から考えていました。
そういうことで、大学の産学連携センターや、もともと付き合いのある商工会議所の静大OBの方たちを通して、本プロジェクトに関心のある企業を紹介していただき、賛同いただいた企業さんから部品の無償提供・部品の無償もしくは格安製造といった支援を受けることができました。また、宇宙エレベーター協会のメンバーの方やもともと共同研究を行っている大林組さんからも設計支援、資金援助をいただいています。これに加え、能見先生がもともとの香川大での衛星開発で支援してもらっていた個人・団体の方々が今回も全面的に協力していただき、今回の衛星完成にこぎつけられたことになります。
人工衛星は今JAXAの手にわたり、ロケットの打ち上げを待つばかりです。今後の夢を教えて下さい。
山極：まずは今回の宇宙実験を成功させることが大切ですが、実は静岡大学では今回の衛星とともに今度は伸びたケーブルに沿って軌道上でクライマ（荷物を運ぶエレベーターのこと）を動かそうという世界初の試みを目指した50cm級の衛星（STARS-E、図3）を同時進行で開発中です。
図4：STARS-Eイメージ図（静岡大学提供）
その後も大学ではもっと長いケーブル展開等これに続く宇宙エレベーターを前提とした衛星開発を進めていく予定で、こういう活動に多くの企業そして政府が宇宙エレベーターというものに注目し、また、若い人たちが関心を示して将来多くの人が宇宙エレベーターの研究・開発に携わってくれるようになれば、宇宙エレベーターの実現もずっと近づくものと期待しています。
衛星開発はチームプレイだ
宇宙エレベーターの開発は、まだ答えのない挑戦です。静岡大学は率先して開発に取り組むことで、OBや地元企業を巻き込みながら航空宇宙産業を引っ張っています。未知の問いに、どうやって取り組むのでしょうか。
種子島から定期的に打ち上げられるこうのとりには、人工衛星を宇宙へ運んでくれる無償枠があります。はごろもはこの枠に申請し、通りました。こうのとりでの打ち上げという目的があることで未知の問いに取り組み、静岡県の宇宙技術がレベルアップしているのだと思います。今、日本でのロケット打ち上げは年数回です。技術の進歩で打ち上げ回数が増えたり、搭載できる衛星数が増えたりすることで、開発技術の進化は加速していくと思います。
東成樹