自然の流れ星の研究にもつなげて
基礎科学の発展に貢献

▲岡島 礼奈 氏

次に、基礎科学の研究とはどのようなことなのか伺ってみた。

「自然の流れ星のなかには、元になる粒の成分がわからないものもあります。私たちがつくる人工流れ星は粒の成分がすべてわかっているので、燃焼したときのスペクトル（光を波長ごとに分けたもの）を調べれば自然の流れ星の成分を特定することにつながります。成分だけでなく、自然の流れ星について、たとえば小惑星帯のどこからきたのかとか、方角も併せて解明できるかもしれません。

大学の先生などから、この素材を中間圏で燃焼させてみたいという要望があれば、その素材の粒を搭載して放出し、地上から観測することもできます。

流れ星は生命の起源になったものかもしれないといわれています。流れ星についての研究が深まれば、生命の起源に迫ることにもなります。ですから、人工流れ星をぜひ基礎科学の発展に役立てたいと考えているのです」

ほかの衛星への影響を避けるため
軌道計算ソフトで安全性を確立

ここからは、テクノロジーチームを構成する首都大学東京の佐原宏典先生、帝京大学の渡部武夫先生、日本大学の阿部新助先生の流れ星プロジェクトでの役割と研究内容について教えていただくことにしよう。

首都大の佐原先生の専門は、小型衛星など宇宙システムとその利用方法の研究だという。流れ星プロジェクトではどのような役割を担い、どのような研究をしているのだろうか。

「佐原先生には、プロジェクトの技術面全体を見ていただくとともに、人工流れ星の軌道計算を担っていただいています。

このプロジェクトを実行するうえでは安全性の確立がすごく重要です。放出する粒が、ほかの人工衛星などにあたることがないようにしなければいけません。

宇宙空間には運用中の人工衛星、運用を終えた人工衛星、ロケットの破片など『デブリ』と呼ばれる宇宙ゴミなどがあり、そうした人工衛星や10㎝以上のデブリを全部登録しているデータベースがあります。

そのデータベースを利用して、自分たちが打ち上げる人工衛星の位置と、ほかの人工衛星やデブリの位置から、放出する粒がほかのモノにあたらないようにするために、確率計算ができるソフトを独自に開発していただきました。何日の何時にここから粒を放出すると、ほかのモノにあたる確率はどのぐらいかということがわかるようになっているのです。

たとえば、基本的な設定では、放出した粒がほかのモノの近くにいく確率が10のマイナス６乗になるようにしています。これは、そのモノにあたる確率ではなく、そのモノを中心とする100km圏内をかすめる確率です。ですから、そのモノにあたることはほぼありません。しかし、別の日時など条件が変わると確率がすごく上がる場合もあるかもしれません。そのときは、放出をキャンセルします」

流星群として見せるための
軌道計算にも取り組む

佐原先生は、こうした安全面に加えて、人工流れ星をきれいに流すための軌道計算にも取り組んでいる。

「人工衛星に搭載した粒をどのぐらいの速度で、どのぐらいの角度で打ち出すと、どういう軌道を描くかといったことを計算できるようにしていただいています。

たとえば、地上のここで流星群を見せたい。その場合、どのタイミングで、どのぐらいの速度で、どの角度で粒を放出すればいいのか、ということですね。

タイミングついては、見せたい場所を基準にすると、周回軌道の３分の１ぐらい手前で放出します。地球を南北に周回する軌道で、東京で見せたい場合、南極上空で粒を放出することになります。

流星群として見せるなら、放出する角度を１粒ずつ変える必要があります。たんに順番に放出したのでは地上から見ると人工流れ星が１つずつ流れることになります。そこで、まず１つ放出して、次は角度を変えて放出、その次もさらに角度を変えて放出というように、それぞれの角度を変えることで大気圏突入の時間と位置をそろえ、地上からは10個ぐらいの流星群として見えるようにします。そういった軌道計算をお願いしているのです」

安全性の確率計算は、前述したようにすでにソフトができている。ただ、現時点では専門家でないと扱うのが難しいため、より使いやすくするのが今後のテーマだという。

「たとえば、何日の何時何分、ここで放出と入力すると確率がパッと出てくるようなものにしていただければと考えています」

これらの研究は、佐原先生の研究室のテーマとして取り組んでいる。所属する学生も研究に参加していて、学部生の卒業論文や大学院生の修士論文にもなっているそうだ。

《つづく》

●第３回は『宇宙空間で使われる装置』についてです。

▼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