平成２０年度宇宙回収システムの産業利用化に向けた調査研究報告書

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日機連２０先端－２

平成２０年度

宇宙回収システムの産業利用化に向けた調査研究報告書

平成２１年３月

社団法人日本機械工業連合会財団法人資源探査用観測システム・

宇宙環境利用研究開発機構

この事業は、競輪の補助金を受けて実施したものです。

http://ringring-keirin.jp/

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序

我が国機械工業における技術開発は、戦後、既存技術の改良改善に注力することから始まり、やがて独自の技術・製品開発へと進化し、近年では、科学分野にも多大な実績をあげるまでになってきております。

しかしながら世界的なメガコンペティションの進展に伴い、中国を始めとするアジア近隣諸国の工業化の進展と技術レベルの向上、さらにはロシア、インドなどＢＲＩＣｓ諸国の追い上げがめざましい中で、我が国機械工業は生産拠点の海外移転による空洞化問題が進み、技術・ものづくり立国を標榜する我が国の産業技術力の弱体化など将来に対する懸念が台頭してきております。

これらの国内外の動向に起因する諸課題に加え、環境問題、少子高齢化社会対策等、

今後解決を迫られる課題も山積しており、この課題の解決に向けて、従来にも増してますます技術開発に対する期待は高まっており、機械業界をあげて取り組む必要に迫られております。

これからのグローバルな技術開発競争の中で、我が国が勝ち残ってゆくためにはこの力をさらに発展させて、新しいコンセプトの提唱やブレークスルーにつながる独創的な成果を挙げ、世界をリードする技術大国を目指してゆく必要があります。幸い機械工業の各企業における研究開発、技術開発にかける意気込みにかげりはなく、方向を見極め、ねらいを定めた開発により、今後大きな成果につながるものと確信いたしております。

こうした背景に鑑み、弊会では機械工業に係わる技術開発動向調査等のテーマの一つとして財団法人資源探査用観測システム・宇宙環境利用研究開発機構に「宇宙回収システムの産業利用化に向けた調査研究」を調査委託いたしました。本報告書は、この研究成果であり、関係各位のご参考に寄与すれば幸甚です。

平成２１年３月

社団法人日本機械工業連合会会長金井務

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はしがき

宇宙利用活動は様々な分野で展開され、国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の完成も真近に迫り、宇宙実験を中心とした本格的な宇宙活動がすでに開始されています。しかし、このような巨大宇宙実験システムは膨大なコスト、利用開始までの大幅遅れによる実験意義の低下、条件・調整が多くユーザーにとって敷居が高い等が大きな課題となっております。

又、ＩＳＳに関しては、2010年にはスペースシャトルの引退が予定されており、宇宙実験では必須となる実験試料等物資の回収に関して見通しがない状態であります。

このような状況で、今後は、小型・軽量・簡便な安価で使い勝手のよい回収可能な無人の宇宙実験システム利用の方向への可能性はかなり高いものがあり、ひいては宇宙実験機会の増大が見込まれ、真の宇宙利用の活性化へつながると思われます。

以上の点から、本調査研究では、宇宙回収システムに関し、産業利用の観点を踏まえ、

国内外の周辺状況を把握し、日本が整備すべき位置づけを明確にして、小型･簡便を目指した宇宙回収システムを体系的に整理・検討しその課題の抽出・解決策の検討を目的として本調査研究を実施したものです。

本報告書にまとめられた成果が、今後回収可能な、使い勝手のよい宇宙実験システムの利用及びその開発の促進に貢献できれば幸いです。

最後に、当財団法人資源探査用観測システム・宇宙環境利用研究開発機構に対して、

本調査研究の機会を提供いただいた、社団法人日本機械工業連合会、財団法人ＪＫＡならびに関係の方々に厚く御礼申し上げます。

平成２１年３月

財団法人資源探査用観測システム・宇宙環境利用研究開発機構理事長野間口有

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平成２０年度宇宙回収システムの産業利用化調査委員会名簿

氏名所属団体名

委員長小林康徳元）宇宙科学研究所名誉教授

委員大平充宣

大阪大学大学院

健康体育研究棟内医学系研究科適応生理学教授

委員大石浩隆

佐賀大学医学部社会医学講座環境医学分野

准教授

委員小高正人

（独）産業技術総合研究所産学官連携推進部門産学官連携ｺｰﾃﾞｨﾈｰﾀ

（順不同、敬称略）

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宇宙利用活動は様々な分野で展開され、国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の完成も真近に迫り、宇宙実験を中心とした本格的な宇宙活動が開始されようとしている。しかし、このような巨大宇宙実験システムは膨大なコスト、利用開始までの大幅遅れによる実験意義の低下、条件・調整が多くユーザーにとって敷居が高い等が大きな課題となっている。

このような状況で、今後は、小型・軽量・簡便な安価で使い勝手のよい無人の宇宙実験回収システムの利用の方向へ進む可能性が高く、ひいては宇宙実験機会の増大が見込まれ、

真の宇宙利用の活性化へつながると思われる。

しかしながら、この小型・簡便を目指した宇宙システムの使用を検討するにあたり、宇宙実験では必須となる実験試料等物資の回収に関し、実験系（ミッション系）に適合する回収システムは世界的にみてもかなり限定されている。しかも回収への要求も様々であり、

今後宇宙実験の主流となるであろう、生物系実験では回収時の低加速度や着地点へのアクセス性・試料保存に関する要求がでてきている。

国内外の動向としては、ＩＳＳほど大規模ではないが、既存の宇宙実験回収システムとしてはロシアのバイオコスモスや国内では次世代型無人宇宙実験システム（ＵＳＥＲＳ）

があるが、大規模すぎるとか生物系実験対応となっていない等の課題があり、使用頻度は非常に少ない。

更に、特に重要な点は、これら宇宙実験の成果が地上社会への還元、産業化への道筋をつけることが求められてきており、マウス等の宇宙環境の生態変化を解析し、マウスを回収・分析して地上の創薬に貢献しようとの計画もその一環であり、また、中国では植物種子の回収に成功して農業への活用の取り組みを続けている。

以上の点から、本調査研究では、宇宙回収システムに関し、産業利用の観点を踏まえ、

国内外の周辺状況を把握し、日本が整備すべき位置づけを明確にして、小型･簡便を目指した宇宙回収システムを体系的に整理・検討しその課題の抽出・解決策の検討を目的とする。

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１．２調査研究体制

本調査研究は、下記体制により実施した。

平成２０年度宇宙回収システムの産業利用化に向けた調査研究調査研究体制

(社)日本機械工業連合会殿調査研究委員会

委託 (財)資源探査用観測システム・宇宙環境利用研究開発機構

三菱重工業株式会社再委託

また、（財）資源探査用観測システム・宇宙環境利用研究開発機構内に宇宙実験に関する有識者からなる「宇宙回収システムの産業利用化調査委員会」を設置して運営し、委員会における助言を調査研究成果に反映した。

平成２０年度宇宙回収システムの産業利用化調査委員会名簿

氏名所属団体名

委員長小林康徳元）宇宙科学研究所名誉教授

委員大平充宣

大阪大学大学院

健康体育研究棟内医学系研究科適応生理学教授

委員大石浩隆

佐賀大学医学部社会医学講座環境医学分野

准教授委員小高正人

（独）産業技術総合研究所産学官連携推進部門産学官連携ｺｰﾃﾞｨﾈｰﾀ

（順不同、敬称略）

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１．３調査研究内容

国内外の宇宙実験の試料等回収に関する既存システムの状況･背景を踏まえ、更に最近の動向から新たに望まれる回収システムの要求仕様・実現性・課題検討を行った。また、産業利用への展開をあわせて検討した。

（１）国内外既存システムの状況・開発背景の調査

国内外の微小重力実験手段として、既存の宇宙実験回収システムに関し、関連資料調査などにより、国内の利用状況、実験内容を調査した。また、同様に国内外の回収システム等の開発経緯・背景を調査し、更に今後の動向を検討した。

（２）回収システムの仕様・運用要求の明確化、実現性の検討

日本が整備すべき回収システムとしてユーザー側から新たに望まれる仕様及び運用に対する要求を、関連資料調査などにより、特に今後宇宙実験の主流になると思われる、生物系実験固有の要求（加速度、試料準備・回収）も含めて明確にした。

上記調査結果からアウトプットされる回収系や運用系の実現性・開発課題の検討を実施した。

（３）産業利用化検討

対象となる産業界一般、主に宇宙機械製造分野の関係者の意見を集約し、産業利用化、

ビジネスモデルを検討した。

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１．４調査研究項目・スケジュール

調査研究内容の各項目については以下のスケジュールにて検討を実施した。

宇宙回収システムの産業利用化調査委員会は、9月、11月及び1月の3回実施した。

半期別・月別上半期下半期

平平

成成

20 21

年年

／／

項目 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3

③産業利用化検討

④成果報告書の作成

⑤委員会開催 ○ ○ ○

①国内外既存システムの状況・

開発背景の調査

②回収システムの仕様・運用要求の明確化、実現性の検討

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第１章国内外既存システムの状況・開発背景の調査

本調査研究では、小型・軽量な回収型宇宙実験衛星システムを中心に検討するが、それに関連する国内外の既存の宇宙実験回収システムに関し、開発背景・経緯、利用状況、実験内容を調査し、今後の動向を検討した。

１．１宇宙環境利用の一般動向１．１．１概略経緯

旧ソ連のスプートニク打上（1957）により人類は本格的宇宙活動を開始し、宇宙開発･

宇宙利用を推進してきた。その中で、宇宙空間の特殊な環境が明らかになり、微小重力環境（マイクログラビティ）を中心とし、他にも宇宙線、高真空などの環境を利用した、あるいはその人体などへの影響を調べる科学実験が行われてきた。

古くは、米国のスカイラブ（1973～1979）やスペースシャトルを利用したスペースラブ及び旧ソ連の宇宙ステーションであるサリュート・ミール計画（1971～2001）が実施され、

拡大してきた。現在、本格的な国際宇宙ステーション(ＩＳＳ)を建設中であり、日本実験棟「きぼう」もようやく2008年夏から実験運用を開始した。

ＩＳＳは国際的なプロジェクトであったが、開発費用と期間が膨大で、各国の事情、各国間の調整及びスペースシャトルの事故などで完成は大幅に遅れることとなった。その結果として、宇宙での実験を望む多く研究者の実験機会が奪われることとなり、またＩＳＳの実験も長期にわたり待たされることになった。

その間に、米国は宇宙活動の力点を宇宙実験から惑星探査へ移す方向となり（2004年ブッシュ大統領年頭教書）、月有人飛行計画検討、月面基地建設や火星有人飛行を目指し、

2010年にはスペースシャトルが引退することも決定した。

ようやくＩＳＳは完成に向けての目途がたち、「きぼう」はすでに本格的実験を開始する段階になったが、課題としては、スペースシャトルの引退により実験に必要な回収物（実験試料、機材、実験装置）のタイムリーな回収の目途が立たなくなったこと、提案から実験まで長期にわたる準備、調整のため関係者のモチベーションの確保が困難な点が上げられる。

一方で、落下塔や、パラボリックフライトなどによる地上での模擬微小重力実験や小型ロケット・回収衛星型カプセルなど小型・簡便な手段も過去多く実施されてきた。これら実験手法は１．１．２項に記す。これらは、ＩＳＳに代表される本格的な宇宙実験の前段的実験に利用されてきた面が強いが、簡便で実験機会も多く、安価なため、これらの手法自体が、重要な実験手段になりうるであろう。

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また、2008年5月に日本において、宇宙開発・利用の基本的枠組みを定めるための「宇宙基本法」が成立し、基本計画などを検討中であり、当然宇宙環境の利用分野に影響をあたえるものと考えられる。

１．１．２微小重力実験手段の概要

微小重力環境の主な利用機会・手段としては、落下実験施設、航空機、小型ロケット、

回収型衛星、スペースシャトル、国際宇宙ステーションなどがあり、最も重要な微小重力のレベルと時間を中心にした特徴を表１．１－１及び図１．１－１に示す。又、手段の相関とその流れを図１．１－２に示す。特に実験時間の増大を目指し、手段も進化、拡大しており、本格的なＩＳＳ実験に向けて進行している。

そのような活動とは別に、もっと小規模、実験機会が多く、安価で実施できる実験手段を利用した実験も多く行われてきた。図中にも示しているが、例えば、主に微小重力環境を模擬するため、地上での落下塔実験、航空機によるパラボリックフライト、小型ロケットによる弾道飛行、地球周回型の回収カプセルなどがそうである。これらは、ＩＳＳなどの本格的な実験の予備実験の側面もあるが、これ自体が、簡便な微小重力実験手段であるため、その汎用的利用手段としての意義もあると思われる。

本調査研究は図１．１－２に示す地球周回型の小型回収カプセル（小型宇宙回収システム）の実現性を検討するものであり、この部分を中心にして、その周辺の実験システム、

実験内容を調査した。

１．２項以下では手段毎に現在進行中の活動状況、背景などを調べた。

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表１．１－１実験手段の特徴実現可能微小

重力レベル

微小重力

利用時間関連情報備考

国際宇宙

ステーション 10^-4～10^-6G 数週間～数ヶ月

宇宙環境の研究宇宙環境を利用した研究

宇宙で生活するための研究

スペースシャトル10^-3～10^-5G 1～2週間日本参加のスペースシャトルミッション

宇宙ステーション組立中は宇宙実験の機会制限あり

ミール 10^-3～10^-5G 数週間～数ヶ月

ミール宇宙ステーショ

ン運用終了

宇宙実験・観測フリーフライヤ（ＳＦＵ）

シャトル利用型（終フリーフライヤー10^-5G以上了）

ミッション期間依存

（半年程度）USEF Home Page シャトル非依存型

小型ロケット 10^-2～10^-3G 数分

・小型ロケット TR-IA による宇宙実験と成果

・MAXUSロケット

日本の TR-IA 計画は終了

航空機 10^-2～10^-3G 10秒～25秒

・NASA JSC ・

KC-135

・グレン研究センター・DC-9

・ダイアモンドエアサービス

利用可

落下塔 10^-3～10^-4G 1秒～10秒

・日本無重量総合研究所(MGLAB)

・ZARM落下塔（ドイツ・ブレーメン）

利用可

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○http://iss.jaxa.jp/utiliz/means/index.html（JAXA HP）

図１．１－１各種の微小重力実験手段の重力レベルと時間の範囲^１）

本格的宇宙実験地球周回型

前段的実験弾道飛行カプセル有人宇宙船航空機実験

落下塔

ｽﾍﾟｰｽｼｬﾄﾙ

回収型実験衛星

実験

小型ﾛｹｯﾄきぼう/ＩＳＳ

・ FOTON/BION

・ USERS 実験時間：

20～45日程度

（USERS：数ヶ月）

実験時間：

数秒

実験時間：

数ヶ月実験時間：

5分～10分程度

実験時間：

14日程度

（実験中止）

小型宇宙回収システム（本調査研究対象）

実験時間：TBD

（案）ピギー：1.5H、副衛星:2週間

図１．１－２有力な微小重力実験手段

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１．１．３微小重力実験の概要

宇宙での特殊な環境として微小重力、放射線、高真空などがあるが、この中でも微小重力環境を利用した実験が圧倒的に多い。これまでの世界各国の微小重力実験は、ライフサイエンス実験と物質科学実験が多く行われた。我が国の宇宙実験の成果と教訓については、

下記１）の資料にまとめられており^１）、宇宙実験の件名ごとに、研究者や実験目的、結果などを知ることができる。又、地上実験も含むその他の実験の情報も下記に示す。

１）我が国の宇宙実験－成果と教訓－JASMA Vol.22,Supplement ,2005 http://idb.exst.jaxa.jp/jdata/02494/200509J02494000.html

２）宇宙実験成果概要一覧（1991～1998、シャトル・小型ロケット・ミールの成果、JAXA HP)

http://idb.exst.jaxa.jp/db_data/summary/japanese/seika_gaiyou_index.html

３）落下塔・航空機実験実験テーマ一覧（1997-2006、計191件；日本宇宙フォーラム HP）

http://www3.jsforum.or.jp/php/koubodb/index.php ４）地上研究公募結果

平成9-19年分野ごとに応募と採択数を記載（日本宇宙フォーラムHP）

http://www4.jsforum.or.jp/public/statistics/index.html

１．１．３．１ライフサイエンス実験^１）

ライフサイエンス（生命科学）は（１）生物（細胞培養、植物、動物実験）（２）宇宙放射線（３）宇宙バイオテクノロジー（結晶生成、バイオリアクター）（４）宇宙医学（感覚運動、骨・筋肉・血液変化、閉鎖環境）などの実験がされている。

最近は、タンパク質などの結晶生成実験（１．４．２項参照）が目立っている。また、

惑星探査・長期飛行に対応する宇宙飛行士の健康管理のための宇宙医学研究が指向される傾向にある。

１．１．３．２物質科学実験^１）

物質科学は（１）結晶成長（結晶成長、溶液成長、凝固）（２）高精度熱物性測定（３）

流体物理（マランゴニ対流、気液相変化、気泡・液滴挙動）（４）燃焼（５）材料製造（合金、半導体、ガラス・セラミック材料、有機材料）などの実験がされている。現在は、高機能・高品質のナノ材料創製も有力な方向である。

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１．２回収型実験衛星と実験内容１．２．１回収型実験衛星の概要

従来から実施されていた落下塔実験、航空機実験、小型ロケット実験は実験時間が数分程度以下であり、より長期間の実験手段として、回収型実験衛星を利用した宇宙実験が行われてきた。これは、衛星の内部で無人で複数の実験を行い、地球を周回し、パラシュートなどを使って地上、海上に落下・回収するものであり数日から数ヶ月の実験期間を確保できることが特徴である。例として我が国の次世代型無人宇宙実験システム（ＵＳＥＲＳ）

の概略運用形態を図１．２－１に示す。

回収型実験衛星の実績スケジュールを表１．２－１に示す。また各回収型実験衛星の概要表（ミッション、開発機関、構想、履歴、システム仕様、実験概要、運用、概略図）を表１．２－２に示す。

この方式は、古くからロシア(旧ソ連)が最も盛んで、1970年代からＢＩＯＮ、ＦＯＴＯＮとして、合計20 回以上も継続しており、かつ2000年代に入ると改良型のＦＯＴＯＮ- Ｍ、ＢＩＯＮ-Ｍが実行、計画されている。実験ユーザーはＥＳＡ関係が主体である。

又、中国も熱心に実施しており、本方式の科学実験関連は 1980年代後半から2年間に 1 回のペースで実施されている。インドも本方式を試験しており 2009 年には本格的実験を開始予定である。

一方、我が国では過去に宇宙実験・観測フリーフライヤ（ＳＦＵ）やＥＸＰＲＥＳＳなどの回収型衛星が打ち上げられた。またＵＳＥＲＳが稼動したが、いずれも単発的な利用にとどまっている。我が国の実験ユーザーは、いままで、海外のロシア、中国そしてインドの回収衛星の利用を実施してきており、今後もその動きは続くものと思われる。

いずれにせよ、ロシアの2機種に関する新たな改善型の導入、中国の回収衛星の継続的活用、インドの新規開発と発展している動向を見れば、この方式に対する実験要望はまだまだ高いと考える。

本調査研究の対象としているのは、本方式で、さらに使いがっての良い、小型･軽量で簡便なシステムの開発・利用に関する。

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図１．２－１ＵＳＥＲＳの概略運用形態^２）

１．２．２回収型実験衛星の実験概要

本方式での宇宙実験の内容は、最近の例ではＦＯＴＯＮ－Ｍについてデータがよく発表されているので、その内容を記述する。

ＦＯＴＯＮ－Ｍ１は失敗したので、その次のＦＯＴＯＮ－Ｍ２（2005年）に関する実験リストを表１．２－３に、又、ＦＯＴＯＮ－Ｍ３（2007年）の実験リストを表１．２－４に示す。実験ユーザーは大半がＥＳＡ関連であることがわかる。内容としては流体物理、

放射線、合金、タンパク質結晶、教育、生物関連など多岐にわたっているが、－Ｍ３は特に生物関連の実験が増えている。更に、2010年からは生物科学系（ライフサイエンス系）

専用実験衛星として、ＢＩＯＮ－Ｍが打上げ予定であるが、その詳細内容は不明である。

ＦＯＴＯＮ－Ｍ３実験詳細報告としては文献３）に記載されている。

なお、中国の回収衛星では農業に関連した宇宙育種やがん細胞に係わる実験を行ったとの情報もあるが、現実は不明である。インドの回収衛星についてもまだ詳細は不明である。

ただ、ＪＡＸＡはインド回収衛星を使用した微生物培養実験を計画中である。

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ＮＯ国（機関）区分 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22

1

日本・USERS

・SFU、

EXPRESS

・再突入試験機

2 米国

3

ﾛｼｱ・BION

・FOTON

4 ESA関連・IRDT

5 中国・回収型人工

衛星 6 その他・ｲﾝﾄﾞSRE

BION-11（計11回）

1973～

1985～ FOTON-12（計12回） FOTON-M1 FOTON-

M3

FOTON-M4？

BION-M1（以降2 年に１回程度？）

打上回収

開発 EXPRESS

SFU打上回収

OREX HYFLEX DASH

1975～総計20機　1987～科学実験　計10機

実績予定

FOTON- M2

表１．２－１回収型実験衛星等の実スケジュール

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表１．２－２（１／９）宇宙実験手段概要【名称；ＵＳＥＲＳ/実験回収カプセル】

開発機関 (当時）

METI、NEDO/USEF ミッション

使用期間

・無人宇宙実験（超伝導材料実験）

・2002.9～2003.5(回収部着水）

重量・大きさ・全体重量 1700Kg（REM；900Kg、SEM；800Kg）

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ；170Kg、0.4m3

時間

微小重力レベル

・8 ヶ月半

・10μG 開発構想、履歴

使用実績

・良好な微小重力環境下での長期の宇宙実験の実施、自ら帰還できる無人宇宙実験ｼｽﾃﾑを目指す（SFU ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ、EXPRESS ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄがﾍﾞｰｽ）

・1996 より正式開発開始

・初号機以降は予定なし

システム仕様・回収部であるﾘｴﾝﾄﾘﾓｼﾞｭｰﾙ（REV）とｻｰﾋﾞｽﾓｼﾞｭｰﾙ（SEM）から構成

・太陽電池ﾊﾟﾈﾙ利用；出力約 2.5Kw 回収手段・REV が小笠原東方沖に着水

・GPS ﾋﾞｰｺﾝ発信、航空機１機と船舶２隻で捜索宇宙実験概要・大型高温超伝導ﾊﾞﾙｸ材料の製造実験

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・H-ⅡA ﾛｹｯﾄ/種子島宇宙ｾﾝﾀｰ；ﾃﾞｰﾀ中継技術衛星(DRTS)と相乗り

・500km 円軌道、軌道傾斜角約 30.4 度

・USEF 運用管制ｾﾝﾀｰ

記事

USERS

（USEF HP より）

(19)

表１．２－２（２／９）宇宙実験手段概要【名称；ＳＦＵ/実験回収カプセル】

ISAS、科学技術庁、NASDA、通産省、NEDO、USEF ミッション使用期間

・軌道上で科学･工学実験・天文観測等。回収・再使用ｼｽﾃﾑの検証

・1995.3～1996.1 重量・大きさ・総重量 3850Kg

・直径約 4.5m、高さ約 2.8m（太陽電池パドルは展開時長さ 24m、幅 2.4m）

時間

・約 10 ヶ月

・10-4Ｇ開発構想、履歴

使用実績

･研究者が宇宙環境を容易に使用できるよう設計・計画する

①標準化された、実験設備の提供

②飛行のﾁｬﾝｽ増大、ｺｽﾄﾀﾞｳｳﾝを計り、回収・再使用を実現

・上記期間の一回のみ実施

システム仕様・2.8Kw(寿命初期）実験用 850Kw

・姿勢制御；太陽指向/三軸姿勢制御姿勢制御推進系（RCS）と軌道変更用推進系（OCT）を有す。

・主構造；ｱﾙﾐ合金製の変形 8 角形のﾄﾗｽ、着脱可能な台形箱 8 個あり、そのうち 6 個が実験機器用、2 個がﾊﾞｽﾕﾆｯﾄ

回収手段・ｽﾍﾟｰｽｼｬﾄﾙ（STS-72）で若田飛行士のﾏﾆﾋﾟｭﾚｰﾀ操作で回収（1996.1）

宇宙実験概要・赤外線望遠鏡、太陽電池・ﾌﾟﾗｽﾞﾏ・電気推進・材料・生物学・暴露部等多くの実験実施

・実験装置は ISAS、NASDA、USEF 等が担当

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・H-Ⅱﾛｹｯﾄ/種子島宇宙ｾﾝﾀｰ（1995.3）

・約 300km～500km、28.5 度、実験遂行は 486km

・地上局のﾒｲﾝは内之浦局

記事

SFU

（JAXA HP より）

SFU：Space Flyer Unit

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表１．２－２（３／９）宇宙実験手段概要【名称；ＥＸＲＥＳＳ/実験回収カプセル】

ISAS/DARA（ﾄﾞｲﾂ宇宙機関）ミッション

使用期間

・材料実験、軌道再突入・回収技術の習得

・1995.1；失敗重量・大きさ・重量；約 765Kg（SM/RM 結合時）

・直径約 1m、高さ約 2.3m のｶﾌﾟｾﾙ状（同上）

時間

・5 日間の予定

開発構想、履歴使用実績

・DARA がﾛｼｱに製造依頼した再利用可能な回収型ｶﾌﾟｾﾙ

・初の日独共同宇宙ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄとして 5 回程度実験実施（予定）

・ﾛｹｯﾄ打上時、異常振動(重量過多か？）、地球２周して軌道離脱、行方不明、1996.1 にｱﾌﾘｶのｶﾞｰﾅで回収した。(失敗）

・ただし、後で、無事回収され再突入時の耐熱材試験には成功システム仕様・SM(ｻｰﾋﾞｽﾓｼﾞｭｰﾙ)、RM(ﾘｴﾝﾄﾘﾓｼﾞｭｰﾙ)を有す。

・軌道離脱用の固体ﾛｹｯﾄ保有

回収手段・RM では高度約 120km から再突入実験、各種耐熱材料実験等実施後、ﾊﾟﾗｼｭｰﾄによりｵｰｽﾄﾗﾘｱ南部、ｳｰﾒﾗ付近の砂漠に着地予定

・RM は降下中、ﾋﾞｰｺﾝ信号発信、ﾚｰﾀﾞ追跡、光学観測により、着地点確認予定宇宙実験概要・(予定）地球周回軌道上で約 5 日間材料実験；新しい石油精製の触媒創製実

験(CATEX）で加熱炉等搭載

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・M-3SⅡﾛｹｯﾄ/鹿児島宇宙空間観測所

・近地点 210km、遠地点 400km の楕円軌道の予定

記事

EXPRESS

（USEF HP より）

(21)

表１．２－２（４／９）宇宙実験手段概要【名称；ＢＩＯＮ（バイオコスモス）/実験回収カプセル】

ソ連・ﾛｼｱミッション

使用期間

・生物科学実験

・1973.10～1996.12

重量・大きさ－時間

・5 日間の予定

・1971 にソ連・ｱﾒﾘｶ間で協力合意。それに基づきソ連は生物実験衛星にｱﾒﾘｶの実験ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞを提案し、これが BION となった。

・ﾎﾞｽトーク宇宙船・ｾﾞﾆｯﾄ衛星（ｶﾌﾟｾﾙ内は気圧・温度管理、大気圏突入ｶﾌﾟｾﾙ）が開発のﾍﾞｰｽ

・主にｺｽﾓｽ衛星として打上げられたためﾊﾞｲｵｺｽﾓｽとも呼ばれる。

・実績；BION1 号（ｺｽﾓｽ 605 号）～BION11 号を最後に計画終了平均して 2 年に 1 回のﾍﾟｰｽ

システム仕様－

回収手段－

宇宙実験概要・ｱﾒﾘｶ以外の多くの国が実験に参加。主に生物の微小重力への適応や、放射線の影響等を調査。

・5 号までは主に小動物や植物・微生物を使用していたが、6 号以降はｻﾙを使用。

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

－記事

基本的には、次項の FOTON と同等であり、同情報を参照。

BION

（NASA HP より）

(22)

表１．２－２（５／９）宇宙実験手段概要【名称；ＦＯＴＯＮ、ＦＯＴＯＮ－Ｍ/実験回収カプセル】

ﾛｼｱミッション

使用期間

・宇宙実験

・1985～

重量・大きさ船内ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ 650Kg 時間

過去は 12～18 日間仕様では 30～90 日間？

・BION ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ廃止の間は生物系実験は FOTON に移行された。

・FOTON-1；1985.4～FOTON-12；1999.9(計 12 回）

・以降電力消費量や搭載部大型化し 2002.10 に FOTON-M1（失敗）、2005.5 に FOTON-M2 が、2007.9 に FOTON-M3 が打上げられた。

・1991 の FOTON-7 で ESA も実験（ﾀﾝﾊﾟｸ質結晶化）に参画し、以降 ESA とは強く協力。

・-M4 は 2008 頃打上げ予定。以降、1.5～2 年毎に 1 回予定。

システム仕様・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ搭載重量；900Kg まで（船内外に可能；船内 650Kg は回収可能）

・電力 1800W（14 日間の場合）、大型電池がｶﾌﾟｾﾙの先端に搭載

回収手段（-M2 の場合）高度 300Km を 16 日間飛行後、逆噴射 45 秒、その 30 分後に大気圏突入・ｶｻﾞﾌｽﾀﾝ着

宇宙実験概要（-M3 の場合）

・12 日間実験、主に ESA の 43 のﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ搭載-流体物理、生物、結晶成長、

放射線被爆-ｽﾅﾈｽﾞﾐ、ｺﾞｷﾌﾞﾘ､蝶､ｶｲｺ等も搭載

・JAXA の WG が「ﾀﾝﾊﾟｸ結晶の成長実験」(代表；東北大学、塚本勝男）を実施

（JAXA 報告書；JAXA-SP-07-022）

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・ｿﾕｰｽﾞﾛｹｯﾄ/ﾊﾞｲｺﾇｰﾙ

・軌道高度；約 220～400Km

・ｷﾙﾅ（ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）、ﾓｽｸﾜ（ﾛｼｱ)の航空管制ｾﾝﾀｰで管理、65 人の科学者でﾓﾆﾀ（-M3 の場合）

記事

フォトン-M（Foton）

(23)

表１．２－２（６／９）宇宙実験手段概要【名称；ＢＩＯＮ－Ｍ/実験回収カプセル】

ﾛｼｱミッション

使用期間

・生物科学実験

・(予定）2010～

重量・大きさ前項 FOTON-M と同等時間

・30～45 日

・安価な微小重力の生物実験を目指し、ｸﾞﾚｰﾄﾞｱｯﾌﾟ

（今後の予定）

・1 号機；2010/30 日間；げっし動物の実験

・2 号機；2013/45 日間；ﾄﾞｼﾒｰﾀ搭載予定

・3 号機；2015/45 日間；人工重力発生予定システム仕様・温度・湿度管理可能

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ搭載重量；900Kg まで（船内外に可能；船内 650Kg は回収可能）

・電力 350W（14 日間の場合）

回収手段前項 FOTON-M と同等宇宙実験概要（今後の予定は上記参照）

・JAXA は１号機利用の実験案（線虫使用）を計画中

・NASA が 1 号機利用しﾏｳｽ等の実験を計画中、免疫機能、骨、心血管、筋肉、

神経系その他。ｻﾝﾌﾟﾙｼｪｱを計画？

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

前項 FOTON-M と同等記事

1)平成 19 年度「生物科学系ｽﾓｰﾙﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ宇宙実験研究班」活動報告書東端晃

（第 24 回宇宙利用ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ）

ビオン-M（Bion）

(24)

表１．２－２（７／９）宇宙実験手段概要【名称；ＩＲＤＴ/再突入試験機】

ESA ミッション

使用期間

再突入試験機 2000～

重量・大きさ・140Kg；直径 80cm から 3.8m に展開時間

・30 分間

・(試験による弾道飛行）

・大規模な熱遮断やﾊﾟﾗｼｭｰﾄ不要の膨脹型新ｼｽﾃﾑを目指す

・火星着陸や ISS も視野に入れていた

・2000 に部分的成功するも 2001、2002 に失敗

・2005 秋に再実験（本表の記述はこの時点のもの）

システム仕様・140Kg；直径 80cm→2.3m→3.8m と 2 段階に展開

・膨脹型熱ｼｰﾙﾄ材ﾞを使用、窒素ｶﾞｽにて膨張

・着地速度 13-15m/s 回収手段・膨脹型熱ｼｰﾙﾄ材を使用

・ｶﾑﾁｬｯｶ半島へ着地

・ﾋﾞｰｺﾝ電波で追跡

宇宙実験概要 (再突入試験機なので宇宙実験はない。)

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・Volna ﾛｹｯﾄ（ﾛｼｱ潜水艦より、ﾛｼｱ西方海上）

・弾道飛行

記事

IRDT

（ESA HP より）

(25)

表１．２－２（８／９）宇宙実験手段概要【名称；中国回収型人口衛星/実験回収カプセル】

中国ミッション

使用期間

・宇宙科学実験

・1987～

重量・大きさ・衛星全体；3600kg、最大直径 2.2m、高さ 5.1m の弾丸状

・回収部；250Kg、容量 0.45m3 非回収部；650Kg、容量 0.9m3

時間

15 日間周回

・1975 以降 20 機の回収衛星を打上、うち 19 機の回収に成功

・1987 以降 10 機の微小重力科学実験実施、1000 件もの実験実施

・最近では 2006 実施、2008、2010 と実施予定システム仕様・不明

回収手段・四川省成都郊外へ着地

・回収ｻﾝﾌﾟﾙは航空機で北京に輸送（2006 の線虫実験の場合）

宇宙実験概要・1987 以降、本回収衛星や「神舟」宇宙船を使って、数百種の微生物や菌類、

植物の種子を実施してきた（例；苗、農作物、果実、宇宙ﾋﾟｰﾏﾝ）

・その大半は GaAs の結晶成長、合金の凝固、超伝導材料製造、ﾗｯﾄ等生物実験、ﾀﾝﾊﾟｸ質結晶成長、農作物種子品種改良に関する実験

・日中協力ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄとして、線虫を使った実験を 2006 実施（日本側はｻﾝﾌﾟﾙｼｪｱ）。計画継続中（JAXA）

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・長征ﾛｹｯﾄ/甘粛省酒泉衛星発射ｾﾝﾀｰ

・近地 170-200、遠地 350-400km、傾斜角度 63-65

記事

(26)

表１．２－２（９／９）宇宙実験手段概要【名称；インド回収型人口衛星ＳＲＥ/実験回収カプセル】

ｲﾝﾄﾞ宇宙機関 (ISRO) ミッション

使用期間

・大気圏再突入型宇宙実験ｼｽﾃﾑ

重量・大きさ・基準径；2m 高さ；1.6m

・555kg （SRE１）

時間

・12 日間

・低ｺｽﾄの再利用型宇宙輸送ｼｽﾃﾑに向けた取り組み。再突入の技術取得と宇宙実験の遂行

・2007.1 打上（SRE１）。今後 2009 には SRE２を打上予定システム仕様・円錐形状先端部は 1m 直径

・ﾊﾟﾗｼｭｰﾄ、ﾊﾟｲﾛ装置、通信･制御機器、ﾄﾗｯｷﾝｸﾞｼｽﾃﾑ及び実験装置等を内臓

・熱防御－ｶｰﾎﾞﾝﾌｪﾉｰﾙのｱﾌﾞﾚｰｼｮﾝ、ｼﾘｶﾀｲﾙ

回収手段・逆噴射、高度 100Km で 8km/ｓ、高度 5Km で 101m/ｓ

・ﾍﾞﾝｶﾞﾙ湾に着水－高度 2km からﾊﾟﾗｼｭｰﾄ展開、着水速度 12m/s 宇宙実験概要・2 つの実験が計画、成功

1)金属の溶融、結晶化

2)ﾅﾉ結晶の合成、ﾊﾞｲｵ材料への適合

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・PSLV C7 ﾛｹｯﾄ/Sriharikota(ｲﾝﾄﾞ）；実験衛星は SRE。他の 3 つの衛星とあわせて打上

・高度 637Km/97.9°（極軌道）

記事

今後 JAXA は共同で実験する計画がある。

SRE

（ISRO HP より）

(27)

Launch date:2005.5.31 Microgravity: Payload weight:385kg

No Experiment Developed by Remarks（ｷｰﾜｰﾄﾞ）分野

1

4 fluid physics experiments

ESA 流体物理流体

2

assists FluidPac, Agat, SCCO, Favorite and MiniTherm

ESA 　　　－？

3 9 experiments in exobiolgy and radiation exposure ESA exobiolgy、放射線暴露放射線 4 2 experiments on diffusion effects in crude oil ESA/CSA 拡散、原油流体 5 6 experiments on diffusion coefficients in alloys DLR/ESA 合金、拡散係数材料

6 2 meteoritic re-entry experiments ESA 隕石、再突入実験実験手段

7 3 experiments from ESA's educational programme ESA ESA、教育プログラム教育 8 1 experiment in biology of water micro-organisms DLR 水微生物、バイオロジー生物

9 5 joint experiments on crystal growth KBOM 結晶成長結晶

10 1 re-entry technology experiment DLR 再突入技術実験手段

11 1 technology electrolysis test for life support ESA 生命維持、電気分解生物 12 Tri-axial accelerometer system - installed on Polizon ESA/KBOM 三軸加速度計、 Polizon 実験手段 13 3 technological tests on high efficiency 2-phase loops CNES/ESA 2-phase loops 流体 14 1 experiment from ESA educational programme ESA ESA、教育プログラム教育

15 1 precursor experiment for Biolab ESA Biolab、予備実験生物

表１．２－３ＦＯＴＯＮＭ－２実験リスト

生物、：流体/燃焼、：材料/熱物性/結晶、：その他：

(28)

表１．２－４ＦＯＴＯＮＭ－３実験リスト

Launch date:2007.9.14 Microgravity: Payload weight:292kg

No Experiment Developed by Remarks（ｷｰﾜｰﾄﾞ）分野

1 2 fluid physics experiments ESA 流体物理流体

2 assists all payloads onboard ESA 　　　　　　－？

3 TBD experiments in exobiolgy and radiation exposure ESA exobiolgy、放射線暴露放射線 4

4 experiments from ESA/CSA on diffusion effects in

crude oil ESA/CSA 拡散、原油流体

5 5 experiments on cellular biology ESA 細胞生物学生物

6 3 experiments on bone growth and yield CSA/ESA 骨成長、生成生物

7 2 experiments in biology of water organisms DLR/ESA バイオロジー、水有機体生物

8 4 experiments on materials science KBOM 材料科学材料

9 1-2 meteoritic re-entry experiment ESA 隕石、再突入実験実験手段

10 growth of several protein crystals ESA タンパク質結晶成長結晶

11 countermeasures for bone losses in microgravity B/ESA 骨量喪失生物

12 Measurement of shocks, temperature and RH in Foton ESA/TsSKB 衝撃、温湿度、計測実験手段

13 Tri-axial accelerometer system : true DC to 200 Hz ESA 三軸加速度計、直流実験手段

14 low-g performances of new design heat pipes 新型ヒートパイプ流体

：生物、：流体/燃焼、：材料/熱物性/結晶、：その他

(29)

１．３．１小型ロケット１．３小型ロケットと実験内容

しかし、ヨーロッパでは、スウェーデンやドイツを中心にＴＥＸＵＳ、ＭＡＳＥＲ、ＭＡＸＵＳといったロケットシステムを用いて、継続的に実験が行われている。特に、ドイツが中心になって運営しているＴＥＸＵＳは1977年から開始され、現在まで45回もの実績を誇り、今後も継続されていく予定である。

本方式は、日本でも1980年からＴＴ－５００Ａで合計6回、その後さらに発展させ、

大型化したＴＲ－１Ａシリーズで年1回のペースで合計7回の実験を行った。しかし、その後の本格的宇宙実験であるＩＳＳ／「きぼう」に注力するために、本計画は 1998 年で終了した。日本での小型ロケットの概要については文献４）に詳しい。

小型ロケットの実績スケジュールを表１．３－１に示す。また各回収型実験衛星の概要

（ミッション、開発機関、構想、履歴、システム仕様、実験概要、運用、概略図）を表１．

３－２に示す。

小型ロケット実験の特徴は、地上で実施される落下塔実験や航空機実験がいずれも実験時間が数秒から数十秒に対し、小型のロケットを弾道飛行させて微小重力環境をえる方法であり、数分間レベルの実験時間が得られることにある。例として我が国のＴＲ－１Ａの概略運用形態を図１．３－１に示す。

図１．３－１ＴＲ－１Ａの概略運用形態^４）

(30)

１．３．２小型ロケットの実験概要

本方式での宇宙実験の内容及び成果の詳細は、ＴＴ－５００Ａについては文献４）に示されている。またその後に実施された、ＴＲ－１Ａに関する実験リストを表１．３－３に、

詳細報告は文献４）に示されている。同表からもわかるように、この時期の実験は流体物理や材料科学が主体であり、長い実験時間が望ましいライフサイエンス実験はわずかである。

又、現在継続中であるＴＥＸＵＳ、ＭＡＳＥＲ及びＴＥＸＵＳ実験のここ数年の実験テーマリストを表１．３－４～６に示す。ＴＴ－５００ＡやＴＲ－１Ａと同様に、流体・材料・燃焼関連が多いが、ライフサイエンス系の実験が増加の傾向にある。

(31)

ＮＯ国（機関）区分 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22

1

日本/

JAXA

TT-500A

（日本）

2

日本/

JAXA

TR-1A

（日本）

3

ドイツ TEXUS

（ドイツ）

4 スウェー

デン

MASER

（スウェーデン）

5 ^ドイツ/^{スウェーデ}

ン

MAXUS

（ﾄﾞｲﾂ/ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）

6 その他

1991～1998：7回 1980～1983：6回

実績　　△予定

1977～：45回

1987～：11回

1991～：7回

表１．３－１小型ロケット実験のスケジュール

(32)

表１．３－２（１／５）宇宙実験手段概要【名称；ＴＴ-500Ａ/小型ロケット】

日本・NASDA ミッション

使用期間

・材料実験

・1980～1983 重量・大きさ・ﾛｹｯﾄ全長：10.5m、直径：0.5m、発射時重量：2.38t

・回収頭胴部全長：2.7m、直径：0.5m、重量：330kg、約 100kg の材料実験装置搭載

時間

・微小重力時間：約 6 分

・1×10-4G 以下

・ｽﾍﾟｰｽｼｬﾄﾙ実験に先立ち、我が国で実施できる実験として実行。

海外動向も考慮

・試験的ﾛｹｯﾄ TT－500 を宇宙実験、洋上回収可能なように改造

・1980～1983：計 6 回システム仕様・2 段式個体ﾛｹｯﾄ

回収手段・種子島の東方約 460km の海上に着水、ﾌﾛｰﾃｨﾝｸﾞﾊﾞｯｸﾞを膨張させて浮遊すると同時に、ﾋﾞｰｺﾝ電波およびｼｰﾏｰｶにより浮遊位置を示す。航空機と船舶により回収。

宇宙実験概要・6 回の打上げで、金属の溶解･凝固実験、化合物半導体、ｱﾓﾙﾌｧｽ半導体の製造等、19 の実験を実施。

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・種子島から発射

・最高高度 300ｋｍ

・航空機、回収船

記事

概要は「H17 展望」7 章次世代小型ﾛｹｯﾄ（柴藤）

－文献４）参照

TT-500（JAXA HP より）

(33)

表１．３－２（２／５）宇宙実験手段概要【名称；ＴＲ-１Ａ/小型ロケット】

日本・NASDA ミッション

使用期間

・材料実験

・1991～1998：7 回重量・大きさ・ﾛｹｯﾄ全長：13.44m、直径：1.13m、発射時重量：10.26t

・回収頭胴部全長：5.37m、直径：0.85m、重量：1.44t(実験機器部 0.63kg 含む）

時間

・1×10-4G 以下

・TT-500A の継続でﾛｹｯﾄ技術は踏襲し、大型化したもの。H-Ⅱﾛｹｯﾄ開発用試験ﾛｹｯﾄを改良

・これ以降日本での本格的小型ﾛｹｯﾄ実験は中止

・(参考）他に ISAS 系の観測ﾛｹｯﾄ S-310、S-520、S-520 が稼働中だが、

電離層、ｵｰﾛﾗ、天体観測等が主体。

まれに微小重力実験を実施：S-520-24(2008-8 月)では、ﾌｧｾｯﾄ結晶、

ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ合成の実験実施。ただし非回収？

システム仕様・1 段式個体ﾛｹｯﾄ（ﾎﾟﾘﾌﾞﾀｼﾞｴﾝ系推進剤）

回収手段・着水分散域：半径 15km 以下（1～3 号機）

約 1,500 の回収部をﾌﾛｰﾃｰｼｮﾝﾊﾞｯｸ及び自己水密性により浮遊可能実験装置は水密構造内に収納し再使用可能

宇宙実験概要・合計 22 ﾃｰﾏの実験を実施

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・種子島宇宙ｾﾝﾀｰ（竹崎射点）記事

概要は「H17 展望」7 章次世代小型ﾛｹｯﾄ（柴藤）

－文献４）参照

TR-1A（JAXA HP より）

(34)

表１．３－２（３／５）宇宙実験手段概要【名称；ＴＥＸＵＳ/小型ロケット】

DLR（ﾄﾞｲﾂ航空宇宙ｾﾝﾀｰ）ミッション

使用期間

・1977～：45 回

重量・大きさ・ﾛｹｯﾄ全長：13m、直径：0.43m、発射時重量：

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ重量：370kg、実験装置：約 260kg

時間

・1×10-4G 以下開発構想、履歴

使用実績

・観測用ﾛｹｯﾄから出発し、有人に比べ安価で容易な手段としてﾄﾞｲﾂ主体で 1977 年に初号機。ｼｬﾄﾙ利用実験の予備的ｽﾃｯﾌﾟでもあった。微小重力研究として、最も長く、成功したﾛｹｯﾄであったため現在まで継続。

・商業ﾍﾞｰｽで運用

・2001 以降は TEXUS39：2001.5、TEXUS40：2003.4、TEXUS41：2004.12、

TEXUS42：2005.12、TEXUS43：2006.5、TEXUS44：2008.2、TEXUS45：

2008.2 月の７機の豊富な実績あり。特に 2008 には 2 回実施。

システム仕様

回収手段・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞはﾍﾘｺﾌﾟﾀｰで回収され、着地後約 1～2 時間で研究者の元に戻る。原則として着地の際の衝撃を緩和するため、地面に雪があるに期間に行なわれる。

宇宙実験概要・実験例については別紙参照

・2009 春予定の TEXUS にて JAXA が日欧共同燃焼実験を計画

（μG 学会誌 2008 参照）

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・ｴｽﾗﾝｹﾞ宇宙ｾﾝﾀｰ(ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）記事

TEXUS（SSC HP より）

(35)

表１．３－２（４／５）宇宙実験手段概要【名称；ＭＡＳＥＲ/小型ロケット】

ｽｳｪｰﾃﾞﾝ SSC ミッション

使用期間

・1987～：11 回

重量・大きさ・ﾛｹｯﾄ全長：15.54m、直径：0.44m、発射時重量：

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ：395kg

時間

・微小重力時間：約 6～8 分

・1×10-4G 以下開発構想、履歴

使用実績

・ｽｳｪｰﾃﾞﾝ主体で開発された。

・2000 以降は MASER9：2002.3、MASER10：2005.5、MASER11：2005.5 の３機の実績あり。

システム仕様・2 段式個体推進剤ﾛｹｯﾄ

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞは通常 4～7 の独立した実験ﾓｼﾞｭｰﾙからなる。

回収手段・遠地点：250～320km、着陸のﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ速度：約 8m/s 未満

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞは着地後約 1 時間以内にﾍﾘｺﾌﾟﾀｰで発射ｻｲﾄに到着、生物学的ｻﾝﾌﾟﾙについては約 30 分後に回収。

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・ｴｽﾗﾝｹﾞ宇宙ｾﾝﾀｰ(ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）

・離陸 1 時間前までｱｸｾｽ可能。

記事

TEXUS（SSC HP より）

(36)

表１．３－２（５／５）宇宙実験手段概要【名称；ＭＡＸＵＳ/小型ロケット】

ﾄﾞｲﾂ/ｽｳｪｰﾃﾞﾝ利用は ESA

ミッション使用期間

・1991～：7 回

重量・大きさﾛｹｯﾄ全長：15.8m、直径：1.02m、発射時重量：12.4t ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ：785kg

時間

微小重力時間：約 14 分 1×10-4G 以下

・同計画は SSC と Astirum Space Transportation (EADS：ﾄﾞｲﾂ）の joint venture で商業ﾍﾞｰｽ運用。大型化し、微小重力時間も長い。

・2000 以降は MASUS4：2001.4、MASUS5：2003.4、MASUS6：2004.11、

MASUS7：2006.5 月の実績あり。

システム仕様・1 段式個体推進剤ﾛｹｯﾄ

・ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞは通常５～８の独立した実験ﾓｼﾞｭｰﾙからなる。

回収手段遠地点：700km、着陸のﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ速度：約 10m/s 未満（ﾊﾟﾗｼｭｰﾄ）

ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞは着地後約 1 時間以内にﾍﾘｺﾌﾟﾀｰで発射ｻｲﾄに到着生物学的ｻﾝﾌﾟﾙについては 30 分から 1 時間以内に回収。

・東京理科大、河村洋教授が MASUS6 で「ﾏﾗﾝｺﾞﾘ対流実験」を実施（「H19 展望」8 章ﾏﾗﾝｺﾞﾘ対流（河村）－文献 5)参照）

概略図

運用方法

・打上げ手段

・軌道

・地上設備

・ｴｽﾗﾝｹﾞ宇宙ｾﾝﾀｰ（ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）

・離陸 1 時間前までｱｸｾｽ可能。

記事

MAXUS（SSC HP より）

(37)

表１．３－３（１／２） TR-1A (1991～1998) 分野別実験テーマ一覧（JAXA HP より）

分野号機実験テーマ実験装置

１アセトン溶液から成長するヨウ化カドミウム（ＣｄＩ２）結晶のその場観察２融解過程の可視化実験

３高圧付加に伴う溶液からの結晶成長実験

観察技術実験装置溶液成長実験

４多面体結晶形態安定性理論の微小重力下での検証コロイド結晶実験５分散系の自己組立て成長

観察技術実験装置II型

１マランゴニ対流及び表面張力波のその場観察実験２マランゴニ対流現象の微細機構の観察実験３電気力によるマランゴニ対流の制御実験

流体物理基礎特性測定装置流体物理実験

４液柱マランゴニ流による振動流の３次元観察沸騰実験５微小重力場の核沸騰熱伝達機構に関する基礎実験

流体現象研究６非定常マランゴニ対流の三次元流動と液柱表面温度の同時観測

流体物理実験装置II型

１沸騰気泡発生（プール沸騰）実験２気泡挙動観察実験

沸騰／気泡制御実験

３気泡操作実験

微小重力維持技術実験装置

粒子分散合金の溶融・凝固実験汎用加熱装置

１

酸化物高温超伝導体の溶融・凝固実験２ガラス材料の溶融・凝固実験

高温加熱装置材料科学

３高融点複合化合物の合成実験汎用加熱装置

(38)

表１．３－３（２／２） TR-1A (1991～1998) 分野別実験テーマ一覧（JAXA HP より）

分野号機実験テーマ実験装置

半導体実験４フローティングゾーンシリコンメルト内の温度変動の測定半導体材料研究６シリコンメルト液柱内の対流可視化観察

高温加熱装置II型

２半導体の融液成長実験融液成長実験

３微小重力下における臭化鉛試料の溶融・凝固過程の観察金属・合金実験４微小重力下でのスズー鉛共晶合金の凝固

温度勾配型加熱装置

４微小重力環境下の化合物半導体鉛スズテルルの融液拡散係数の測定汎用加熱装置拡散実験

５ゲルマニウム半導体融液の自己拡散の研究ろう付け実験５微小重力環境における融液の間隙浸透性

技術開発実験５シアーセル法によるゲルマニウム半導体融液の高精度拡散係数測定技術の開発基礎物理研究６液体金属の自己拡散係数における同位体効果の研究

金属・合金材料研究６微小重力環境でのAl-Ti包晶系合金の凝固組織

多目的均熱炉

燃焼実験５均一噴霧の生成及びその燃焼燃焼現象実験装置

ライフサイエンス研究６骨芽細胞の増殖関連遺伝子などの発現に及ぼす微小重力の影響培養細胞実験装置

(39)

Launch date:2004.12.02 Microgravity: Payload weight:374kg

No Experiment Developed by Remarks（ｷｰﾜｰﾄﾞ）分野

1

Microgravity Influences to Transport of Vesicles in Endocytosis Pollen Tubes

花粉管、気泡

生物 2

Critical Velocities in open Capillary 細管、臨界速度

流体 3

Effect of Microgravity on the Retinal Spreading Depression

網膜、落ち込みの拡大

生物 4

Solidification of a Hypo Eutectic ALSi

Alloy under the Influence of a Rotating　Magnet Field

凝結、ALSi合金、共晶

回転磁場の影響材料

Launch date:2005.12.01 Microgravity:6minutes Payload weight:

1

Surface tension, viscosity and specific heat capacity in the liquid phase of TiAl

Surface tension and viscosity in the mushy zone of AlSiCu+Hydro Aluminium

TiAl、表面張力、粘性、熱容量、

AlSiCu+Hydro Aluminium

熱物性 2

Critical velocities in open capillary flows 細管、臨界速度

流体

Launch date:2006.05.11 Microgravity: Payload weight:407kg

1

Laminar diffusion flames representative of fires in micro gravity 火炎、層状、拡散

燃焼 2

Determination of physiological parameters in the gravitaxis of Euglena gracilis ミドリムシ、生理的パラメータ

生物 3

Cytosceletal mechanism of grasvisensing in Chara 　

　　　　　　－？

(Texus41)

(Texus42)

(Texus43)

表１．３－４（１／２）小型ロケット実験リスト（ＴＥＸＵＳ）

(40)

表１．３－４（２／２）小型ロケット実験リスト（ＴＥＸＵＳ）

Launch date:2008.02.07 Microgravity:6minutes Payload weight:372kg

1

High-Precision Thermophysical Property Data of Liquid Metals for Modeling of Industrial Solidification Processes

産業プロセスモデル、液体金属の高

精度熱物性データ熱物性

2

Non-Equilibrium Solidification, Modeling for Microstructure Engineering of Industrial alloys (NEQUISOL)

非平衡、凝結、Industrial合金、

Microstructure

( ) 材料

3

Undercooling and Demixing of Cu-based Alloys (COOLCOP) Cu基合金、冷却、混合　(COOLCOP)

材料 4

Responses on Microgravity Exposure of In-vitro Cultures of Epithelian Follicular Cells from Thyroid

甲状腺、小胞細胞の試験管培養

生物 5

Kinetics of gravity-sensitive membrane recycling under reduces gravitational conditions

重力敏感な膜、リサイクルの動力学

？

1

Two-phase Flow in Capillary Cannels 細管、2層流

流体 2

Sprayaufprall auf beheizte Oberflächen unter Mikrogravitation. 　

　　　　　　－？

3

Individual behavioral adaptability to diminished G-forces and calcium uptake of inner ear otoliths in fish

行動適応性、魚の内耳耳石、カルシ

ウム取り込み生物

(Texus45) (Texus44)

(41)

表１．３－５小型ロケット実験リスト（ＭＡＳＥＲ）

1

Biology in Microgravity, Role of microgravity on actin metabolism in mammalian cells (ACTIN)

Influence on activation of NF-ƒÛB (AMUSE)

Prime contractor: SSC 哺乳類細胞、代謝、生物学生物

2

Thermal Radiation forces in unsteady conditions

Experiment, Interfacial Turbulence in Evaporating Liquids(ITEL)

Prime contractor: SSC 熱放射、蒸発流体の乱れ流体

3

Interfacial Turbulence in Evaporating Liquids, Chemically Driven Interfacial Convection (CDIC)

Prime contractor: SSC 蒸発流体、化学的対流流体

4

Chemically Driven Interfacial Convection, Thermal Radiation forces in Unsteady conditions Experiment (TRUE)

Prime contractor: SSC 化学的対流、熱放射流体

Launch date:2008.05.15 Microgravity:6minutes26 Payload weight:382kg

1

Convective Boiling and Condensation:

Local Analysis and Modelling of Dynamics and Transfers

SSC 対流沸騰、結露、

局所分析、モデリング、メカニズム、

移動

流体

2

In-situ X-ray Monitoring of advanced Metallurgical Processes under Microgravity and Terrestrial Conditions

SSC Ｘ線Monitoring 放射線

3

Dynamics of cells and Biomimetic Systems SSC 細胞挙動生物

4

Chemo-hydrodynamic Instabilities andPattern at Interfaces between reactiveSolutions

Techno System and DTM (subcontractors

)

化学流体力、不安定流体

(Maser10)

ト(Maser11)

平成２０年度 宇宙回収システムの産業利用化に 向けた調査研究報告書