大学、専門学校や企業などの研究室を訪問し、研究テーマや実験の様子をレポート
第24回 Part.4第24回 夜空を彩る人工流れ星を開発（4）
Part.4
人工流れ星の明るさや色も改良
岡島 礼奈（おかじま・れな）氏
首都大学東京 准教授 佐原 宏典氏
帝京大学 講師 渡部 武夫氏
日本大学 准教授 阿部 新助氏
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流れ星。その存在は古代から知られ、現代では音楽、小説、ドラマなどのタイトルやそのなかのフレーズとしてもよく使われる。もちろん、流れ星は自然現象の１つだが、見る機会の少なさや見えたとしても一瞬であるという希少性、そして美しさなどが、時代を超えて、見た人々に強い印象を残すのだろう。そんな自然の流れ星とは別に、人工的に流れ星をつくり出すプロジェクトが、そのために設立した企業と大学の研究室などのチームによって進められている。そこで今回は、人工流れ星プロジェクトの発案者である株式会社ALE（エール）の岡島礼奈さんを訪ね、プロジェクトの全体像や研究内容などについて話を伺った（Part.4／全４回）
素材や密度などの工夫で
マイナス0.8等星の明るさを実現
▲岡島 礼奈 氏
日本大の阿部先生の専門は、天文学。なかでも流れ星の研究を中心に据えているそうだ。では、阿部先生はプロジェクトのなかでどのような役割を担い、どのような研究を進めているのだろうか。
「阿部先生は流れ星の専門家です。このプロジェクトのことを知って、2014年の２月頃からチームに加わってくださいました。ちょうど私たちが、天文学を専門にしている方が必要だなと思っていたときでした。
というのも、阿部先生に参加していただくまで、人工流れ星の元になる粒を燃焼実験しても３等星ぐらいの明るさにしかなりませんでした。これでは、地上から肉眼で見るには暗いのです。
そこで阿部先生は、実際の流れ星はこういう光り方をするという観点からいろいろなアイデアを出して、粒の素材や密度を変えながら燃焼実験に取り組んでくださいました」
阿部先生は、宇宙航空研究開発機構（JAXA）の協力のもとで燃焼実験を進めた。
「阿部先生は、JAXAのアーク風洞という実験設備で燃焼実験を行いました。真空容器のなかで高圧高エネルギーのガスを吹き出し、粒を燃焼させます。そうすることによって、人工流れ星が大気圏に突入したときの様子を再現することできます。それを容器の窓から観察して、明るさを測定したり色を確かめたりするのです。
そのようにして、阿部先生は実験を繰り返し、2014年12月にはマイナス0.8等星の明るさを実現できるまでになりました。これは都会でも肉眼で見ることができる明るさです。
燃焼するときの色も、粒によってオレンジ、青、緑と３つの色をつけることができるようになりました」
色が途中で変化する
グラデーションも検討
明るさや色については、今後もさらに研究を重ねていく。
「明るさは、マイナス1.5等星を目標にしています。これは、恒星のなかで最も明るく見えるシリウス（地球から最も近い恒星）と同じです。星の明るさは１等上がるごとに４倍になるので、いまの２倍ぐらい明るくしようということです。
色については、もっとバリエーションを増やしたり、グラデーションにすることなどを考えています。グラデーションは、最初オレンジだけど急に青に変わるとか、徐々に青に変わっていくとか、そんな変化がつけられればと思っています」
人工衛星の打ち上げ後、阿部先生は人工流れ星の観測も担うことになる予定だ。
「宇宙での運用前の実験で、人工流れ星の観測をお願いしています。地上の実験で明るさを確認できても、実際に宇宙空間でどう光るかわからない面もあります。もしかしたら想定より暗いかもしれません。そういうときでも、流星観測の専門家である阿部先生は10等星でも確認できるカメラをお持ちなので、人工流れ星をとらえていただけると思います」
燃焼実験のスペクトル分析で
「はやぶさ」再突入時の輝線に仮説
この研究では、人工流れ星開発の目的の１つである基礎科学の発展について、すでに成果が出始めている。
「小惑星を探査して地球に帰還した『はやぶさ』の本体は、大気圏に突入して燃え尽きました。はやぶさは素材がすべてわかっているので、本来はスペクトルを調べれば何が燃えているかすべてわかるはずです。ところが、実際にはわからない輝線（波長ごとに輝いた光を示す線）が結構あったのです。
それはおそらく、素材と酸素が結びついて特殊な反応をしていたのではないかと考えられています。
そういう不明だった輝線の一部について、私たちの実験のスペクトルで一致するものが出てきました。
『この素材を燃やしたときにこの輝線が出ている。ということは、はやぶさのこの素材が酸素と結びついたのではないか』という具体的な仮説を立てることができるようになったのです」
2016年にフライトモデルをつくり
2018年の運用開始をめざす
いろいろな研究成果を上げつつ実用化をめざしている人工流れ星プロジェクト。今後については、人工衛星のエンジニアリングモデルづくり、フライトモデルづくり、人工衛星の打ち上げ、サービス運用開始までのタイムテーブルがすでに組まれている。
「先生方の研究によって各要素技術は完成に向かいつつあり、2015年の末か2016年の初めには人工衛星全体のエンジニアリングモデルづくりを開始したいと考えています。
その後約１年間、実験を繰り返し、2016年の末ぐらいにはフライトモデルをつくり始める予定です。そのフライトモデルでも実験を行い、最終的な完成品にしていきます。
打ち上げ予定は2017年後半です。打ち上げたあと、しばらく運用実験など準備をして2018年にはサービス運用を開始する計画になっています」
３年後。鮮やかな色を発しながらゆっくり流れる流れ星が夜空に現れたとき、その輝く光はプロジェクトの成功を告げるものになる。
▼人工流れ星用の小型人工衛星（イメージ）＊中央の穴から人工流れ星の元になる粒を放出
