宇宙航空研究開発機構(JAXA)は12月9日、同機構の筑波宇宙センター(茨城県つくば市)において、「ポート共有実験装置(MCE)」をプレス向けに公開した。MCEは国際宇宙ステーション(ISS)の日本実験棟「きぼう」に設置する実験装置で、今後、こうのとり(HTV)3号機に積まれて打ち上げられる予定だ。

5つのミッションが相乗りする「ポート共有実験装置(MCE)」

各ミッションの代表者らによる記者会見も行われた

"ポート共有実験装置"と言われても、一体何の実験装置なのか、ちょっと分かりにくいが、これは5つの比較的小規模なミッションを1つのラック内に"相乗り"させた装置である。大きさは1.8m×1.0m×0.8mで、重量は約450kg。「きぼう」船外実験プラットフォームの設置場所(ポート)を共有して複数の実験や観測を行うことから、このような名称で呼ばれている。

MCEの取り付け場所。NASAの観測装置「HREP」の隣になる

各装置の搭載場所。ミッションの内容も考えて配置する必要がある

MCEに搭載される実験装置や観測装置は以下の5つ。このうち、1～3は大学、4～5はJAXAが提案した装置であるが、JAXAの装置も他の提案と同じように、公募によって選定されたものだ。

  1. 地球超高層大気撮像観測(IMAP)
  2. スプライト及び雷放電の高速測光撮像センサ(GLIMS)
  3. 宇宙インフレータブル構造の宇宙実証(SIMPLE)
  4. EVA支援ロボットの実証実験(REX-J)
  5. 船外実験プラットフォーム用民生品ハイビジョンビデオカメラシステム(HDTV-EF)

IMAPとGLIMSの2つは観測ミッション

IMAPは、大気圏と宇宙空間の境界である高度80km～2万kmを観測する装置。このような高度にも、中間圏(高度80～100km)、熱圏・電離圏(高度100～1,000km)、プラズマ圏(高度1,000km以上)という超高層大気が広がっており、「可視・近赤外分光撮像装置(VISI)」で大気光を、「極端紫外線撮像装置(EUVI)」でプラズマからの共鳴散乱光を観測することで、この領域で起きている現象の解明を目指す。プラズマ大気の変動が激しくなると、人工衛星からの電波に障害が発生するが、その仕組みが分かれば、将来の予報システムの開発にも繋がるという。

かすかに大気が発光している。超高感度カメラでないと撮影は難しい

極端紫外線は大気を通過できないので、宇宙からでないと観測できない

GLIMSは、雷放電が起きた時にその上空で発生する「スプライト」と呼ばれる現象の観測を行い、発生メカニズムの解明を狙う。スプライトの観測を目的としては、東北大学が開発した超小型衛星「雷神(SPRITE-SAT)」があったが、2009年1月に打ち上げられた後、機体のトラブルによって、観測までに至らなかった。その後継機「雷神2」も完成し、打ち上げを待つだけとなっているが、GLIMSのセンサは雷神シリーズとは観測する波長が異なっており、互いに補完できる関係だという。

SIMPLEとREX-JとHDTV-EFの3つは工学実験

SIMPLEは、空気によって風船のように膨らませる「宇宙インフレータブル構造」の実験を行う。宇宙インフレータブル構造は、軽く、収納性が高いという特徴があり、太陽光発電衛星など、大型構造物への応用が期待されている技術。また、通常は0.1気圧程度で十分だが、これを1気圧にして、組成を地球大気と同じにすれば、構造物の内部で生物を育てることが可能になる(「テラリウム」と呼ばれる)。SIMPLEでは、伸展マストの展開実験のほか、テラリウムの実験も用意されており、この中で、ホウレンソウ、トマト、ミヤコグサの発芽を試す。

伸展マストとテラリウムに加え、材料実験も合わせて実施される

まだほとんど実績はないが、将来的には様々なアプリケーションが考えられる

REX-Jは、ISSの外壁を移動するロボットの実証実験。宇宙ロボットでは、どうやって移動するかということが1つのポイントとなる。REX-Jでは、4方向に伸ばしたヒモ(テザー)を使う。3方向にヒモを伸ばして、その長さを調整すれば、ヒモの固定点が構成する3角形の中を自由に移動できる。ただし、これではこの3角形の外側に行けないため、4本目のヒモを用意。ロボットアームを使って、ヒモを貼る場所を変えていけば、広い範囲の移動が可能になる。REX-Jは実証実験のため、MCEの外側に出ることはないが、将来的にはISSの外壁の点検や、大型構造物の構築などへの応用が期待されている。

REX-Jの模型。今回は実証実験のため、ヒモは3カ所が固定で、1カ所のみロボットアームで取り外す

移動原理。ヒモが4本あれば、「移動可能な範囲」を移動させることができる

HDTV-EFは、民生用のハイビジョンカメラを使って地球を撮影し、その耐久性を確かめる実験。宇宙空間は、強い放射線、高温・低温、無重力といった特殊な環境であり、通常は宇宙用にカメラを専用開発するが、"特注品"となるために、コストは高くなる。この実験では、市販のカメラ(ソニー製)を無改造でそのまま搭載。地球を撮影しつつ、どう劣化するかを調べる。もし耐久性が高く、十分使えることが分かれば、将来のコストダウンに繋がる可能性がある。また撮影した画像は、教育・広報向けにも利用する予定だ。

HDカメラを2台搭載。向きは少し変えてあり、別々の場所を撮影する

カメラは無改造で、液晶モニターも付いたままだ(もちろんMCEでは不要だが)

MCEの総開発費は33億円で、軌道上での実験期間は2年以上。こうのとり3号機の打ち上げ時期については「現在調整中」(JAXA広報)とのことで、具体的な日程は未定だ。今のところ、公式には「2011年度中」というスケジュールのままだが、ISSの状況次第では来年度にずれ込む可能性もある。

側面のパネルが外されていて、ちょうど内部が断面のように見える。REX-Jが上半分を占有している

上の窓はREX-J用。右下のエリアがSIMPLEで、左下の2つの穴はIMAPの観測センサー(EUVI)

REX-Jのロボットアームは、この窓から外に伸ばす実験も行う。あまりハデに伸ばすと安全審査が厳しくなるので、出すのは数10cm程度に抑えてある

これがREX-Jのロボット本体。打ち上げ時には振動で壊れないように、4カ所のロックでガッチリ固定されている

REX-Jのロボットアームは、このハンドレールにフックを引っかける実験を行う。これは実際にISSの外壁にあるものと同じ

MCEの下面。こちらは常に地球を向く面となるため、地球観測のセンサはこの面に搭載される