よいお年を

　大晦日ですよ皆様。ゆうべ宇宙エレベーター協会の忘年会があって、疲れが残っており少々だるいです。

　さてこの軌道エレベーター派、とにかく今年は陳謝と反省しきりです。余裕がなくて全然更新ができず、ご覧くださっている方々には、大変申し訳ありませんでした。今年は記事の更新の仕方に少し方針変更をし、それはこちら側の勝手な都合でしかないのですが、自らに課したそのルールも守れず｡｡｡そんな中でも、ご覧下さる皆様に深く感謝申し上げます。

　しかし2016年を振り返ってみると、長かったようにも感じます。余裕がなかったせいで色んな文春砲も、都知事選も大統領選もかなり昔の出来事のようで、なんとなく小池さんは何年も前から知事だったような錯覚を覚えている、そんな年の暮れであります。
　そんな中で、軌道派的にはSTARS-Cが軌道投入されたのが特に大きかったです。軌道エレベーターの歴史上ベンチマーク的な出来事が年末あり、これから実験本番が控えて目が離せませんので、こういう年越しは初めてかもしれません。軌道派としても引き続き情報をお伝えしたいと思います。

　今年も１年、誠にありがとうございました。来年も軌道エレベーター派をよろしくお願いいたします。

（解説）STARS-Cのミッションと意義

（この記事は、宇宙エレベーター協会ホームページと重複します。ていうか、このブログ用に書いたものを向こうに転用したのですけどね）

　皆様ご存知の通り、初の軌道エレベーター（宇宙エレベーター）の実験衛星「STARS-C」を載せた輸送機HTV（こうのとり）は12月９日にH2Bロケットで打ち上げられました。さらにその後、ISSの日本実験棟「きぼう」から軌道上に放出。現在地球周回軌道上を公転しています。
　この事実はメディアにも取り上げられましたが、この小さな衛星が、軌道エレベーターと何の関係があるのか？ 何ができれば「成功」と言えるのか？ 意外とわかっていない方も多いのではないでしょうか。各メディアが報じるニュースも、その辺を今一つ理解していないような内容が多い。そこで今回、包括的に解説したいと思います。



１.概要と意義
　STARS-Cは、発表資料等の言葉を借りると「宇宙エレベータ（ー）実現に向けたテザー進展技術実証衛星」です。「テザー」は「ケーブル」と同義と理解してください。名称は "Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Cube" の略で、公募により「はごろも」という愛称が付けられました。二つの超小型衛星が軌道上で分離し、間に100ｍのテザーを伸ばします。軌道エレベーターを実現する技術を確立していく上で、これに何の意味があるのでしょうか？
　軌道エレベーター建造を、川に橋を架ける作業に例えるなら、「誰も渡ったことのない川に橋を架けたいが、橋脚を立てようにも川の深さも流れの速さも未知数。どうなるかやってみないとわからない。まず小舟を出して、小さな柱を試しに立ててみよう」といった感じでしょうか。この小舟がSTARS-Cであり、柱を立てられるか、立てた小柱がどんな影響を受けるかを調べるのが今回のミッションです。そしてテザーを伸ばすという行為は、軌道エレベーターの実際の建造の際に、最初の段階で行う作業になると予想され、いわば「建造本番」では、これを下端が地上に届くまでずーっと伸ばし続けるわけです。つまりSTARS-Cのミッションは、軌道エレベーター実現のための最初期の条件を見出す、基本中の基本の実験と言えます。ミッションの成功条件とでも言うべき目的は

　(1) テザーを100ｍ展開させること
　(2) テザーの展開を制御すること
　(3) 展開させたテザーと衛星の振る舞い（挙動）を把握すること

　──以上のデータの獲得・解析が挙げられます。

　実はSTARS-Cの前に、「STARSプロジェクト」として、同様のテザー展開衛星「KUKAI」（2009年打ち上げ）、「GENNNAI」（2014年同）が軌道投入されていますが、電力不足でテザーの伸展データが得られないなど、いずれも「テザー衛星として信頼性あるデータ取得までには至っていない」（静岡大）状況であり、何よりも軌道エレベーターの実験として銘打ったミッションは、世界でも最初となります。
　今計画は2014年に政府の諮問機関・日本学術会議の「学術の大型研究計画に関するマスタープラン」に採択されたもので、プロジェクトには静岡大学のほか日本大学や大林組、協会主催の「宇宙エレベーターチャレンジ（SPEC）」の常連「チーム奥澤」、そして宇宙航空研究開発機構（JAXA）などが参加しています。


２.機体概要とミッション

　STARS-Cは、１辺10cmの立方体が二つ（親機と子機）くっついているのが初期状態です。親子はそれぞれ太陽電池パドルを装備しているほか、ケブラー製テザーを伸ばすリール機構、地球磁場を利用した姿勢制御機構「磁気トルカ」、GPSやカメラ、ジャイロなどを内蔵しています。大まかなミッションは次の通り。

　(1) 国際宇宙ステーション（ISS）からの放出
　(2) パドル展開と親子分離
　(3) テザー伸展
　(4) テザーを伸ばした状態での軌道周回とデータ取得

　以下、ミッションの各フェイズを詳説します。

(1) ISSからの放出
　STARS-Cは12月19日に軌道上に放出されました。「きぼう」には超小型衛星放出機構「J-SSOD」が取り付けられるようになっており、STARS-Cなど超小型衛星を打ち上げ前にJ-SSODに箱詰めにしたものをセットし、バネの力で放出されます。ちなみに放出機構には50kg級の衛星用もあります。角度はISSの後方、下向き45度で放出されます。このため軌道傾斜角（地球赤道面に対する軌道の角度）はISSと同じ51.6度で、ISSより少し下から追随するような軌道に乗ったことになります。これはSTARS-Cだけでなく、ほかの放出衛星にも共通する軌道要素で、長期的にはISSの軌道と交差するのですが、JAXAによると、放出された衛星は100～250日程度で、交差前に大気圏に再突入するとのこと。
　
(2) パドル展開と親子分離
　親機と子機は、それぞれ側面に太陽電池を備えているほか、10cm×20cmの電池パドルを展開します。そして、親子の結合を保つテグスをニクロム線で過熱して切断し、バネの力で分離してテザーを展開します。分離後の親子の位置はGPSで測定するほか、親機と子機で異なるアマチュア無線電波を発信し、受信した電波の差からも推定できるとされています。



(3) テザー展開
　上記の手順で分離した親子の間で、テザーを100ｍ伸ばした状態で安定させます。これがうまくいくかが本ミッションの最重要事項と言えるでしょう。なぜそれほどまでに重要かつ困難なのか？

■リバウンドの問題
　一言でいうと、「宇宙には足場がないから」です。宇宙空間の軌道上では、何をしても反動がそのまま返ってきて、「踏ん張れない」のです。波のないプールで２艘のボートうちの一つに乗っていたと想像してください。もう１艘を手で押したら、反動で自分の方も反対方向に動いてしまいます。さらに２艘が紐でつながれていたとしたら、長さの限界まで２艘が離れると紐がピンと張って、今度は反動で２艘がお互いに引っ張られたりします。　STARS-Cもテザーを伸ばす反動で、親機と子機の間にこのような現象（リバウンド）が生じ得ます。このため、STARS-Cはリバウンドの回避策として、テザーの伸展速度を制御し、初速２m/sから徐々に減速させていくことを予定しています。リバウンドせずにテザー展開を終了させられれば「ミッションサクセス」とのこと。

■コリオリの問題
　今一つの問題にはコリオリが挙げられます。仮にSTARS-Cが、きちんと地上の方向（下）に対して直立するような状態で分離できたとして（ここでは親機の位置を「上」と仮定します）、分離してテザーが伸びていくにつれ、親機は西側に、子機は東側に流れていきます。位置エネルギーが運動エネルギーに変化する、すなわちコリオリの力でこのような現象が起きます。これにより、軌道エレベーターの建造初期の段階では「エレベーターが横に寝てしまわないか？」という現象が、課題の一つとして指摘されています。



　テザーを長く伸ばせば、全体に働く重力傾斜（地球の引力と軌道上公転の遠心力による位置エネルギー）がコリオリの力に対して勝り、茶柱が立つように安定していくと考えられているのですが、そうなるまできちんと伸ばせるかも、STARS-Cにとっての一つのハードルと言えます。そもそも最初の結合状態で回転運動をしていますので、磁気トルカで向きを上下に安定させるまでの過程も、クリアしなければならない課題です。
　開発に携わった方々の試算では、テザーを展開しきれば、2.5×マイナス10^4Ｎ（ニュートン＝力の単位で、１Ｎは1kgfの質量に１m/s^2 の加速度を与える力）の重力傾斜が作用し、コリオリを解消できるとしています。
　こうした課題はISSからの放出時の初期状態にも相当左右されるはずであり、未定・未知の要素も多く、まさに「やってみないとわからない」から挑戦するわけです。

(4) テザーを伸ばした状態での軌道周回とデータ取得
　上記(1)～(3)を経て、機体は「軌道周回モード」に移行し、親子の軌道上の運動、そして何よりもテザーの挙動のデータを取得していきます。ここからも、きちんと上下方向を保った姿勢で地球を周回できるかが問われます。
　JAXAでの記者会見で静岡大の山極芳樹教授が述べたところでは、分離前に姿勢を制御して安定するまでに約１か月。分離とテザー展開は数分で終わり、その後１か月ほど観測・解析を続けた後に大気圏に再突入する見込みで、放出後の衛星の寿命は２か月程度になるそうです。ここで得られるデータは、研究の発展と将来の実現に向けて参考にされる、貴重な数値となるでしょう。

　
３. 終盤イベント
　今回のSTARS-Cには一般市民が享受できる余興があります。一つは親子の位置関係を測定するための電波を、アマチュア無線で誰もが受信できることで、コールサインは親機が「JJ2YPS」、子機は「JJ2YPL」です。そしてミッションが成功しようとしまいと、最後は大気抵抗で高度が落ち、再突入して燃え尽きるわけですが、最後に余興として、再突入の様子を光学観測することを、一つのイベントとしてアピールしています。上記の「GENNNAI」のミッション時と同規模の全国的な観測体制を今回も整え、観測したいといい、「二つの物体がそろって流れ星になる様子は珍しいはず」と山極教授。その時の位置が日本上空になるとは限りませんが、可能であればぜひ観測したいものです。


４. 結び
　以上詳説してきましたが、宇宙エレベーター協会を立ち上げてから８年。当初は世間はまったく相手にしてくれなかったことを考えると、宇宙空間で実験を行う時がこんなに早く訪れるとは思ってもいませんでした。しかもそれを日本が実施するとは。STARSプロジェクトでは、展開したテザーの間を小型のクライマーが行き来する「STARS-E」も開発中で、完成が待たれます。
　超小型衛星による小規模な実験ですが、STARS-Cが実際に打ち上げられたことは、理論が公の実行動に昇華した一つの転換点であり、大きな一歩として「軌道エレベーター史」において外せない出来事になることでしょう。これを機に、研究がさらに進んでいくことを祈るばかりです。

軌道エレベーター実験衛星「STARS-C」打ち上げ

　初の軌道エレベーターの軌道上実験衛星「STARS-C」を運ぶHTV（こうのとり）６号機を搭載したH2Bロケットが９日深夜、鹿児島県の種子島宇宙センターから打ち上げられた。こうのとりは無事分離され、国際宇宙ステーション（ISS）の日本実験モジュール「きぼう」へ運搬。STARS-Cを含む超小型衛星を国際宇宙ステーション（ISS）の日本実験モジュール「きぼう」へ運搬する。
　STARS-Cは親機と子機で構成され、各機は１辺10cmの立方体。「きぼう」の船外放出器からISS進行方向の斜め下方向に放出され、高度300～400km程度の低軌道上で親子が分離して約100ｍのケブラー製テザーを展開。宇宙空間において、テザーを目的とする上下方向にうまく伸ばせるか、また伸ばした際に親子衛星の軌道運動にどのような影響が出るかなどを検証する。11月７日に日本航空宇宙研究開発機構（JAXA）筑波宇宙センターで開かれた記者会見では、STARS-C開発に携わった静岡大の山極芳樹教授（宇宙工学）は「（軌道エレベーターの実験を行う衛星は）おそらく初めての試みで、有用なデータを得られると期待している」などと述べた。

　親子分離式のテザー展開実験衛星は、STARSプロジェクトで香川大学が開発した「KUKAI」などがあり、これが初めてではないが、STARS-Cは軌道エレベーターの研究を目的とした衛星であり、宇宙空間での軌道エレベーターの実証実験は事実上世界初となる。機体は「はごろも」と愛称が名付けられ、大気圏再突入の際の様子を観測するイベントも想定しており、山極教授は「二つの衛星がそろって流れ星になる様子は珍しいはず」と話す。
　同大や日本大などは、STARS-Cに続き、展開したテザーの間で小型機械を昇降させる実験衛星「STARS-E」も開発中で、理論やSFの中に終始していた軌道エレベーターの構想や研究が本格化することが期待される。（軌道エレベーター派 2016/12/11）

スランプの時は

　前回の記事は10月２日以来の更新で、２か月も空けてしまいお恥ずかしい限りです。誠に申し訳ありませんでした。皆様言い訳など読みたくもないでしょう。ただ今回書いていて感じたことがあります。「あれ、なんか思うように書けない」。
　ニュース原稿というのは一定の型やパターンがあるので、そのフォーマットに事実を当てはめて書けばいいのですが、にもかかわらず、なんか書けない（まあありのままに書くってのが一番難しいんですけどね）。そこでハッと思いだしたのが、ゆうきまさみ先生の『もっとはてしない物語』（角川書店）の１エピソードでした。

「２ヶ月ばかりまんがを描かずに呆ぉっとしていたら──（中略）
　ほとんど毎日絵を描いているようなモンなのです私の場合（中略）
　ところがオソロシイことに、この感覚が三日四日と開いてしまうと、
　絵というのは描けなくなっちゃうモノなのだ
　つまり私の仕事は、毎日のトレーニングを欠かすことのできない
　スポーツ選手と同じなのだった」

　これと同じで、記事も書かないでいると書けなくなっちゃうんだ。これは書くことに限らず色んな職種の仕事にも言えることで、皆さんも経験おありなんじゃないでしょうか？ 書く作業に関して具体的に言うと、「書けない」というのは、書くための思考がうまく働かなくて頭の中の辞書が滑らかに引けなくなっており、いつもなら連想的に浮かぶ関連情報や語彙、表現などが、沸いてこないというか降ってこないと言いますか。脳内の歯車が動きにくくなってるんですね。
　こういう時、皆さんどうしてますでしょうか。気分転換したり振り出しに戻ってやり直したりと、対処は様々だと思います。ただ私も長年書いて食べてきてますんで、こういう経験も、もう何度もしていて処方箋もわかってたりします。私の場合、そういう時は

　「それでも書く」

　しかないんです。昔、スランプとういか同じような事態になってコラム記事に何を書けばいいかわからなくなった時、「とにかく書いて出さなきゃいけないんだから、いっそ『スランプになっちゃいました(ﾟ∀ﾟ)ｻｰｾﾝ』と書いてしまえ」と開き直ったら調子が戻ったことがあります。たぶん同じような方も多いのではないでしょうか。どんな分野にせよ、スランプから抜け出せずどうしていいかわからなくなった皆様、そういう時は「とにかくやり」ましょう。
　今年もあとわずかですが、積極的更新を心がけます。どうぞ軌道エレベータ派をお見捨てなく。

第８回「宇宙エレベーターチャレンジ」（SPEC016）水戸市で開催

　一般社団法人「宇宙エレベーター協会（JSEA）」（大野修一会長）が主催する、軌道エレベーターの技術競技大会「宇宙エレベーターチャレンジ」（SPEC2016）が今月５、６日の２日間、水戸市の千波公園で開かれた。
　８回目となる今年は、初の都市部での開催で、大学や企業、個人有志など約20チームが参加。高度は最高で約200ｍとこれまでに比べ小規模で実施され、バルーンから吊り下ろしたロープ式とベルト式の２種類のケーブル（テザー）を、各チームが自作したクライマーを昇降させて性能を競った。エントリーしたクライマーの中には、ベルトのねじれを補正するバンパーを取り付けた小田原城北工業高等学校新機械技術部のクライマーや、上下左右どの向きにもテザーを通せる、湘南工科大＋大林組チームによる球形の機体など、ユニークなクライマーが参戦した。（軌道エレベーター派 2016/12/1）

（以下は軌道エレベーター派の雑記です）
　なかなか更新ができず申し訳ありません。SPECにはこれまでも運営側に片足を突っ込んだ立場でしたが、JSEAの理事に戻ったので、今回は完全に運営スタッフとして参加してました。
　今年は小規模開催で、内容に関しても例年通りであまり書くことがないのですが、会場の千波公園の緑地は、千波湖の向こうにビル群や交通量の多い幹線道路が見えて、これまで郊外やサーキットなど、住宅密集地や都市部からは離れた場所で開催してきたこともあり何とも新鮮でありました。この場所になったのは、何でも偕楽園に日本最古のエレベーターが保存されている場所だとかで、話題づくりもあって地元の方々と話がまとまった次第です。公園の一部だから「ついでに見に来た」という一般客が多く、これも雰囲気がかなり違い、会場で配ってたポケットブック300部が全部捌けてしまった。
　
　私はマスコミ対応や写真撮影係などをやっていたのですが、掲揚しているバルーンを遠くから撮影しようと思って湖沿いに公園を歩いてると、白鳥が歩道を歩いてたりするんですよ。で、水戸黄門像の辺りに行くと人だかり。

　みんなポケモンＧＯやっとる。

　私も、名物のりんごソフトクリームを食べながらちょこっとだけ起動しましたが、特にレアなポケモンの収穫はありませんでした。
　それにしても、SPECは技術的な意義は未知数なので、人の多い場所でやるお祭りにした方が良いと前から思っていました。安全性と二律背反ではありますが、各マスコミの水戸支局もすぐ近くだし、こういう場所での開催を模索していければと感じました。