宇宙生物学実験方法論

宇 宙 生 物 学 実 験 方 法 論

宇宙科学研究所 山下雅道・黒谷明美 宇宙と社会とバベルの塔 人間は社会をつくり、ひとりではなし得ない大きさの事業を営む。人造物がますます複 雑で巨大になると、バベルの塔のようにそれぞれの部分で働く人の言葉が異なってしまい、 事業の当初の目的がさまざまに見失われる危険をはらむ。巨大な宇宙システムを相手にな される宇宙実験はこのような危険から無縁であろうか。宇宙実験の方法論は、それぞれの 研究者の体験の蓄積として個人に帰属するものであるかも知れないが、あえてこんな視点 から論ずることとする。 宇宙開発が人聞社会にもたらした果実の一つに、巨大で複雑なシステムを対象とする工 学の確立を挙げることができる。工学=エンジニアリングとはある目標が設定されたとき にこれを実現しようとする営為であり、システム工学とは抽象されたシステムに関する工 学である。それぞれに具体的で、ある工学を対象工学と呼ぶならば、システム工学はメタ工 学ということができる。システムとは、相互に関係しあうものの集まりであり、ある入力 に対してどのような挙動、出力がなされるかが規定できるものを指す。工学は、システム を階層化しあるいは個々の要素に分、解したうえ、その機能と相互関係を明らかにし、総合 して所定の機能を実現する。ここで何が目標を設定すeるかと言えば、それは工学より一つ 上の層位の政策=ポリシーである。技術=テクノロジーは日本では工学と混同される気味 もあるのだが、一つの目的に対応した手段を用意し、その百的と手段をまとめた体系が技 術であり、技術はそれ自体では価値をもたない。工学は目標を個々の目的に分解してそれ ぞれに手段を選択し、これらを総合して目標を達成する。格好の例としてアポロ計画があ る。 アポロ計画は1960年代の終りまでに月面に人聞を送るという明快な目標が設定され、そ のために巨大な組織が作られ、複雑な宇宙システムが構築された。一つの目標へ向けた挑 戦が、この計画に動員されまた支持した人々に共有される価値の一つの軸を与えた。たし かに、月面に人聞を送るのとモスクワのある地点に1

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mの誤差で弾頭を輸送するのが技 術的には等価であることをアポロ計画推進の一つの隠された動因としたことは否めない。 しかし、アポロ計画は良き目標のもとにその時代の社会的な力が発揮されたものといえる。 アポロ計画に先立つ旧ソ連による初の人工衛星スプートニクの打ち上げは米国に衝撃を与 えた。その反応のーっとして中等学校における科学教育について大きな改変がなされ、そ の余波は日本にまで及んだ。この時代に宇宙が社会のどれほどの深さにまで関与したかは、 こんなことからもうかがしヨしれる。 宇宙開発はその目的を達成すること自体に意味があり、これを進めることが社会の活性 を維持し高進する。そして、国家の威信を示す事業との性格が宇宙開発には刻印される。 宇宙開発という目標を掲げられるだけの国の力があり、宇宙への夢を共有する人々を一つ に統合する結集軸としてとらえ、国の施策として宇宙開発が推進される。これと似た文脈 は、平和的な宇宙開発を国際協力のもとに進めることの理由に、平和的な国際関係がある

ことがそれを提唱する前提であり、国際協力による宇宙開発に各国が関与し、相互的に補 完し依存しあうことが国際協力関係をより一層緊密にするといった論理がある。宇宙は協 力的関係の格好の契機足り得るのか、あるいは社会の活性を維持し人間社会の発展を促す 舞台として宇宙が有効であるのかが問われるところである。少なくとも、 60年代米国にお けるアポロの社会的な意義と効果には高いものがあり、その時代を代表する表象である。 米国の宇宙活動の一つの潮流は、工学者フォン・ブラウンの当初の夢であった人間の宇 宙飛行、火星への有人飛行の実現に向けた歩みを再び始める。もう一つの潮流は、観測・ 探査プローブを大気圏外、惑星関空間、惑星、太陽系外に送り、天体物理、太陽系科学、 地球物理、圏外生物学等の研究を進めるものである。第一の道に従えば、地球周囲軌道へ の物資の輸送と火星船の組立、惑星間飛行、周囲軌道を経由した地球への帰還というシナ リオがたてられる。スペースシャトルは別名を

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という ことからも分かるように、地上から周囲軌道への輸送手段である。ちなみに、各シャトル の飛行は

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の時の番号)と表記されるが、

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とはうえの頭文字をとっ ている。宇宙基地はシャトルに次ぐ展開であり、地球圏外への輸送の節点として機能する。 ところで、 1970年代にシャトルの開発を正当化するために、アポロ計画で使用された巨大 なサターンロケットは製造が中止され、図面も廃棄された。

5

つほど保有されていた予備 のサターンロケットはいくつかの

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のセンターの展示場に運ばれ、錆ぴるにまかせて いる。これは、航空機や新幹線を開発した挙げ句に、そのまま博物館に展示したというこ とに等しい。目標が達成されたことが成果であり、建造すること自体に意味があれば、そ のあとに残されたロケットはたとえ燃料を注液すれば飛び立てるものであっても成果を示 す展示品以上のものではない。 シャトルは一部再使用型のロケットである。シャトルによる地球周囲軌道への打ち上げ 費用の当初の見積もりは

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あたり

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万円と見積もられたが、実現されたのはそれより

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桁上の500万円で、それまでの使い捨て型ロケット、たとえばサターンロケットの60万円

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よりも高いものとなっている1)。 さらに現在

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土シャトルの利用課金を

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倍に増 額しようとしている。ちなみにロシアは、 60年代に開発されたロケットをさながら自動車 のライン生産のごとくに量産し続け、低廉で信頼性の高い打ち上げ手段を確立した。ロシ アの商業ベースでの打ち上げ課金は30万円

/kg

と推定され、実際にはさらに低い値と思わ れる。何故このような高い輸送経費を与えているかといえば、それゆえに宇宙活動が国の 施策としてなされ、したがってコスト低減の動機付けが希薄となるという悪循環が一つの 要因となっている。 宇宙開発の指標の転換 我々に現在投げかけられている設問は、 「開発することに意味がある=格好なターゲツ トを設定することによる社会・工学の活性の維持発展が自己目的

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から「利用して意義を 生み出す宇宙活動

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への転換、発展が可能かということにある。後者の立場からは、生産 性や効率といった経済的な指標が宇宙開発・活動に適用される2，3)。その中でも、上に述 べた打ち上げ費用の低減はまず初めに追求されるものである。かえりみれば、衛星の通信、 気象、放送、資源探査への応用はすでに実用されて久しく、商業的な活動が宇宙に展開さ れている。いわゆるライフサイエンス分野における宇宙利用は、有人宇宙活動の発展を基 盤にして、宇宙で人聞が活動して有効な作業、実験をなし得るとの実証のもとに始められ

た。

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ただ冒険として宇宙を飛行するのではなく、宇宙で科学実験を実施してその成果を 問おう。宇宙での微小重力環境などを利用した実験は、科学の発展に重要な発見をもたら すだろう。実験装置をその場で人聞が操作し、肉眼で現象を観察することが科学的な発見 に枢要で、ある。」このような宇宙利用の意義とその発展の条件が、 1982年宇宙基地計画の 初まりに語られた。宇宙で人間が生存できることを立証して有人宇宙活動の道を拓いた時 代から、科学実験の実施により宇宙が科学を豊富化する時代への変遷期が、アポロ計画以 降のスカイラブやシャトルであり、そこでの生物科学分野での発見にはいくつかの注目す べきものを含み、将来の発展を予感させた。そして経済的な指標が問われる宇宙活動にお いては、打ち上げ費用を低減することにより宇宙実験の生産性を向上させるのにとどまら ず、そこでの成果をより豊かなものとするよう広い生産性の概念が宇宙実験総体に適用さ れる。 エンジニアリングとしての宇宙実験 宇宙が大仰で無くならない限り、宇宙は生物科学にとって利用すべき場所にならない、 しかし現状の宇宙実験には制約がある。本来、実験方法論などと声高にいい立てるもので はないが、宇宙実験を計画して実施していく中で直面する種々の障害や克服すべき課題は 依然として多い。それを常態として追認してしまうのではなく、改善すべきものと声を挙 げるのが宇宙生物科学の将来に向けた発展のために必要である。これほど大変であるなら ば宇宙実験に関わるのはよそうということでなく、ふりかかる災苦にあらかじめ身構え、 何を理不尽として対処しようということで本文をとらえていただければ幸いである。 実験をどのように計画して実施し、所期の成果をえるかという営為、エンジニアリング を対象としてこれを抽象したものが実験方法論である。科学的な発見や仮説の検証のため に、適用される科学的原理のもとに実験技術=テクノロジーを取捨選択し、実験を支援す るシステムからする実験へのサービスと諸々の制約のもとで目標を実現することをそのエ ンジニアリングの内容とする。地上における実験に対して、宇宙での生物実験が共通して 相違するところがあれば、それらを抽出したものが宇宙実験方法論である。宇宙という実 験環境や対象としての宇宙が科学にとってユニークなものであり、そこで得られる成果が 学問の根本にかかわるか否かが、宇宙実験を評価する基準にあるのはいうまでもない。研 究者がどれほどの努力を傾注するかは、ひとえに期待される成果のユニークさへの確信の 度合により決められる。一方、実験の設計や実施という過程を対象とする実験方法論が評 価の基準とするのは、実験の科学的生産性である。ここでの生産性の概念は、研究者の努 力に対する成果の比というように、広くとらえることとする。 それでは、宇宙での生物実験が地上での研究と異なってやらずもがなとも見える負担を 研究者にかけるのはどんな点であろうか。第ーには、 「実験が他人の手で実施されること が多いjことであり、これにより様々な問題が派生する。研究者と研究者にとっては自己 そのものではない宇宙実験実施組織が他者として立ち現れる日)。

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の発行している宇宙基地のユーザーマニュアル8)の最後に、宇宙基地での実験を 行おうとするときに研究者が何をしなければならないかをリストしである。第一項のスポ ンサーを探せというのは何も宇宙実験に限ったことではない。ただし、宇宙計画の総体と しての性格と目的によっては、科学的な意義が直接的に評価の基準とはならないことがあ る。

スポンサー探しの次は、ペイロードデータパッケージの準備ということである。ペイロ ードとは宇宙の方言の一つで、単に積み荷としての実験装置や試料を指すのではなく、宇 宙機上で行われる実験のハードウエアとソフトウエアの総体を包含する概念である。ただ し、これはあくまでも宇宙運送業からみて積み荷として投影される実験の側面であり、実 験そのものではない。ここで見るべきは、実験をペイロードとしてみる組織が研究者の前 に現れるという点にある。 さてペイロードデータパッケージの内容は、ペイロードの名称、に始まり、実験の目的・ 方法、消費電力、クルーの作業時間、宇宙基地内での搭載場所や必要な実験支援装置、シ ャトルによる地上からの輸送あるいは宇宙から逆送する質量、その時の冷蔵・冷凍要求、 通信データの量、打ち上げおよび帰還時にどれだけぎりぎり遅くまた早く試料を積んだり 降ろしたりしなければならないか(レイト・アーリーアクセス)など、日本での宇宙基地 利用応募の書類に含まれていた項目が当然ではあるが挙げられている。 この辺から研究者の手から実験の準備過程が離れていくのだが、ペイロードの安全性を 保証せよ、ペイロードおよび地上でのシステムについて防護策を示せとされる。危険な物 質は三重の封じ込め、水を使うなら容器の準備、ペイロードのインテグレーション、安全 性、実証データを示せと続く。インテグレーションとは、定義された実験を実施するため 要求する装置や運用を規定した時に、それが無矛盾的に構成されており、また要求を満足 するよう規定されているかを解析的にまた即物的に実証していく過程を指している。多数 の装置や実験が一つの統合ミッションを構成する場合には、それぞれの聞に衝突があるか を解析・調整し、統合した計画の策定や装置の宇宙機への実装と試験、運用時の優先度の 裁定などの作業もインテグレーシ-ョンに含まれる。 実施段階に移ると、クル}および地上要員や研究者の訓練が始まる。装置を宇宙機に組 み込むため、装置の受け入れ検査や飛行のための認証試験を済ませる。射場では装置や試 料の検査を行う。軌道上に上がった装置が正常に作動するかを試験するチェックアウトや 安全性にかかわる項目があるならばそれを監視し、実験の計画変更などについてペイロー ド運用統合センターと折衝する。実験終了後は飛行の結果の聞き取りに参加するというと ころで、

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からみた研究者の宇宙実験への関与が終了する。 複雑な宇宙システムと宇宙実験 「複雑で巨大な宇宙システムを相手とする j という宇宙実験は、それに対応したいくつ かの階層をもち分業化した大きな組織により実施される。これは「実験が他人の手で実施 されることが多い」ということを導く一つの理由となっている。研究者は宇宙実験の一つ の要素として遇される。多くの場合、複雑で巨大な宇宙システムとインターフェースをも っ実験ペイロードの開発は、システム工学的な開発管理能力を組織として体現している機 関とその契約者が進める。すなわち研究者は提案する実験の要求を定義することが任務で あり、装置の開発や実験の実施に直接携わることは希である。 実験と装置の概要が決められていくと、共通的なサービスをペイロードに対して行う宇 宙システム(パス系と称する)から実験がどのようなサーピスを受けるか、また実験が制 約されるかが決められる。パスシステムは、機械的構造、電気、通信、熱、さらに有人機 であれば環境制御系、クルーなどの各機能サブシステムに区分けされる。実験システムと これらの聞のインターフェースが以降管理されていく。すなわち、各サブシステム要素で

変更をしようとすると、インターフェースを通じたその波及が解析され、変更が受容でき るか判定される。 各インターフェースはそれぞれの機能別のトークン、例えば電力で言えば使用電力値と その時間的プロフィル、で表現される。さきに、宇宙運送業からみた積荷としての実験と いう表現を用いたが、電力サブシステムから実験をみれば、消費電力プロフィルが実験の 顔であるO 研究者は期待される科学的成果をトークンとして、そのサービス要求が各イ ンターフェース要求にどのように表現されるか、それらを総合したものが実験を成立させ るかどうかを見守ることとなる。実験一実験システム一宇宙システムという三つの領域の うち、実験について計画しその実施において判断を下すのは研究者であることはいうまで もない。しかし、実験の設計の処方婆を初めに書くばかりで、その後は多くを他人に委ね、 実験場所から物理的にも隔離され、その結果について真と判定したり、その質を確かめる のにどのような仕掛けを最初の処方に組み入れておくかといった、いささかまわりくどい 手続きが研究者に要求される。実験の構想の段階からこれらの事項を細かく規定し、さな がら契約文書を聞にはさんでこれが管理されていくという経験は、地上の研究の過程に類 似のものはない。 システムがサブシステムに分解されまた階層化されるのと並行して、開発過程において 発生する作業は分解され、そのツリー構造

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が作られる。それぞ れの作業の内容や責任が示され、どのようにインターフェースが管理され全体の計画が進 められるかが取り決められる。開発組織の規模の大きさやその組織の風習に従って、計画 管理の手法は設計会議の議事録であったり、計画文書やインターフェース管理文書の作成 維持といった手法が選択される。 研究者は、実験の背景、科学としての系譜、意義、実験の原理と方法の概要からなる実 験の概念を最初に示す。この概念に基づいてなされる実験設計の初めの関門は、実験要求 の審査である。定義された実験とそれに基づく装置や運用の要求が、宇宙実験の資源の制 約や禁止事項の枠内に入るかが検討され裁定される。期待される科学的な成果と使用する 実験資源の大きさの関係、すなわち制約が加えられた場合にそれにより損なわれる科学の 内容と質を明らかにしておく。 実験の資源としては、先にも挙げたように、打ち上げられる試料の量や種類、使用でき る実験装置、宇宙飛行の期問、試料および装置の重量や容積、宇宙機の乗員による実験操 作の質と時間、宇宙機の環境制御機能や試料の保存場所、実験用電力、排熱、地上とのデ ータやコマンドの通信の種類(質)と量、地上への回収データ・試料の量などがある。荒 削りの実験設計の過程で、なにがクリテイカルな実験資源、となるのか、また制約を回避す る手だてがあるかを検討する。実験の概念と統合されたシステムから与えられる資源と制 約をすり合せ、実験の設計を詳細化していく。実験の規模や細項目の一部がそのままでは 実行出来ない場合には、資源対科学成果の関係を照合して調整される。 研究者の実験要求が解釈され、実験の設計や要求の審査が進められていく中で、研究者 は概念設計、基本設計の審査に参加し、実験の構想、が正しく反映されているかを、自らの 科学を擁護する立場から審査する。装置や実験手法が実験の要求を満たすように科学的に また技術的に正しく設計されているか、装置の機能試験や実験手法(プロトコル)の検証 計画についても、どのような項目を含まねばならないか、それぞれの項目について適合非 適合の判定基準はどう決められるかについて助言し、さらに試験や検証の結果の合否につ

いて実験側から総合的に判定する任務が研究者にはある。一方、研究者に相対する側は、 研究者の要求を正しく解釈し、また宇宙実験システムを規定し設計する上で必要な実験と しての要求項目を抽出し、その内容をそれぞれのサブシステムの言語表現で翻訳する任務 がある。このような実験のインプリメンテーション4)の過程が、通常の地上研究の進め方 とどのように異なるかについて、研究者と計画管理者のロールゲーム5，6)を行い、相互に 学びあう試みもなされている。さらに、搭乗実験者(クルー)の存在は、研究者にとって 実験操作を他人に委ねる7)というもう一つの地上ではあまり経験しない状況に研究者を曝 すこととなる。 実験の信頼性と障害解析 「複雑で巨大な宇宙システム

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の設計においては、これこそがシステム工学の内容であ るのだが、次のような手法が援用される。その一つは信頼性解析である。多数の部品がシ ステムとして組み上げられたときに、部品やサブシステムがそれぞれどのように機能を分 担し依存しあうかという、システムを構成するツリー構造を描くことができる。このツリ ー構造に基づき、それぞれの部分の信頼性がシステム全体の信頼性をどのように規定する か明かにする。ツリーの形により個々の信頼度が累積されたり和として計上される。その 結果から、所定の信頼性を得るのに各部分がどのように構成されなければならないか、部 品に何を選定しなければならないかを探ることになる。ところで、信頼性の評価方法が確 立しているのは電子部品についてであり、機械的な構造や機構について定量的に評価する ことは難しい。宇宙実験システムのツリーの末端には実験設計や部品としての実験試料が 位置している。仮に信頼度の低い部品がある場所にあって全体の信頼性を低めているとき は、その他の部分の過度の信頼性の高さを戒めることも信頼性解析のなすべき仕事である。 当然のこととして、実験の設計や試料などの信頼性も関われる。予見することの出来ない 現象や試料のふるまいを、宇宙システムや実験装置と同一の土俵で評価の対象とすること ができるかという根底的な疑問もあり、その評価には難しいことが多い。実験試料の信頼 性の向上は、選定の手}II買やその基準を厳しく定めたり、冗長な設計、すなわち試料の種類 や数を増大するといったことで可能である。実験の信頼性という概念は、ある実験結果を 得たときにそれがどれほどの確かさで主張できるか、確実さを求めるには、実験手順や装 置の監視機能などに何を組み込むかといったようにとらえることが適切かも知れない。実 験設計に確実な成功を条件として課すことは、野心的な発見的研究に大きな価値を与える 立場とはある部分で相克する。 同様な事情はシステムの障害解析においても見られる。障害解析とは、各サブシステム で発生し得る障害を予見するものである。最初の障害がサブシステム聞のインターフェー スを越えてどのように異なる部分に伝播し、別の障害を引き起こすかを分析する。障害の 重大さ=クリティカリティを評価し、またこれへの対策を講ずる。実験システムの障害の クリテイカリテイの評価の基準は、実験目的の達成を妨げたり、科学的成果の信頼度を低 めるか否かという研究者側の判定と、宇宙システムおよび乗員に危害を及ぼしたり他の実 験に障害をあたえるかという項目でなされる。科学実験の障害分析6)は、研究者の構想す る実験概念の中に確実な結果を保証する手段を組み入れるために行われる。装置や手)11買の 開発、実験の実施を他人に托すのが通例の宇宙実験では、研究分野の基礎的知識にもとづ

くいわずもがなの手慣れた確認手順であったり、実験者の視野の片隅で監視されている項 目を、研究者がもれなく提示し、実験の設計に組み入れておく必要がある。往々にして障 害解析は実験一実験装置一宇宙システムの階層のうち実験装置どまりの解析であることが あるので、障害の伝搬の最終端のひとつは実験であり、そのクリテイカリテイの判定は研 究者によることによく注意しておく必要がある。 「宇宙に特有な制約や禁止事項、制限された資源、」を踏まえて装置の設計手法をまとめ ることが、宇宙実験方法論の主要な技術的項目である。これについては、欧州宇宙機関 ESAおよび、米国重力宇宙生物科学会ASGSBが優れた実験者への手引き 11，12)を刊行してい るので参考にすることができる。生物実験の安全性にかかわる事項は特に重要であるので 次ぎに NASAおよび旧ソ連の手法を比較する。 安全性の管理における NASAと旧ソ連の対比 スペースシャトルに搭載する実験や装置についての安全性の指針に示されている医学生 物学実験で生起しうる危険な要因は、封じ込められない廃棄物による汚染である。病原性 物質・生物を扱う実験では冗長性ある封じ込めを要求している。設計により危険な要因を 除去し、除去できなければ保護の対策を付与する。危険な状況に対する警告手段を備え、 最終手段として手順を規定することで危険を回避する。 病原性微生物等は気密容器に隔離し、地上要員・搭乗者が病原物に触れないよう、また 実験のハンドリング、運用、貯蔵、廃棄に関する詳細な手順を規定するよう指示されてい る。危険な微生物の容器は緊急着陸や墜落時にも耐えなくてはならない。微生物制御薬剤 を高温で融ける容器に入れておき、墜落時に地上を汚染しないようにする。生命維持系は 汚染、疾病、爆発に対して対策が講じられなければならない。生物を用いる実験では、封 じ込め、排気、臭気の除去対策が乗員用の環境制御系に加えてなされる。霊長類、脊椎動 物の生命維持系には給餌および排准物除去機能を持たせる。ケージに入れない動物を扱う 場合には、乗員へのハザード、宇宙機への有り得る危険を生み出さないような方法による。 死んだ試料や植物を保存し貯蔵する対策を立てる。制御の対象となるのは、揮発性化学種 および浮遊粒子であり、許容濃度が決めれれている。発生源の特定とモニターの設置が要 求される。バイオアイソレーションにより船内の人間居住空間と生物試料の相互汚染を防 止し、無病原菌動物の使用が推奨される。 ロシアは長期に運用される宇宙基地をすでに持っており、閉鎖された宇宙機内での微生 物生態系が地上の開放された場所とどんな違いがあるか豊富な経験の蓄積がある。地上か らのカピの持ち込みゃアレルギー源には神経質である。この点NASA'土、短期のシャトル 飛行の経験が主で、 10年以上軌道上に上げ放しの宇宙基地での問題にはまだそれほど真剣 に対応していないように感じられる。 ロシアの宇宙基地MIRの安全性要求はNASAの安全性指針と基本的に同じであるが、生 物試料用の装置は原則として

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重以上のバリアーを有することと簡潔に示されているに過 ぎない。カエルの実験9，10)で経験した審査は、概念設計段階での審査および設計指針の指 示、プロトモデルの現物を机上においての総括的審査、摘出された課題について試験方法 の指示と試験報告の審査といったように、極めて即物的になされていき、作成すべき文書 の分量は米・日に比較して極めて少ない。各専門分野ごとの担当審査者と開発者が机上に 置かれた装置の現物をはさんで顔を突き合わせながら審査が進むといった属人的な色彩が

強い。装置を設計・製作するのが人間であるならば、その人間の能力を審査する方が手っ 取り早く審査できるといった観がある。文書による規定の明確さとそれゆえに規定される 範囲の限界性と、人間を押さえることの包括性と暖昧さといったそれぞれの長短をどのよ うに組み合わせるかが問われる。

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の安全性審査は審査パネルがぺイロードについて安全と判定した場合に、仮にそ のぺイロードが宇宙システムやクルー、地上要員に危害を及ぼしたときに責を問われるの は審査側となる。このため、いきおい審査の網の目は細かくなる。過去の障害例や豊富な 経験の集積を、装置や実験手}ll買の開発に繰り込めるという正の側面がある一方、往々にし て安全性が聖域として独り歩きし、過大な負担をぺイロード開発にかけるのも事実である。 この点、旧ソ連の考え方は、搭載受け入れ側が要点を把握する以上にぺイロード開発に 立ち入らず、ペイロードの安全性についての責任は究極的にはその供給者に帰せられると いう考え方をとっている。例えば、実験装置はフライト用、そのバックアップ、打ち上げ 延期時用、訓練用、試験用の

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つを製作することが要求されるが、それらが同じ様に製作 されていることを製造者が保証すれば、フライト用装置の振動試験等は装置の性能を劣化 させるという理由で行わないよう勧告される。

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であれば、性能が劣化しない試験条 件を定めるための解析をもとにフライト用装置の試験を行うこととなる。 利用者の支援に関する

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の反省

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はこれまでそれ自身が宇宙実験の目的を規定し、かっそのための宇宙システムの 開発運用を行ってきた。少々うがった見方をすれば、単一の組織が全てを取り仕切ること で、宇宙開発自体に意義があるということを組織的に表現してきたものかもしれない。た だし、

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本部の部局はシステム建造・運用にかかわる部局と、ユーザーにあたる部局 とに色分けされ、各フィールドセンターも種々の性格を有しているのは確かである。この

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も、宇宙基地計画において一つの転換を図ろうとしている。シャトルは必ずしもユ ーザーの要求にしたがって作られたものではなく、実際の運用を始めてみると種々の問題 が出てきた。一方、アポロに引き続いて行われたスカイラブは、その建造から運用利用ま で単一の部局が担当したという。 1982年、宇宙基地計画を始めるにあたって、下された方針の決定は次のようなものであ った。宇宙基地の計画概念の策定段階において、ユーザーの要求をよく規定し、その要求 のエンベロープを定め、それに従って宇宙基地システムの概念設計を進める、この段階に 多額の予算を投入するという方針である。実は、宇宙基地の計画概念はその後何度かの揺 れや変転を経験する。 1992年建設開始という当初予定が延びていく聞に、米国ならびに世 界の政治、社会、経済的変動は大きかったO 宇宙基地といった巨大な計画は、良くも悪く も多大な影響をこの変動から受けている。 米国における宇宙予算の頭打ちは、

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のユーザー部局のみに閉じた宇宙基地の利用 ではなく他の政府機関や民間をユーザーとして取り込み、施設の建造とユーザーへのサー ピス提供者というように

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の組織の性格を変えようとしている。そして

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は、現 在の利用者支援についての問題点を次のように分析している。非効率的なインテグレーシ ヨンシステムではないかというのが総じての結論であり、長すぎる準備期間、高いコスト、 硬直性、ユーザーフレンドリーでないとの4つが挙げられる。これを生み出す素因を、

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のポリシ一、安全性審査過程、実証試験、インテグレーション過程の

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つの領域で

指摘している。

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のポリシーの領域では、ミッションおよび実験の成功への責任が不 明確であったり、利用者に影響する決定に利用者自体が関与できないことや、総じて利用 者と

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とが対立的な関係になる点である。安全性審査は解釈次第であったり、何しろ 消耗的であること、実証試験ではインターフェースおよび安全性についての実証に多大な コストを要し、またインターフェースの実証と安全性に関する実証の要求が別物、すなわ ち安全性要求は絶対であるがインターフェースの適合性は実験の成功に関わるものである との区別がされていないなどと指摘されている。インテグレーション過程の硬直性や、そ の過程の長さ、複雑さ、費用が利用者を疲弊させる点、特に膨大で重複した複雑な文書が 槍玉に上がっている。文書作成費用は実験・装置の開発費用の 9割を占めている。ゆとり のあるリソース配分やインテグレーション過程の簡素化により、この文書量を減らそうと している。改善策には、旧ソ連のとってきた手法を街併とさせる項目がいくつかある。 ゆとりある設計により開発コストが引き下げられるというのは少々奇異に見えるかもし れない。多数の実験を統合して実施する場合には、統合を管理する役割を担う管理者がた とえば実験資源について一定の調整分マージンを持って計画を進めるのであるが、その割 合が小さなものであると、それぞれのインターフェース要求などを子細に規定し、統合し た計画が制約の枠内に収まることをマージン分の誤差で明らかにしなくてはならない。宇 宙実験の機会が限定されるため失敗の許されない張りつめた開発をとすれば、確実さを増 すあらゆる手だてを講ずるという動機付けがなされ、開発コストはますます増大していく。 宇宙実験システムに目的を与えるのは科学 宇宙飛行をする道具が宇宙機であり、宇宙実験という-目的のもとに作られ使われるのが 宇宙実験システムであるという至極あたりまえのことをことさらに主張しなければならな い事情を説明してきた。パトリック・コリンズ(ロンドン・インペリアルカレッジ教授) は、英国の

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人の宇宙飛行士候補のうちの一人であ った。この

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計画は旧ソ連の宇宙基地ミールへの

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秋山レポーターの搭乗に引き続く 英国、オーストリー、 ドイツ、フランスのミールへの搭乗のひとつである。氏は宇宙を官 業独占から解放し宇宙産業を発展させるにはどうしたらよいかという観点のもとに、次の ような比験を示している13)0

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初めての宇宙飛行から30年を経過して、依然政府職員の 宇宙飛行士のみが

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にのって国のミッションを行ってい る。これは

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年に少数の政府の航空飛行士のみが

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にのって“ミッシ ョン"を実行しているというのと同じだ。秋山のミールへの搭乗は、世界初の宇宙商業旅 客であり、新時代の到来を告げるものである。

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初の商業旅客が日本から生まれ、宇宙飛 行を商業の対象としたのが旧ソ連であったことのアイロニーは、しかし変革は辺境からも たらされるという歴史の一例かも知れない。 秋山はその著書14)において、初めて国を背負うことなくなされた宇宙飛行、ビジネス としてコストを意識した宇宙飛行の体験を記している。旅客として受け入れた旧ソ連宇宙 機関の、しかし対応のちぐはぐさは過渡期の混乱と見るべきだろう。飛行機に旅客として 乗るのに、健康診断をし、航空操縦学の講義や緊急避難の実訓練を受けるという戯画と同 様なことがミール搭乗に際してなされている。旧ソ連の訓練担当機関は、緊急時に邪魔に ならないよう、また何に触ってはいけないかを教え込む必要があったと主張している。宇 宙機がいまだ旅客輸送の思想で作られていないことを目すべきである。

「普通の人も宇宙に行ける、宇宙実験も町工場製の装置でできる」ということが、

TBS

のミール搭乗とそこでのカエル実験において表現しようとした一つの主張であった。

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特 別に選抜された宇宙飛行士が宇宙用に厳しい設計と試験をへた装置を操作し、科学的な高 い成果が約束され、確実に成功する安全な宇宙実験」という構図が、どのように高い開発 コストと研究者の要らずもがなの努力を要求するかを示してきた。たしかに設計者の微小 重力に関する想像力の欠如により、カエル実験装置の宇宙での操作性が悪く実験操作時間 を大幅に超過したという氏の批判は真撃に受けとめている。あまり短い準備期間も操作訓 練などで判明した装置や手順の不具合を飛行実験までに改善できないといううらみはある。 また同書にみえる、 NASAとは違っていい加減な出来の装置でもおうように旧ソ連は受け 入れるという郷捻ともとれる記述が妥当ではないことは、安全性審査における旧ソ連と NASAの考え方の違いの項で示した。実験や装置の開発において傾注すべき努力が、実験 の成果や宇宙実験の生産性の増大(この中に宇宙での実験操作の容易さも含む)に必ずし も結びついていない悲喜劇7)についてその一端を本文では示したO 宇宙実験の設計者の想 像力やその知識の集積が求められ、開発の思想、が正しく定められることこそが肝要である。 いささかの誤解を受ける覚悟で記せば、実験システムは実験のためにあるのであり、宇 宙システム総体も科学によって目的を与えられる。宇宙開発の潮流が宇宙と人聞社会との より深く広範な関わりを指向するのであれば、宇宙繁明時代のシステム管理手法や組織の 体制もまたそれにふさわしく変えていく必要がある。本文では、宇宙実験の主人公が他な らぬ研究者であり、実験システムの開発やその運用において研究者の判断が正しく反映さ れねばならないことを主張した。宇宙システムの機能に投影される実験の要求を規定した り、宇宙システムから実験に与えられる制約に従って実験を設計するといった、宇宙なら ではの文法が存在することも確かである。宇宙実験方法論といった議論を不要とするよう な宇宙システムの構築こそ宇宙工学の一つの重要なターゲットである。 文 献 1) Collins， P.Q.;宇宙活動のための最重要課題， ISASニュース， No.138， (1992.9). 2)長友信人;宇宙利用と搭乗科学者，第2回宇宙利用シンポジウム， 1-4(1985). 3)黒谷明美，山下雅道;宇宙ステーションミールに乗ったニホンアマガエル一実験のインプリメンテーシ ョンという工学一， KASTRepo凡 3，41-43(1991). 4) Yamashita， M.; Automation in SpaceLife Sciences， in Automation in BiotechnoJogy ed.I.Karube， Elsevier， 337・347，(1991).

5) Yamashita， M.， S.Watanabe， T.Mano， N.Matsui， F.Bonde-Petersen， N.Foldager， T.Shoji and H.Sudoh; Telescience Testbed for Physiological Experiments in Space，恥1icrogravityQ.， 1 ， 1-8(1990). 6) Yamashita， M.， S.Watanabe， T.Shoji， A.H.Clarke， H.Suzuki and D.Yanagihara; Telescience Testbed:

Operational Support Functions for Biomedical Experiments， Acta Astronautica， 27， 155-161， (1992).

7)黒谷明美; ミールでのカエル実験一宇宙実験のドラマツルギ一一，日本マイクログラピティ応用学会 誌、，8，72-76(1991).

8) NASA， Office of Space Flight; Space Station Freedom User's Guide， August (1992).

9) FRIS実験グループ;宇宙ステーション MIRにおけるカエル実験 Frogin Space報告書、宇宙科学研究

所、(1991.1).

10) FRIS関係報告，第 8回宇宙利用シンポジウム， (1991).

11) Parers from the 1991 Symposium "To Fly"， ASGSB Bulletin 6， 105-136(1992). 12) ESA; Biology in Microgravity -A Guide for Experimenters， ESA TM-02 ， (1989). 13) Collins， P.Q.; When the sneering has to stop， New Scientist， 26 Jan.(1991). 14)立花隆、秋山豊寛;宇宙よ文芸春秋，(1992).