購入すれば高額なリハビリに必要な機器を自分たちで作ろうとという趣旨で、成田ものづくりクラブは2016年に活動を始めました。昨年は簡易型筋電計を作りました。今回は、車イス用傾斜角測定装置の製作です。

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部品
・Arduino UNO R3 2,940円
・Arduino ワイヤレスSDシールド 2,480円
・3軸加速度センサーモジュール KXR94-2050 850円
・GPS受信機キット 1PPS出力付き「みちびき」対応 AE-GYSFDMAXB 2,200円
・ブレッドボード 130円
・ジャンパーワイヤー 11本
・ピンヘッダー L型
(ここまでの価格は秋月電子通商で購入した場合の参考値)

・スマートフォン用乾電池式充電器 108円(ダイソー)
・microSDカード 2GB(昔のスマートフォンの再利用)

・統合開発環境IDE 1.8.1

製作期間(授業の合間を利用して)2週間・・・時間を費やした部分を以下に示します。

・microSDカードのフォーマットの問題  最初はmicroSDカードスロット2.54mmピンピッチ変換モジュールセット(DM3AT-SF-PEJM5)を利用していましたが、microSDカードを認識するもフォーマットが上手くいかず、ネット上の情報すべて試したがダメでした。結局、上記のSDシールドに切り替える。(本来の安く作るという目的からは逸脱する)

・microSDカードに加速度計のデータを記録できるが、GPSのデータを記録できない。正確には、microSDカードを接続するとGPSのデータを記録および表示できなくなる。この問題の解決には、10日間ぐらい要しました。海外で同じような問題を持った方々の情報を基に10通りぐらいの解決方法を試しましたが、すべてダメでした(勉強にはなりました)。Arduinoリファレンス(日本語訳)を見て、Arduino unoでSDカードを利用する場合10ピンを利用していることを知る。ここで初歩的なミスをしていることに気が付きました。GPSのデータの受信に10番ピンを利用していました。7番ピンに変更して、GPSデータのmicroSDカードへの記録ができるようになりました。

2017年7月11日 実験1 (成田キャンパス)
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正門からキャンパスを出た直後は、GPSの電波を正確に拾えず、しばらくは安定していません。道路ではないところに寄り道(セキード・セキ公津の杜には行っていません)しているようになっているのはそのためです。

マーカの場所が計測された位置(誤差含む)、マーカの色が傾き(赤84度以上、青80度~84度未満、緑70度~80度未満、黄:70度未満、装置の設置の影響もありますので赤や青であればほぼ水平だと思ってください)


2017年7月12日 実験2(成田キャンパス+医学部)
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正門を出たところで、しばらく時間をおいてから歩き始めるが、昨日と同じ現象が起こる(実際は行っていない東の方へ逸脱)。GPSの受信状態が安定しているはずの実験半ばでも、位置がかなりずれています(道路を渡りバースデイ公津の杜店の方へは行っていません)。原因を探る必要があります。

一応データを取得できるようにはなりましたが、10月のイベントに向けて、装置の小型化、精度向上が今後の課題です。


計測データの地図化
Google Maps APIv3を使ったジオコーディングと地図化 谷謙二研究室(埼玉大学教育学部人文地理学)

技術支援
宇宙技術汎用化トレーナー 岩田敏彰様

参考文献
みんなのArduino入門、高本孝頼、リックテレコム


 
宮嶋宏行, 宇宙居住や生命維持システムに関する研究, 宇宙開発に関する文化人類学からの接近(国立民族学博物館), 2016年12月3日.

宮嶋宏行, ワークショップ2 Post-ISS, Moon Base or Martian Expedition, WS2-3Mars Analog Simulation at Mars Desert Research Station by Team Nippon, 第62回宇宙航空環境医学会・日本宇宙生物科学会第30回大会合同大会, 2016年10月15日.

宮嶋宏行, シンポジウム3Biosphere, S3-2 模擬実験施設を利用した宇宙居住実験と船外活動実験の可能性について, 第62回宇宙航空環境医学会・日本宇宙生物科学会第30回大会合同大会, 2016年10月14日.

宮嶋宏行, 宇宙で生きる宇宙居住と医療, 織姫公民館開館60年周年記念・織姫大学, 2016年6月15日.

Hiroyuki Miyajima, Overview of Modeling and Simulation for Regenerative Life Support Systems, マサチューセッツ工科大学AEROASTROセミナー, 2013年11月.

宮嶋宏行, 有人宇宙システム開発における大学の教育・研究事例, 有人ロケット研究会定例会, 2012年6月.

宮嶋宏行, 生命維持システム研究の歴史と生態工学会の20年 -3000件の文献調査から見える日米欧ロの研究と中国の躍進-, 2011年度生態工学会第1回定例研究会, 2011年5月.

宮嶋宏行, mオペレータを導入した逐次ファジィ線形計画法と閉鎖生態系生命維持システムの最適運用, 日本計算工学会ソフトコンピューティング分科会, 2000年12月.

CELSS簡易設計支援プログラムの開発~OLE機能を用いたWITNESSの利用事例~, CRC総合研究所(伊藤忠テクノソリューションズ株式会社)WITNESSユーザミーティング, 1996年11月.

 
FacebookのSol186でマーク・ワトニーを探せの結果を公開しました。このミッションは、3月にCrew165のメンバーにより米国ユタ州の火星砂漠研究基地(MDRS)周辺でで行われたものです。詳細な成果報告は、5月28日の日本火星協会の総会(はまぎん こども宇宙科学館)でも発表される予定です。
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E地点で撮影


 
自分の研究論文と学生プロジェクトの関連で有人宇宙船の設計に関する情報収集をしていて面白い新刊を見つけました。2015年の発刊で、昨日、第一版を入手しました。イギリスにあるELSEVERの関連会社の出版ですが、Amazonジャパンで購入したものは日本で印刷されています。

最初、ネット上のなか身検索で見つけ、有人深宇宙探査の安全性評価のところに興味を持ち購入しました。印刷版はネット版とかなり違います。Amazonに出ている章立ても実際とはかなり違いました。正確には下記に示したような章立てです。

有人宇宙機の検討には、20年ぐらい前に出版され、よくまとまっている文献があります。しかし情報が古くなっていることが欠点でした。この本には、過去から現在までの宇宙ミッションのデータを用いて、設計理論がまとめられています。アポロ計画やスペースシャトル計画だけではなく、最近のオライオンやドリームチェイサーなどについての記述もあります。

今回特に興味を持った11章には、国際宇宙ステーションへの往復飛行や、熱核ロケットを用いた火星への有人往復飛行のシステム安全性や信頼性解析の方法が記されています。

Manned Spacecraft Design Principles, Pasquale M. Sforza

Preface
Introduction and Outline of a Spacecraft Design Report

1. Manned Spacecraft
2. Earth’s Atmosphere
3. The Space Environment
4. Manned Hypersonic Missions in the Atmosphere
5. Orbital Mechanics
6. Atmospheric Entry Mechanics
7. Launch Mechanics
8. Spacecraft Flight Mechanics
9. Thermal Protection Systems
10. Spacecraft Configuration Design
11. Safety, Reliability, and Risk Assessment
12. Economic Aspect of Space Access

Appendix A: Hypersonic Aerodynamics
Appendix B: Spaceplane Coordinates



 
2016年3月、日本人4人(Crew165)が火星協会の火星砂漠研究基地(MDRS)での2週間の居住実験に参加します。

この企画では、Crew165と協力して、映画「オデッセイ」でマーク・ワトニーが遺言を残すシーン(SOL186)と似ている場所をMDRS周辺で探します。実際の映画の撮影は、ヨルダンのワディラム砂漠で実施されましたが、米国ユタ州ハンクスビルから11キロメートル離れたMDRS周辺にも同じような地形が広がっています。

1. MDRS周辺で、映画「オデッセイ」SOL186のシーンと似ている地点を公募します。 facebookを利用しての投票はこちらへ
2. 公募で選ばれた探査6地点をCrew165が探査します。ただし、到達不可能な地点の場合、周辺に変更する場合があります。
3. EVAスーツを装着してSOL186のような後姿の写真を撮ります。

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MDRS周辺の写真(2014年3月Crew137参加時に撮影)


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探査範囲
*この図は、U.S. Geological Survey (USGS)のフリーオンライン地形図をもとにMDRS周辺の地図を作成したものです。オレンジの一マスが約1平方キロメートルを示します。赤い線で囲んだ部分が、今回公募したいと考えている探査の範囲です。


こんな写真が撮れたらいいですね。

ciatr.jpへの外部リンク写真

 
火星砂漠研究基地MDRSでの風船による地形空撮は、Team Nippon (Crew165)の実験テーマの1つです。私は日本での支援担当です。2015-2016年度は、ドローンの使用が禁止になったので、風船を利用した模擬火星地形の観測について検討しました。ローバの運用と上空からの運用支援検討のための予備実験です。

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火星気球と火星ローバの連携運用概念図
30メートル上空ぐらいから小さな丘の向こう側の地形を事前に観測することを目標にしています。今回の実験では、模擬地形作成のために上空から写真を撮ること、および表面の状態を観測することを目的にしています。

以下は、小中学生の理科実験程度の計算です。

1.風船による浮力の計算

0℃、1 atmのとき密度は
 ヘリウムガス 0.1786 g/L
 空気 1.293 g/L

 差(浮力) 1.1144 g/L

直径28cmの風船の体積 V=4/3 x 3.14 x 14^3 = 11488 (cm3) 約11.5 L
ただし、ボンベの中のヘリウムガスは9.5Lなので、浮力は1.1144 g/L x 9.5 L = 10.5 (g)

 風船と取り付け部分(糸や袋)の質量 4 (g)
 おもり用の妖怪メダル1枚 4 (g)

実験では妖怪メダルを入れない場合には浮き上がりましたが、1個入れた場合には浮き上がりませんでした。
全体質量8(g)  <  浮力10.5(g)のはずだが  (充てん時に少しヘリウムガスが漏れた・・・)

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妖怪メダル なし 天井へ

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妖怪メダル 1枚(4g) 床へ落ちた

2.カメラの搭載について
仮に100g程度(GoPro HERO4 Session, 74g)の小型カメラを上空に上げたいと思った場合、100(L)ぐらいのヘリウムガスを充てんする必要があります。そのとき直径60cmぐらいの風船が必要になります。

大型風船を日本国内で購入し、事前に大容量のヘリウム缶を米国内で調達する必要があることが分かりました。MDRSの半径250km以内に大きな都市はありません。中継基地のコロラド州グランドジャンクションで購入可能かどうか調査する必要があります。


つづく
 
つくば医工連携フォーラム2016に参加してきました。
特別講演「有人火星探査の医学的リスクと医工連携の必要性」(村井正JAXA参事)について、私のメモをもとに簡単に報告します。

まず、NASA Design Reference Missions for Flexible Pathを示し、ISS、月と比較した場合の有人火星探査の医学的な特徴を次のようにまとめていました。

・桁違いの地球からの距離
・帰還困難性
・多量の放射線被ばく
・少人数閉鎖環境によるストレス
・急病
・異文化
・未知のリスク
※量的のみならず、質的に異なるリスク



以下は、予稿集に掲載されている概要からの引用です(つくば医工連携フォーラム2016)。
有人火星探査を想定した場合、医学的観点から、これまでの半年程度のISS滞在と比較して、困難な課題が存在する。
・火星往復のための宇宙船、火星滞在施設の物理的制限
・地球から人類未経験の距離を長期にわたって離れることの物理的心理的影響
・長期間の無重力環境の後の火星上の1/3G環境への遭遇
・Van Allen帯の外に長期間出ることによる多量の放射線被ばく

次に、有人火星探査のような深宇宙での長期滞在の医学的リスクの軽減について

NASA HRP Path to Risk Reduction for a Planetary Missionを示し、この報告書は、ISSの運用を2024年まで延長すれば、現在アンコントロール(赤)な要因の多くを部分的コントロール(黄)にできると主張している。(ただし、演者はこの内容を懐疑的に見ていました)

*この報告書でも2024年時点でも、行動コンディショニング、飛行中の医療能力に加え、や放射線の被ばくについては2024年でもアンコントロールである。

次に、数名の宇宙飛行士による往復3年程度の火星探査ミッションを仮定すると、
南極基地などの類似環境における統計から推定すれば、ミッション中に生命に危険を及ぼす可能性のある緊急事態が起こる可能性は十分高い。

これまでのISSでの医学イベント(対象は日本人だけではない)を検証したところ、
一般的な病気は不整脈である。その他には、泌尿器?、歯科領域が想定される。不整脈は、過去にロシア人宇宙飛行士の例がある。緊急帰還リスクは0.1%以上と想定される。

(この部分に計算の根拠となる数字がありましたが、きちんと記録できませんでした。下記の参考文献をもとに自分でもきちん計算します。)
南極でのデータを例に計算すると、7名、2.4年で計算した場合、有人火星探査では
3-6回のうち1回の緊急帰還リスク、
10年で1人自殺する可能性がある。

まとめ
有人火星探査のためには、個別のリスクつぶしではなく、医学と工学の有機的な連携による医療システムの開発が必要である。

引用文献
NASA’S EFFORTS TO MANAGE HEALTH AND HUMAN PERFORMANCE RISKS FOR SPACE EXPLORATION, October 29, 2015, Report No. IG-16-003
NASA JSC, Evidence Report:Risk of Adverse Cognitive or Behavioral Conditions and Psychiatric Disorders, August 24, 2015

 
1月22日(金)つくば医工連携フォーラムに参加するついでに、閉鎖環境適応訓練設備を見学しようと計画していましたが、最近の「宇宙飛行士の精神心理健康状態評価手法の高度化を目指す有人閉鎖環境滞在研究」被験者募集のニュースの影響か、予約が取れませんでした。しかたなく1月15日(金)15時からの見学を予約し、1週間早く筑波宇宙センターに行きました。参加者は30人くらいいました。

宇宙兄弟で取り上げられ一般に知られるはるか昔、15年以上前に学会で長期閉鎖環境が被験者の特性及びストレス対処法に与える影響についての話を聞いてから存在を知っていましたが、一度も見学していませんでした。(日米ロの閉鎖居住実験施設を訪問し、実験にも参加しているのに、今までJAXAの施設を訪問していませんでした。)

見学ツアーは約70分で、JAXAの紹介ビデオ、「きぼう」運用管制室、宇宙飛行士養成アリアと続きます。宇宙飛行士養成アリアの一部を以下に紹介します。

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閉鎖環境適応訓練設備模型(縮尺1/20)


平面図(JAXAホームページへのリンク) 上の模型の写真とちょうど対応しています。

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閉鎖環境適応訓練設備

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奥のモジュールが見えるように撮りました

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ヘッドダウンベットレスト 頭を下に6度傾けた状態で横になることで、宇宙にいるのと同じ状態を作り出します。

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宇宙飛行士が宇宙で生体計測などに使う機器類です。

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宇宙飛行士の若田さんがISSで着ていた衣類です。

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若田さんの靴です(WAKATAと名前も書いてあります)。つま先が足袋のように分かれています。紐のかけ方が普通のシューズより簡単です。

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こちらは宇宙食の展示です。

さて来週は、筑波の産総研に 特別講演「有人火星探査の医学的リスクと医工連携の必要性」村井正 参事 JAXA有人宇宙ミッション部門 宇宙飛行士運用技術ユニット 宇宙医学生物学研究グループ を聴講しに行きます。



 
 1. Simulation of Space Habitat

1.1. Mass Flow Analysis of Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS) 

A Controlled Ecological Life Support System (CELSS) is a self-supporting life support system for space stations and colonies based on physicochemical and biological systems. It consists of humans, animals, plants, and a controlled recycling system. Plants supply food to the humans or reproduce water and gases by photosynthesis, while controlled recycling systems recycle waste from humans and plants physicochemically. We developed a dynamic simulation model for analyzing the mass flow of a CELSS. We applied the modeling method to mass flow analysis and designed a control system for a Closed Ecological Experiment System (CEEF) at the Institute for Environmental Sciences (IES).

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Fig. 1 Closed Ecological Experiment System (CEEF) cited from the IES web page

1.2. Habitation Experiment at Mars Desert Research Station

The Mars Desert Research Station (MDRS), owned and operated by the Mars Society, is a full-scale analog facility in Utah that supports Earth-based research in pursuit of the technology, operations, and science required for human space exploration. (http://mdrs.marssociety.org/home/about-mdrs accessed Nov. 29, 2015)

In 2013, Mars Society Japan selected the members for Team Nippon, which I served as commander. The team consisted of six crewmembers and conducted a two-week habitation experiment regarding space habitat, space food, and extravehicular activity (EVA) on Mars surface in 2014.

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Fig. 2 Crewmembers on Crew 137 at MDRS

1.3. Thermo-fluid Analysis in Habitat

The first cylinder-shaped space colony was proposed by G. O’Neill in 1974 and named “Island Three”. It measured 6.2 km in diameter and 30 km in length. It was designed for up to ten million people to live in it. The cylinder rotated 0.55 rpm to create an artificial gravity of 1 g.

The inside wall of the cylinder was divided into six equal-area sections that ran the length of the cylinder. The sections alternated between habitable land surfaces and transparent windows with three of each in total. Each window had a movable mirror installed to reflect sun light. It could artificially create days, nights, and seasons. Matsuda’s research on the space colony predicted that the temperature difference between the habitable land sections and window sections caused air to circulate by window-wind that originated from the window sections and blew towards to the land sections.

I developed a Computer Fluid Dynamics (CFD) model for the Island Three space colony using OpenFoam, an open source CFD software package. I verified and validated the numerical model and analyzed ideal environmental conditions for humans and crops by changing the heat flux from outside sunlight. The model could trace air transfer, heat transfer, and carbon dioxide diffusion under artificial gravity.

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Fig. 3 Carbon dioxide diffusion in Island Three


2. Design and Control of Space Habitat System 

We developed a design support tool and scheduling method for an Environment Control and Life Support System (ECLSS). The latest version of the tool, named SICLE (Simulator of Material Circulation Control System), was developed by Space Systems Development Corporation (SSD). Mass flow analysis of food production, food supply, and recycling of water, air, and waste was conducted using the SICLE. It can be applied to design research and control research for an ECLSS.

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Fig. 4 Snapshot of SICLE provided by SSD

3. Planetary Surface Exploration 

I developed a rover routing method using Dijkstra algorithm. I applied it to a rover routing problem on the lunar surface based on KAGUYA’s laser altitude data. In addition, we are developing a planetary surface exploration system to support extravehicular activity (EVA) on Mars’s surface based on lessons learned from results obtained from Crew 137 in 2014. The system will consist of unmanned rovers, manned rovers, crew, and reconnaissance aircraft. A part of this system will be tested by Crew 165 at MDRS in 2016
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Fig. 5 Rover route on lunar surface calculated using Dijkstra algorithm

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Fig. 6 Extravehicular activity using an All Terrain Vehicle (ATV) by Crew 137 at MDRS

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Fig. 7 Altitude and speed changes of crew expedition

 
大政謙次 著  生態工学会出版企画委員会編, 閉鎖生態系・生態工学ハンドブック, 発行元:(株)アドスリー, 2015年9月 (分担執筆)


 
第59回宇宙科学技術連合講演会@鹿児島の宇宙教育・アウトリーチ・宇宙政策(2) M会場10月7日(水)14:10~15:30で14:50~15:10 1M09 宮嶋 宏行 国際設計コンペを利用した宇宙工学Hands-onトレーニングの実践 を発表します。米国の宇宙工学ハンズオントレーニング3例、Team Kanauの実践2例を紹介し、国際設計コンペを利用した宇宙教育の実践について考察します。

また、次回のMars Society Announces International Gemini Mars Design Competitionについても紹介します。またチームを結成したいと考えています。興味ある方は連絡ください。

 
サンノゼに来て1ヶ月、あまりに忙しく、今日初めて半日休暇を取りました。
本当は、NASAの知り合いの研究者を訪問しようと思っていましたが、それは次回に回し、とりあえずビジターセンターに来ました。(ビジターセンターは昨年訪問したジョンソン・スペース・センターに比べるとかなり貧弱です)

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まずは、正門のセキュリティーチエック、ビジターセンターは、この手前にあるのでこの門は通りません。

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ビジター・センターとギフトショップ

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国際宇宙ステーションの米国の実験モジュール(デスティニー?)のモックアップ

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宇宙飛行士の運動器具

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実験設備、NASDAと書いてあります。

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エームズといえば数値流体力学や風洞で有名です。これはスペースシャトルの風洞模型です。
風洞実験を知っている人だったら、こんな大きな模型を入れる風洞の大きさが気になります。

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これが施設の模型と、風洞のブレードです。巨大です。

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アポロ計画で持ち帰った月の石を分析するための設備です。

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駐車場の端においてあるモックアップです。最初は、セントリフュージかと思って近づいたら、居住設備のようです。宇宙ステーション、宇宙基地?

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隣にもう1つ

次回は、手続きをして中に入れてもらいます。


 
7月4日(土)宇宙システム開発株式会社にて、特定非営利活動法人日本火星協会の設立総会が開催されました。私は、設立総会実行委員会の一人、理事候補の一人として準備をお手伝いしました。

本日7月29日(水)、担当者が東京都に申請書を提出しました。12月頃には認可され、登録できる見込みです。

現在、私は研究開発担当として、次期MDRSクルーのお手伝いや、将来の火星表面探査フィールド実験の準備をしています。

認可後、詳しい情報が協会から発表されると思います。

 
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ヒルトンベルビュー ICES会議受付

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ホテル近くのオフィス街 真ん中のビルの上のほうにMicrosoftの文字が

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7月13日 学生ポスターセッション コロラド大ボルダー校 二酸化炭素の吸着、処理、酸素生成

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7月13日 学生ポスターセッション MIT 宇宙服スキンスーツ

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7月13日 学生ポスターセッション MIT 3Dプリンターで宇宙用ポンプのバルブ作成

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私たちのセッション 私と森山さんで2件発表

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発表が終わって、タクシーでシアトルダウンタウンへ、ここはスターバックス1号店

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パイクプレース市場のレストラン 地ビール6種
(20年ぶりぐらいにシアトルに行きましたが、坂道がこんなに多い町だということを忘れていました)

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元GoogleのAlan Eustaceさんです。成層圏からEVAスーツを着てダイブした有名な方です。
7月15日バンケットのKeynoteスピーカーでした。Paragon社が支援したダイブの様子を映像使いながら説明していました。

 
次は宇宙システムの信頼性の話です。これは宇宙開発における信頼性のセッションでの話題の1つでした。
1990年代、NASAのゴールデン長官が、cheaper, faster, betterの政策を推進し、16実施したミッションのうち6つが失敗したということです。信頼性の面からは悪い政策の例として紹介されました。
そこで会場から質問とコメントが出ました。「いま民間に任せたロケットの打ち上げが2回失敗しているのはまさに、cheaper, faster, better政策の失敗と同じじゃないのか」会場からは笑いが起こりましたが、みなさん必ずしもそうは思っていないのではないでしょうか?イーロン・マスクのSpaceXは、安い費用で打ち上げる市場を開拓しました。多くの人が次を期待しているのだと思います。

その他には、複雑なミッションを実施するうえで、最初に予想できなかった原因により、ミッションが失敗することがある。従来の信頼性工学では、そのような失敗を避けることはできない。アポロ13号、チャレンジャー号、コロンビア号などの例を出しながらNASAの研究者が解説していました。

実際のミッションでは信頼性とコストは、リニアではなくエクスポネンシャルの関係にあるが、組織内ではコスト削減に対するプレッシャーが大きく、設計段階でどの程度の信頼性設計をするかは大きな課題だとも言っていました。

 
国際会議のレセプションで聞いた宇宙産業のある分野での面白い話です。
そのメーカー20年前はその分野でNASAの主契約企業(親)でした。国際会議でのイベントでもいつも大手スポンサーの1つでした。NASAの予算削減の中で10年ほど前にその大手企業は撤退してしまいました。その後、NASAが発注するその分野の仕事を請け負ったのが、今から20年程前に設立されたベンチャー企業(孫請け)でした(そのベンチャー企業にとっては設立10年目ぐらいのできごと)。
NASAがSBIR(Small Business Innovation Research)に力を入れている時期とも重なります。
そして現在、NASAの主契約企業は、そのベンチャー企業です。いま大手企業がNASAの仕事を取りたいと思った場合、そのベンチャー企業の傘下に入るしかないというのです。人件費の面で、大手企業は中小企業には勝てません。大手企業が儲からないからと撤退した後に、中小企業は技術力も獲得しました。20年たって、親と孫が逆転した例です。

普通は、政策責任者が自分の任期中の短期的な成果を求めて改革をして失敗するんですが、方向性が正しくて、時間をかけて実行してうまくいった事例です。この政策2~3年で成果を出そうとしたら失敗します。



 
神戸で開催されている30th ISTSのロボティクスと有人ミッションでメンバーが発表します。
海外研究者の発表がキャンセルされ、有人ミッションについては私たちだけになってしまいました。

昨年、インスピレーションマーズ国際学生設計コンテストで優勝したミッションデザインについて発表します。

[k-12] Mars (5) - Robotics and Human Missions
Session Date: July 10 (Fri) 9:40 - 10:40

Room: Kobe International Conference Center, Meeting Room 402
Chairperson: Takahiro Iwata (JAXA, Japan)

2015-k-58 ( 10:20 - 10:40 )
Trade Study of Spacecraft Design for Manned Mars Flyby
Koki Tanaka1, Daichi Nakajima2, Shota Iino1, Eriko Moriyama3, Hiroyuki Miyajima4
1 Keio University, Japan, 2 Tokyo University of Agriculture and Technology, Japan, 3 Space Systems Development Corporation, Japan, 4 Tokyo Jogakkan College, Japan

>>>>ISTSプログラム

 
国際的な研究チームに入り、プロジェクトが終わった後に、なんとなく誰かがFacebookやmessengerを利用した情報交換の場を作ります。やり取りはすべて英語で行われるので、私自身はあまり発言しませんが、かなり役に立っていると思うことがあります。

海外の研究者が何に興味を持っていて、どんなことが話題になっているのかが、掴めることです。英語で発信されるニュースや論文をすべてななめ読みしたりはできません。専門家が、likeと教えてくれるだけでかなり役に立ちます。

火星の専門家にとって6月の話題の1つは、2015年10月にヒューストンで行われる月惑星協会のワークショップFirst Landing Site/Exploration Zone Workshop for Human Missionsのようです。ここでどんな議論がなされるのでしょうか・・・

NASAのアナウンスメントへのリンク

以下は、USRAへのリンク画像です。



 
2015年6月27日(土)~28日(日)  明治大学黒川農場で2015生態工学会年次大会が開催されます。

私の発表は、2日目の13:30からです。
NASA Design Reference Mission (DRM) 5 から MarsOne まで有人火星探査ミッションのシステム分析をInitial Masses in Low Earth Orbit (IMLEO)を指標にして行います。

セッション 4 [宇宙開発・物質循環] 座長 中根昌克(日大)
13:00-13:15 有人宇宙探査を目指した空気再生装置
〇桜井誠人 (JAXA)
13:15-13:30 日本の将来ECLSS システムを想定したシミュレーション
○寺尾卓真(日大院)、桜井誠人(JAXA)、森山枝里子、
広崎朋史(宇宙システム開発株式会社)
13:30-13:45 有人火星ミッション設計のための生命維持システムのパラメトリック解析
○宮嶋宏行(東京女学館大)

 
5月23日の記事の続きです。

結局、InterFoamに温度場を加える改造ではなく、熱輸送と浮力駆動流れbuoyantBoussinesqPimpleFoam(浮力を伴う非圧縮性乱流用非定常ソルバ)を利用して、円筒表面に温度差がありz軸周りに回転している円筒内の空気の風速、温度、発生物質の拡散を解くことにしました。

そのために、buoyantBoussinesqPimpleFoamに発生物質の拡散を解く改造を行いました。
改造内容は異なりますが、改造に際しては「実践ソルバー改良① scalarTransportFoamの改良事例 柴田貴裕」を参考にしました。

また、境界条件を時間によって変更するために、swak4Foam(funkySetFields, groovyBC)を利用しました。インストールに関しては、
swak4Foam(funkySetFields, groovyBC)のインストール勉強会@関西幹事 冨原 大介 ~関数による境界条件の設定~
を参考にしました。

swak4Foamのインストールでは大変苦労しました。Ubuntu14.04 LTSの場合、パッケージを利用したインストールではbison3.xがインストールされます。swak4Foamのインストールではbison2.7.1以下が必要です。Ubuntuのパッケージサイトを利用したり、コマンドラインから古いバージョンbison2.7.1を指定しても完全にはインストールできませんでした。結局、ソースコードからコンパイルしてインストールする方法で、swak4Foamのコンパイルとインストールに辿り着きました(コンパイルに数十分かかりました)。

現在、groovyBCを利用して、温度と発生物質の境界条件に、時間で変化する関数を設定しています。

今後は、設定値などを再確認し、求める計算精度が達成できているかどうかを確認していきます。

20150608-1.png
OpenFoamで作成した半径3.2km、長さ30kmのIsland Threeの熱流体解析モデル(画像はparaViewのスナップショット)

20150608-2.png
Island Three内部表面の温度、赤いところが居住区域、青いところが窓、奥の青い円は太陽とは逆側の壁


Island Threeの画像へのリンク
 
2015年5月28日-30日に米国ユタ州のハンクスビルの火星砂漠研究基地で大学ローバチャレンジが開催されました。

最終的に23チームが出場し(最初のエントリーは44チーム)、ポーランドのLegendary Rover Team (Rzeszow University of Technology)が460ポイント(満点は500ポイント)で優勝しました。

このコンテストでは、サンプルリターンタスク、アストロノート支援タスク、設備サービスタスク、障害物横断タスク、プレゼンテーションタスクの5項目について、それぞれ100ポイントの合計500ポイントで評価されます。

技術的な要求事項が事前に示され、いくつかの項目については制限を超えると減点されます。例えば重量には50kgの制限があり、1kg超過するごとに獲得ポイントの5%が減点されます。またタスクごとに装備する装置を含めた重量は70kgに制限されています。予算は15,000ドル以内に抑える必要があり、領収書の添付も求められます。

技術的な要求事項が文書で細かく指定されています。動画で確認した一部のタスクを紹介します。
1. サンプルリターンタスク 位置、高度、範囲を示され、サンプルを回収し、その場でpHや湿度を計測する。
2. アストロノート支援タスク 工具ボックスや工具を運び、アームを利用して展開したり、収納したりする。
3 .設備サービスタスク バルブやポンプをアームを利用して操作する。
4. 障害物横断タスク 険しい地形(高低差0.5m、傾斜60度)の指定された複数のポイントを通過する。(ここでEVAしたので、この地形の険しさはよくわかります)
5. プレゼンテーションタスク 技術的な要求項目について、英語で15分間のプレゼンビデオを作成する。

Youtubeで2014年の動画を確認すると、日本で行っている研究開発とは、少し方向性が違い圧倒されます。




2014年8月ヒューストンで、火星協会の会長から、日本のチームもこのコンテストに出てほしいと言われましたが、少しハードルが高い気がします。何年もかけて経験を積んでいかないと上位になるのは難しい気がします。



 
5月16日の記事の続きです。

私が計算したい円筒表面温度に差がある円筒内の回転流体を解析するためには、interFoamにさらに
・温度場の計算
・温度による密度変化に起因する浮力の計算
を入れる必要があります。

まずは、下記の情報を参考にinterFoamに温度場を加えたinterTempFoamを作成しました。

OpenFOAMのカスタマイズ・ソースコード改造入門(interFoam への温度場計算追加)
関連する情報は次のサイトにも http://eddy.pu-toyama.ac.jp/OpenFOAM/

OpenFoamの混相流solver interFoamのパラメータによる解の変化

自分で作成したものは、まだコンパイルが上手くいきません。海外のOpenFoam掲示板で調べて解決策が見つかりましたが、まだ納得できていないので、開発をとりあえず保留しています。
代わりに、上記1つ目のサイトでダウンロードできるソースコードをコンパイルして利用しようとしましたが、上手くコンパイルできません。
OpenFOAM 2.3.x では、interFoamのライブラリに変更があり、incompressibleTwoPhaseMixture を使わず、immiscibleIncompressibleTwoPhaseMixture が新設され使われているためのようです。
海外のOpenFoam掲示板で調べて解決策(問題箇所をコメントアウトする)を見つけコンパイル成功。ただし、この方法はもう少し検証が必要である。

まずは、普通のinterFoamの計算と比較するために、interTempFoamの温度場の初期値を均一に設定して計算をする。

20150523-2.png
t=5sの状態
water, airの温度初期設定T=300Kで計算開始すると最初からwater,とairの境界で300K以上の領域が発生する。(ソースコードの元サイトにも書かれているように、Tの方程式の離散化について検討する必要があるようです)

またOpenFOAMのgoogleグループの投稿「温度場を導入したinterFoamの異常」には
・時間刻みを小さくすると多少改善される。
・速度場が大きいと温度場が破綻しやすい。
・容器に半分水を張ったような全く動きのない系でも最大温度を超える。(これについてはなぜか界面でわずかに速度場があることも疑問である。)
と書いてありました。これを参考にもう少し検討をしてみます。



 

5月1日の記事の続きです。(5月16日に記事を掲載したあと、回転させても水面が上がらない原因が判明したので、モデルと記事の内容を修正)

tutorials/multiphase/InterFoam/laminar/mixerVessel2Dをもとに、
5月1日に紹介した例題にあるように設定を変更する。(OpenFOAMがv2.1からv2.2になり、チュートリアルの構成が変更になりtutorials/multiphase/MRFInterFoam/mixerVessel2Dは存在しない)
このままではエラーが発生するので、少し調べました。

例えば、回転条件の設定の部分
constantのMRFZOneファイルがfvOptionに変更、記述方法も多少変更になりました。

実行はtutorials/multiphase/interFoam/laminar/MixerVessel2Dに付属のAllrunとMakeMeshを修正して作成し、ソルバーinterFoamを利用して実行

意図したとおりに計算できず、参考にした設定ファイルを再確認
constant/g z方向に-9.81設定
constant/polyMesh/blockMeshDictPipe-8.m
円管の長さ 5->2
長さの変換係数  ConvertToMetre 0.1 -> 1 に変更

constant/transportProperties
水の動粘性係数 1e-06に変更(元ファイルには1e-04とあり、OpenFormの日本語マニュアルには1e06とあり(タイプミス))
水と空気の粘性率sigma0.07に設定

実行可能であることを確認。

次にRASモデルを利用し、層流計算から乱流計算に変更
tutorials/multiphase/InterFoam/ras/damBreakから乱流計算のファイル
RASproperties をコピー
k をコピーし、wallsの設定を他のファイルと同じように変更

turbulenceProperties で SimulationType RASModel;に変更
エラーが出たので
fvSolusionの中の
PIMPLEに
pRefCell 0;
pRefValue 0;
の設定追加


OpenFOAMチュートリアルドキュメント作成プロジェクト ふうに基本情報をまとめました。

multiphaseInterFoam:3D回転円管の混相流

基本情報

SolvermultiphaseInterFoam
CasemixerVessel2D(/tutorials/multiphase/multiphaseInterFoam/laminar/mixerVessel2D)をもとにmixerVessel3Dを作成
Version 2.3.1
Kerword 非定常,混相流, VOF, MRF, 層流 or 乱流
変数 alpha[], U[m/s], p_rgh[kg/m/s^2] を各相(air, mercury, oil, water)毎に計算
定数constant/g
     g=0 [m/s^2]
constant/transportProperties にて、各相の nu, rho を定義
    nu.water=1e-6, nu.oil=1e-6, nu.mercury=1.125e-7,nu.air=1.48e-5 [m^2/s]
    rho.water=1000,rho.oil=500, rho.mercury=13529, rho.air=1 [kg/m^3]
constant/fvOption にて、回転条件を設定
    origin (0 0 0);    //  回転中心
    axis (0 0 1);        // 回転軸
    omega constant 10.5; // 回転角速度 rad/s
基礎方程式
 コメント・メッシュは、Moguraさんの円管メッシュ作成m4スクリプトを使って作成している。半径0.5m、高さ2mの円筒、円管の長手方向をz軸に設定
・setFieldDictによって初期水面の高さを1mに設定している。
・topoSetによって回転領域を定義している。
・Ver 2.3.0 までは、MRFMultipahseInterFoam というMRF計算専用のソルバーを使う必要があったが、Ver 2.3.1 からは、通常のmultiphaseInterFoamソルバーにて、constant/fvOption を使って計算できるようになった。
・下記例題では、高さ1mまでwaterを充填してz軸周りに回転する計算を実施 


ここまでの結果が以下になります。 
paraViewのスクリーンショットコピー機能で画像を保存しました。

20150519-1.png
200s後のalpha.waterの状態(赤い部分が水)


20150519-2.png
200s後の(-0.5, 0, 1)-(0.5, 0, 1)のラインの水の相比率

相比率(この場合水と空気)の変化から、回転軸から離れた壁面では1mの高さには水があり(水の比率が1に近い)、中心付近では水面が下がり1mの高さではほとんど水がない(水の比率が0に近い)様子がわかります。



回転角速度21rad/sの最初の10sのアニメーション

次はこのモデルを利用して、円筒容器内で回転する水の振動現象と履歴現象,ながれ30(2011)455-458の現象を再現してみようと思います。

さらにその次は、温度場計算モデルを加え、円筒容器表面の温度差による熱対流をモデル化する予定です。

スペースコロニー・アイランド3の大気循環解析までには、まだまだモデル設定や計算方法について勉強が必要です。





 
首相官邸にドローンが侵入、墜落して以降、何かとドローンが話題になっています。

私は、米国で火星表面探査の模擬実験を実施しているときに、
欧米のメンバーがドローンを利用して探査地点を上空から偵察しているのを見て、興味を持ちました。
(実際の火星では、大気が薄いため地球上で利用しているようなドローンは利用できませんが・・・)

私たちの模擬実験の結果、惑星表面でローバや人が移動するときには、その場での上空偵察が重要だと気が付いたからです。事前の地形調査だけでは不十分です。

店頭やネットで買えるドローンにも、低機能で安いものから高機能で高額のものまであります。
そこでとりあえず低機能で安いものをアマゾンで購入し、調査を開始しました(2015年1月ごろ)。
そこで分かったことは、
1.飛行時間が短い 小型のものだと5分程度です。何かを搭載して重量が重くなれば、飛行時間はもっと短くなるかも。
2.操縦が難しい 前後左右が分からなくなる。見失う。加速減速の加減が難しい。
3.微調整が難しい。リモコンに微調整のつまみがついてますが、ホバリングさせるのも難しい。落下させてプロペラの形状が少しでも変形すればなおさら難しくなります。
*操縦は難しいですが、運動性能には満足しました。4つロータがついているので、機敏に様々な動きができます。宙返りも簡単にできます。

侵入したけれども、見失ったというのも理解できました。

だから最近の商品は以下のような機能があるんだということもよく理解できました。

Phantom 3 を見失うことは決してありません。GPS と GLONASS を組み合わせることで、Phantom 3 は現在位置とユーザーとの関係を完全に把握します。より精密にホバーし、より正確に移動し、より速く衛星に接続します。(DJI ウエブサイトのPhantom 3 の説明)

コントローラにリアルタイムの映像やライブマップ機能があるのも理解できます。
精密フライトで安定したホバリング 、飛行時間の延長、オート帰還、オートランランディング・・・

そろそろ上位機種のドローンに移行しようと思っていた頃、首相官邸への侵入事件が起こりました。
この事件が起こる前から、近所でこんなものを飛ばしたらかなり危ないと思っていました。
テレビに出演しているプロの方みたいに、最初からうまく操縦できるわけではありません。
テロ以前に、飛行中に見失って、人に怪我をさせる可能性の方が高いです。

今日、綜合警備保障が、センサーで侵入ドローンの音を検知する、というニュースが出ています。

キャンパスで飛ばすと、隣のマンションの住人からクレームを入れられる可能性もあるので、今日は体育館の中で実験飛行をします。


 
最近は、自分でPCを組み立てたり、UNIXサーバを構築したりすることから遠ざかっていましたが、今年のGWを利用してLinuxの計算環境を構築しています。

数値流体計算用にOpenFoamをWindows上でしばらく利用していましたが、ネット上に情報量が多くあるLinuxに移行しようと以下のPCをアマゾンで購入し、Windows7とUbuntuのデュアルブートにしました。

ASUS BT6130-B010A

このPCすでにパテーションが3つ利用済みで、Ubuntuインストールに必要なあと2つのパテーションが作成できません。
1 Windows7 loader
2 Windows7リカバリー
3 Windows7
4 NTFS

そのためUbuntuをDVDから起動しても、Windows7とUbuntuの併存インストールのメニューが出ません。
参考文献:http://satomablog.blog.fc2.com/blog-entry-6.html

「日経BPパソコンベストムック必ずできる!これからはじめるLinux」付属のDVDを利用してUbuntu 14.04 LTS(64bit版)をインストールする。

調べてみると、/dev/sda4を拡張パテーションにして、その中に2つのパテーションを作成し、1つをUbuntu、1つをswap領域にしてすると、インストールできることが書いてありました。
Ubuntu用に50GB,swap用に4GBを作成しました。

ネット上のページには書いてありませんでしたが、インストール用のパテーションを確保した後でインストールを開始すると、デュアルブートのインストールメニューが出てきました。
Windowsとの領域の割り当ての設定もその段階でできます。

http://www.openfoam.org/download/ubuntu.php の指示に従いOpenFoam Version 2.3.1をインストールし、無事完了しました。

チュートリアルにある
incompressible/icoFoam/cavity
multiphase/MRFMultiphaseInterFoam/mixerVessel2D
を実行してみました。
まずは、
回転円筒容器内の水面挙動(その1)
回転円筒容器内の水面挙動(その2)
と同じものをGW中に作成するのが最初のステップです。

(2015年4月24日)



 
2015年4月12日(日)17時からはまぎん宇宙こども科学館で「Yuri's Night & STS-131 山崎直子 宇宙旅行5周年の集い」が開かれました。5年前に、ケネディ宇宙センターや日本で打ち上げを応援した人たちの集まりでした。(私は5年前には応援に駆け付けてはいませんが、案内をもlらったので参加しました)
前の席に座ったので、この写真からは全体の会場の様子は分からないかもしれませんが、定員60名の大きな会場でした。

20150412-3.jpg
17時を過ぎたころ、司会の人からのあいさつに続き、山崎さんのあいさつです。娘さんはあいさつ中も、お母さんから離れず、ずっとくっついていました。

20150412-4.jpg
これは5年前に応援したグループの人たちの横断幕です。

20150412-6.jpg

会場には、STS-131のエンブレムを模ったケーキが飾られていました。この後、みなさんでこれを食べました。

御茶の水大学付属高等学校のときの恩師の方が、私の後ろに座っていらっしゃいました。ごあいさつの中で、打ち上げの時にすでに80歳を超えていたといってましたので、かなりの年齢ですが、そんな年齢には見えないぐらい元気そうでした。

途中で、山崎直子さんの執筆された本を2冊、じゃんけんで勝った人にプレゼントするイベントがありましたが、運よく最後の2人に残りました。

瑠璃色の星瑠璃色の星
(2010/07/21)
山崎 直子

商品詳細を見る


はまぎん宇宙こども科学館の施設の写真を2枚紹介します。

20150412-1.jpg
5階の展示室にあるスイングバイの模擬施設です。自分で鉄球を打ち出して、重力(この場合、写真の穴です)を利用した加速や軌道変更を観察できます。

20150412-2.jpg
地下にある機械室(給排水施設など)もガラス越しに見ることができます。

都合により19時半ごろ会場を後にしました。
 
 1.居住環境のシミュレーション

1.1 閉鎖生態系生命維持システムの物質循環解析
 人間が宇宙で生活するために必要な酸素、食料などを人間が使用した後の廃棄物からリサイクルする閉鎖生態系生命維持システムの物質循環のダイナミックシミュレーションを大林組の協力の下、日本で初めて行った。ここで確立したモデル化法は、その後の物質循環解析や物質循環制御の研究へとつながっている。
 また、長期に宇宙に滞在する場合のテストベッドとして最先端の実験施設であった閉鎖型生態系実験施設(CEEF)のシミュレーションによる物資循環解析で15年以上にわたり貢献した。
project02a_00.jpg
閉鎖型生態系実験施設(環境科学技術研究所ホームページより)

1.2 火星砂漠研究基地での居住実験
 この項目については、こちらのポスターをご覧ください。
20140313-1.jpg

1.3 閉鎖空間の熱流体解析
 数値流体力学(CFD)を用いてシリンダー型スペースコロニーの大気循環(円筒座標系の熱流体解析)における窓風(窓と陸地の温度差から発生する風)の発生を解析した。これに人間による二酸化炭素の発生、植物による二酸化炭素の消費、資源の再生による二酸化炭素の発生の3つのモデルを、空間分布を考慮して組み合わせ、二酸化炭素の濃度分布を解析した。
sc.png 
スペースコロニー内の二酸化炭素濃度分布

 最近では熱流体解析にOpenFoamを利用しています。詳細についてはOpenFoamの項目をご覧ください。

2.居住環境の設計と制御

2.1 閉鎖生態系生命維持システムの概念設計支援ツールの開発
 設計事例が少ない再生型生命維持システムの機能分析、シンセシス、アナリシスの一連の概念設計過程を支援する設計支援ツールを開発した。特に、概念設計の初期段階における設計者による概念構造の構築とその後のシステム合成・分析を一貫して支援する設計法の研究成果は私の学位論文となっている。現在、この研究を基に設計者と設計支援ツールのインタラクションによる設計知識の創発を促す設計支援ツールSICLE(Simulator of Material Circulation Control System)を宇宙システム開発株式会社と共同開発した。
 2014年に米国ユタ州の火星砂漠研究基地で実施した食料生産、食料供給、水・気体・廃棄物のリサイクルと再利用について、このツールを用い解析した。
image008.jpg image012.jpg
設計支援ツールSICLE (宇宙システム開発株式会社)

2.2 閉鎖生態系生命維持システムの運用スケジューリング法の開発
 閉鎖生態系生命維持システムの物質循環制御のために、ファジイ線形計画法に新しいmオペレータを導入し、従来あった最小オペレータと和オペレータの性能の欠点を改善した。
 また、閉鎖型生態系実験施設(CEEF)物質循環システムの運用スケジュール自動生成システムを開発した。制御アルゴリズムにはマルチエージェント強化学習、およびラグランジュ分解調整法を適用し、その一部は宇宙システム開発株式会社により環境科学技術研究所に納入された。ラグランジュ分解調整法では、大規模なスケジューリング問題の計算量を抑えるために分解法を採用し、さらに経験的知識を数学的解法に実装することで、計算量を抑えながらオペレータにとって自然な解を実用的な時間内で得ることに成功した。

3.惑星表面探査

3.1 人の作業を支援する惑星表面移動探査システム
 惑星表面移動探査における経路探索アルゴリズムを開発した。地理情報作成には宇宙航空研究開発機構(JAXA)の月周回衛星かぐやのレーザ高度計データを用いた。この時の成果をもとに2013年~2014年には米国火星協会のユタ州にある火星砂漠研究基地での2週間の実験に2回参加し、船外活動に関わるパラメータと制約の特定に関する調査・実験を行った。この時の経験から、移動探査にはその場での低空からの情報取集が重要であることを発見し、そのために必要な探査システムの開発を進めている。同様の研究には、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の火星航空機やアメリカ航空宇宙局(NASA)の火星航空機や火星ヘリコプターなどの構想がある。低空からの偵察にいずれの方法を採用するかは今後の検討課題であるが、最終的にはローバの運用と低空からの偵察を含めた一体型の移動探査システムの開発を目指している。
image_mp_20130923121824d93.png image006.png
ダイクストラ法によって求めた探査経路
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火星砂漠研究基地でのATVを利用したEVA遠征実験
20140307-eva.jpg
探査経路および移動時の高度と速度の変化
 
数年前に、国際会議の論文の査読をしていた時に、このグラフどうやって書くのだろう、と思った時がありました。今回、グラフを作成しているときに、同じようなグラフが偶然書けました。

特に珍しいグラフではなく、Excelの3-Dグラフ [グラフ/等高線/3-D等高線] を、等高線グラフに変更しただけです。このようなグラフは、2つのパラメータに関して計算もしくは計測された数値の示す傾向を見たい時に利用します。ところが3Dにするとよくわからなくなります。例えば、以下のグラフです。形状によっては見えにくい部分が発生します。

20150303-1.png

これを等高線グラフに変更したものがこちらです。形状は想像しにくくなったかもしれませんが、数値は読めるようになりました。
20150303-2.png

別の結果のグラフです。もっと数値が読みにくいです。
20150303-3.png

これを等高線グラフにしたものがこちらです。
20150303-4.png

2つめのグラフの元のデータがこちらになります。
Excelで作成したシミュレーションモデルに関して、8つのパラメータを0.1刻みで増加させていき、そのうち2つのパラメータに関する計算値をセルに表示するプログラムをVBAで作成しました。この作業を手作業でやると大変ですが、プログラムで実行すると2-3秒で終わります。

20150303-6.png

等高線グラフ、これからも使えそうですが、Z軸の設定を変更したいときは、3-Dグラフに戻す必要があるので、多少面倒です。

 
有人ロケット研究会定例会 2015年2月14日 @関東ITソフトウェア健康保険組合 市ケ谷健保会館 F会議室 15:00~16:20

日本の有人宇宙活動はどうなる? ~曲がり角の我が国の宇宙活動~

日本宇宙少年団(YAC)相談役
スペースゼロワン代表
宇宙航空研究開発機構(JAXA)元副本部長
斎藤紀男さん

前向きな有人宇宙活動をするにはどうすればよいか

1.はじめに
2.新宇宙基本計画(2015年1月9日決定)について
3.新宇宙基本計画その疑問点
4.これからの日本の有人宇宙活動(2015年度宇宙予算から見る)
5.これからの米国有人宇宙活動(2016年度NASA予算要求から見る)
6.世界の有人宇宙活動の動向
7.前向きな有人宇宙活動をするにはどうすればよいか(議論)
8.まとめ

以下、私の理解した範囲で報告します。

日本のロケット開発の歴史、新宇宙基本計画の理解の仕方、世界の有人宇宙活動の動向、まとめという流れだったと思います。

新「宇宙基本計画」のところでは、
平成33年度以降平成36年(2021年以降2014年)までのISS延長への参加の是非及びその形態の在り方については、・・・(途中省略)・・・、平成28年度末までに結論を得る。(文部科学省)
資料のこの部分に吹き出しがあり、「遅い!外国は進む」と書いてあります。

NASAの予算の解説のところでは、国民にNASAの役割を見せるやり方が上手いね、かっこいいね、と言っていました。具体例としては、NASA予算書の表紙、NASAの宇宙探査計画の概念図などです。

まとめでは

*JAXAの果たす役割
 技術力を向上させる質的な検討。JAXA内の士気は決して高くない。
 位置づけ再検討と組織見直しが必要?

*安全保障最重視
 宇宙活動の棲み分け JAXAと防衛省の役割の明確化が必要

*民間企業への支援強化
 大胆な官民役割分担
 法的緩和または優遇
 資金的支援(米国は民間へ資金支援して地球近傍の輸送は民営化、しかし日本は、資金支援はしないが、民間もがんばってという姿勢)

*有人宇宙活動の準備
 一般の人たちの興味・関心の掘り起し→草の根運動
 日本としてのムーブメントを起こす

*有人輸送系の進め方
 幅広く多様な再利用の検討
 HTVの開発で実績もあることから、アボートシステムの開発も必要


質疑応答になってから・・・
航空機だって民間企業が国際分業しているんだから、ロケットもその方向性があってもよい。
もっと早く、ポストISSを検討すべきだった。小型衛星なんか放出して喜んでいる場合じゃない。ISS参加で育った人材が退職してしまう。
費用対効果や成果を問われるが、良くも悪くも、JAXAは開発が中心で、利用については考えていなかった。
今後、有人火星探査では、米中協力もあり得る。

次回、国際宇宙探査フォーラム(ISEF)を日本が主催することになっているが、
様子見はダメ、参加する意志があるかどうかが大事なんだ。

この話を聞いていて、2001年9月11日のアメリカ同時多発テロ事件後、アーミテージ国務副長官が、柳井俊二駐米大使(当時)に言ったと報道されたshow the flagを思い出しました。

日本が、このまま留まるのか、消えていくのか・・・

 
宮嶋宏行,インスピレーションマーズ国際学生設計競技~私たちが国際共同プロジェクトで学んだもの~,日本航空宇宙学会誌 ,63(4) pp.123-126,2015.

宮嶋宏行,第39回国際環境システム会議(ICES2009)報告 ― 有人宇宙システム開発と大学教育・研究 ―,日本航空宇宙学会誌,Vol. 58,No. 673,pp. 56-58,2010.

 
過去5年ほど地表面探査の模擬実験や計算機シミュレーションを行ってきました。
2014年に米国ユタ州の砂漠研究基地で惑星表面探査の模擬実験を行い感じたことは。
ローバは視界が限られ、もう少し高い位置から観測できたら良いのにと思ったことが何回もありました。
空からの観測と組み合わせれば、ローバの移動をより安全に、無駄なくできます。
最近、NASA JPLのマーズヘリコプターの記事を見つけました。
この中の動画は、私が実際の模擬実験で気が付いたことを、うまく説明しています。


上記ページへのリンク画像

高さ1m、質量1kg、ただし火星の大気密度を考えると、ヘリコプターが良いのかどうかはわかりません。
他には、火星航空機、火星気球などを研究しているグループもあります。

2014年の宇宙科学技術連合講演会の火星探査航空機のセッションに、1B04画像処理と測位信号による火星飛行機の自己位置推定 ○ 井上 博夏, 新井 健太郎, 高村 英雅, 小野 雅裕, 足立 修一(慶大) のような発表もありました。

海外の研究グループだと、ドローンを飛ばして、火星地表面探査における上空からの観測の研究をしているところもあります。

最近、安いカメラ付きのクアドロコプターを買って操縦していますが、ホバリングさせるだけでもトリム調整が難しい。その場観測、画像解析、経路探索まで到達するまでには、まだまだ時間がかかりそうです。





 
1月6日は、まだ冬休みだったこともあり、JAXA宇宙科学研究所相模原キャンパスには、たくさんの子供たちが来ていました。

20150117-1.jpg
入口横の展示コーナです。はやぶさ

20150117-2.jpg
気球(私は惑星気球に興味があり、この写真を撮りました)

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口頭発表の会場、常に満席でした。他にポスター展示が300件ほどありました。

20150117-4.jpg
はやぶさの帰還の時に、この場所で中継を見ていましたが、この展示はまだなかったような。

20150117-5.jpg
このキャンパスに来たら一番体験したほうがいいものはこれです。帰還カプセルを実際に持ち上げてみることができます。
小さいのに、かなり重いです。子供は持ち上げられるのかな?

20150117-6.jpg
私のポスター展示

20150117-7.jpg
ポスター展示会場

第一日目の最後には、太陽系探査に関するパネルディスカッションがありました。
だいたい、パネルディスカッションは、つまらないものですが、この企画はかなり盛り上がっていました。
その内容は、いずれ・・・

 
昨年11月に、小学1年生が企画したパラシュート松ぼっくり投げイベントに参加しました。(秋の松ぼっくり、どんぐりを使ったイベント)

パラシュート松ぼっくりは、松ぼっくりに紙で作成したパラシュートをつけた簡単なものでした。これを体育館のステージ上の台の上から投げて、できるだけ遠くまで飛ばそうというゲームです。

空気抵抗がなければ、45度に打ち上げるほうがいいのですが、今回はパラシュートがついているので空気抵抗がものすごく大きくなります。何回か投げているうちに、上方に角度をつけて打ち上げることには意味がないことがわかってきます。

打上角度をどれくらいにしたほうがよいのか計算で求めてみたいとずっと思っていました。
 ・Excelで学ぶ基礎物理学 Ohmsha の3.4 ホームランを打つには -空気抵抗のある放物運動-
 ・ke!+san 生活や実務に役立つ計算サイト 空気抵抗のある自由落下
を参考にシミュレーションしてみました。計算式の詳細は、上記の書籍を見てください。

20150116-1.png

打上角度を何度にしたら到達距離が最大になるのか?
計算の前に必要な数字を決めなければなりません。(正確にはわからないので推測していきます)

 初速:小学生3年女子のソフトボール投げ平均11mから37km/hと逆算する
 空気抵抗係数:スカイダイビングの計算で使われる0.24を利用(実際にはもっと大きいかも)
 パラシュートつき松ぼっくりの直径:0.05m(5cm)と仮定
 パラシュートつき松ぼっくりの質量:0.05kg(50g)と仮定
 台の高さ:3mと仮定

20150116-2-1.png
(散布図で描画しているため、まっすぐ落下していないような箇所がグラフにありますが、数値計算上はこのような現象はありません。30度、0度も同様です。)
打上角度:45度

20150116-2-2.png
打上角度:30度

20150116-2-3.png
打上角度:0度

各パラメータを実験によって求めたわけではありませんが、実際のイベントの結果に近いと思います。
 角度をつけると1.5mぐらい
 角度をつけないと2mぐらい

途中からパラシュートが開かないように投げるコツを覚えて、実際には3mぐらい飛んでいる小学生もいました。




 
1月6日(火)、7日(水)宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所相模原キャンパスで開催される
第15回宇宙科学シンポジウムのポスターセッションで発表します。
ポスターの位置は、火星探査に関する発表が集まっているP-206(会場:新A棟2FA会議室内)になります。

P-206 有人火星探査のための惑星表面移動探査実験の成果と課題
宮嶋宏行(東京女学館大)、安濃由紀、村川恭介(日本火星協会)、日本火星協会Team Nippon

 
2014年12月29日午後 火星砂漠研究基地(MDRS)の温室で火災があったようです。

Crew146のコマンダーNickは、私が所属していたCrew132のコマンダーで、GreenHab(温室)の責任者です。Crew132のメンバーは、メッセンジャーで今でも情報交換をしてるのですが、12月31日(日本時間)に火事大丈夫?という書き込みがありました。そのときはよく意味がわかりませんでしたが、12月31日のプレスリリースだと、火災で温室が被害を受けたようです。

このニュースに過去のGreenHabの歴史が簡単に紹介されています。
・ 温室第一世代 初年度に強風により破壊 (ユタ州の砂漠は時々すごい強風があります)
・ 温室第二世代 5年間にわたり水再生と食料生産を行うが、6人分の食料を供給するには設備が小さすぎることがわかり実験停止(においもすごかったらしい)。3年間くらい休止していたものを2013年から再起動したと聞きました。・・・今回の火災で被害

植物を利用して食料生産し、人間に供給するためには、とんでもない容積、エネルギー、労力が必要です。温室で食料生産しようというのが時代遅れなんだと思います。しかもネズミの被害が多発し、衛生的にもかなり問題があります。

今回の事例からもわかるように、居住実験では想像しているよりも事故が起こります。もし居住棟が火災になった場合には、1つ壊せる窓があって、そこには避難ばしごが備えられています。

コマンダーになると、「事故を起こさないように」、それだけが頭の中にあります。

 
12月4日(木)テレビ朝日放送
モーニングバードで「そもそも電力会社から電気を買わない生活ってどうなんだろう?」

1.神奈川県横浜市戸塚区で「節約しながら電力自給している家」
2.奈良県「電気も水も自給自足を実証実験している家」

が紹介されていました。面白かったのでつい見てしまいました。

1はソーラーパネル(12kWh)によって発電した電気をフォークリフト用のバッテリーに蓄電(70kWh)し、夫婦2人が生活している。平均的な日本人一人当たりの1日の電力消費量は3kWhであることから十分な供給量と説明されていました。(エアコンはあるが、テレビと電子レンジはないようです)

2は節電しないで暮らせるだけの電力自給設備(1日一人当たりの電力消費量は10kWhで設計)を持つ家でした。この家では井戸水を利用して、水も完全自給しているそうです。

ここで、自給自足型の居住施設ではどれくらいの電力供給量を有しているかについて調べてみました。

 ・ 国際宇宙ステーション 6人(太陽光発電) 120kW(米国)
 ・ 米国ユタ州火星砂漠研究基地(MDRS) 6人~8人 8kWh(ディーゼル発電) プロパン併用
 ・ ハワイ島IH-SEAS 6人 10kWh (太陽光発電) プロパンガスの利用は不明
 ・ 南極昭和基地 夏季60人、冬季40人 240kWh(ディーゼル発電) プロパン併用


一人当たりの電力消費量は、火星居住の実験実証施設は3kWhより少なく、南極の施設は3kWhよりも多い4kWhということがわかりました。寒いところでは暖房に、ガスヒータなどを使っているので電力だけの単純比較はできませんが・・・

また実際の宇宙居住施設である国際宇宙ステーションでは一人当たりの電力量がさらに大きいことがわかります。
生命維持や宇宙実験にはたくさん電力を消費するからでしょうか・・・

 
火星協会の活動はボランティアによって運営されています。
広報やリアルタイムに24時間稼働しているミッションの支援チームになったらかなり大変です。

重要なことを問い合わせても返事すらくれない。
返事があっても、かなり場当たり的な対応が多いと感じていました。

2014-2015年のミッションが始まったばかりなのに、
なぜか2015-2016年のミッションのクルーの募集が開始されました。
いつもより半年以上早い募集開始です。

** Crew144 村上さん、本日(米国山岳時間11月29日)から2週間のMDRS居住開始しました。


 
今シーズンは、11月1日(土)のCrew 142から火星砂漠研究基地での閉鎖居住実験が始まりました。
最初の3つのクルーは、カナダデボン島にあるArctic 365 (MA365) に1年間滞在する最終候補者の選考ミッションになっています。このうち1/3の方が1年間のミッションに参加することになるのでしょう。
 さて、今シーズン、Team Nipponは結成されませんでしたが、11月29日(土)からのCrew144に、村上祐資さんが参加します。また、生物学者の長沼毅さんが、2015年2月か3月のクルーに参加します。

今回は、初の試みとして、気象予報士の水元さんが、MDRS天気予報を配信してくれるようです。
https://www.facebook.com/MDRSWeatherNews
村上さんのサイトはこちら
https://www.facebook.com/japanesemartian

先ほど、はやぶさ2の打ち上げ延期のニュースが流れました。
今回は、チケットが取れず、種子島行きを断念しました。2時間ぐらい初動が遅れただけでツアー完売でした。
会津大学の寺薗さんによると、種子島で3万人、全国で30万人の人が、はやぶさ2の打ち上げを見ることになるのだとか・・・



 
2014年11月4日にシンガポール国立大学(Timesのランキングでは東大に次いでアジア2位の大学)の見学に行きました。この大学は、都心から地下鉄で20分ぐらいのDover駅から2kmほど離れた場所にあります。

地下鉄を降りてから、バスで移動すればよかったのですが、つい歩いてしまいました。結局、あまりのキャンパスの広さに、あとで後悔しました。

まず駅前は、シンガポール・ポリテクニックです。4時半ごろ着いたので、正門付近は帰宅する大勢の学生で混んでいました。
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ここには機械・航空学科があり、写真のあたりは、航空学科に関連した教室が並んでいました。
工事中でしたが、小型機用のハンガーもあるようでした。

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ジョイスティック付のPCが並んでいます。フライトシミュレータで訓練をするのでしょうか?

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航空電子研究室、航空機の電子装備だったら、私が就職して最初に教えた専門分野です。
(なぜか日本語で注意書きがあります)

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建物内の教室配置

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学生用のカフェにはマックがありました。近くには水色の大きな文字で、CURIOSITYと書いてあります。

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カフェのなか

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カフェの自動販売機、商品以外の表示はすべて日本語で書かれています。
(日本向けの装置をそのまま利用している場所がかなりあります。監視カメラにも日本語の文字が書かれていました。なぜ?)

シンガポール・ポリテクニックの中を通り抜け、駅から20分ほど歩くと、シンガポール国立大学の学生たちが住むエリアに到着します。

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高層の学生寮が多数立ち並んでいます。

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研究棟の名前はCREATE

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研究等の名前はENTERPRISE

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学生用のカフェ、娯楽施設の入り口

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キャンパス内外を移動するためのバス

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キャンパスは、生活居住エリアと教育研究エリアの2つのエリアに分かれています。
橋を渡り(下は高速道路?)、生活居住エリアから教育研究エリアへ移動
赤道直下、花がきれいです。

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教育研究エリアから生活居住エリアに戻ってきました。

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カフェや図書館のある場所から見る中庭

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生活居住エリアの模型

学生の勉強や生活は、キャンパス内で完全に完結しています。
こんなところで勉強したら楽しいだろうなと思いました。

 
11月23日、24日、日本科学未来館で開催されているロケット交流会に有人宇宙飛行コンソーシアムとして参加しました。

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会場の7Fイノベーションホール

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他の参加団体はロケットなど大型の展示物が多数あります。

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私たちは、宇宙楽器、閉鎖空間体験、Team Kanauとして参加したインスピレーションマーズ国際学生設計コンペの展示をしました。写真は、造形作家根岸さんによる宇宙楽器の展示です。無重力状態で利用することを想定しています。

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閉鎖空間体験

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この箱の中に顔を入れ、前後左右の4面の鏡を出したり隠したりしながら、空間の広さ認知に与える鏡の影響について体験してもらいました。4つの鏡のうち、どれを隠すかによって閉鎖空間の与える圧迫感が変わってきます。また被験者による個人差についても面白い知見が得られました。

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17:00-18:30には未来館ホールで、パネルディスカッションが開かれました。
実際にロケットを開発している専門家6名が、開発の安全性について議論していました。

ロケット開発のレイヤ(写真)を4つ分類し、失敗してもいいようなロケット開発の領域(例えば、学生や大学の研究室で開発するような規模のロケット開発)を確保することによって、開発者が成長するために必要な失敗を経験できると、北大の永田教授が話していらっしゃいました。

有人宇宙飛行で、大学の研究室レベルで経験できる、成長するための失敗ってなんでしょうか?
ハンズオン・トレーニングには必要なのでじっくり考えてみたいと思います。

24日もまだ開催しています。
講義のため私は参加できませんが、本日、NHKが私たちのグループの展示を取材に来るようです。

 
私が顧問を務める「有人宇宙飛行コンソーシアム」が、
11月23日(日)日本科学未来館で開催されるロケット交流会に参加します。

インスピレーションマーズ国際学生設計コンペで優勝したミッションの紹介や、狭い閉鎖空間で居住するための工夫などを展示する予定です。



 
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第58回宇宙科学技術連合講演会@長崎2日目11月13日(木)16:20から
「民間人が火星で長期間暮らしたらどうなるのか?」、につながるような話をします。

D 会場 OS07-1 宇宙で生きる! ~生命維持技術で有人火星探査を支える~ 
11 月13 日(木)9:20 ~ 10:40 司会者:大西 充(JAXA)
2D01 不要ガス除去装置仮想実証試験
○ 大西 充 , 島 明日香 , 桜井 誠人(JAXA)
2D02 有人宇宙探査のための酸素製造に関する研究
○ 桜井 誠人 , 島 明日香 , 大西 充(JAXA)
2D03 二酸化炭素吸着剤の開発と二酸化炭素処理装置の設計
○ 立原 悟, 伊藤 剛, 青木 伊知郎, 大西 充, 桜井 誠人(JAXA)
2D04 有害ガス除去用高性能活性炭の特性評価
○ 桑垣 整(環境技術サービス), 立原 悟 , 大西 充( JAXA),

D 会場OS07-2 宇宙で生きる! ~生命維持技術で有人火星探査を支える~
11 月13 日(木)10:50 ~ 12:10 司会者:桜井 誠人(JAXA)
2D05 CO2膜分離法の宇宙分野への応用(2)
○ 宮田 純弥, 寺本 正明, 岡田 治, 井崎 博和, 野々内 保, 花井 伸彰 , 清原 八里( ルネッサンス・エナジー・リサーチ),桜井 誠人(JAXA)
2D06 循環型空気再生における二酸化炭素還元システムに関する研究
○ 島 明日香 , 桜井 誠人 , 曽根 理嗣 , 大西 充(JAXA), 米田晶子(日本ピラー工業), 阿部 孝之(富山大)
2D07 多孔質触媒を用いる二酸化炭素還元反応炉の温度予測
○ 青木 伊知郎, 島 明日香(JAXA)
2D08 メタン発酵処理による廃棄物系バイオマスからのエネルギーおよび植物肥効成分の回収
○ 遠藤 良輔, 北宅 善昭(大阪府大)

D 会場OS07-3 宇宙で生きる! ~生命維持技術で有人火星探査を支える~
11 月13 日(木)14:10 ~ 15:30 司会者:宮嶋 宏行(東京女学館大)
2D09 ネットワークシステムの定常状態感度計算ソフトCOSMOS の開発と性能評価
○ 白石 文秀, 吉田 恵梨歌(九大), Eberhard Voit(Georgia Institute of Technology)
2D10 自律的階層制御を用いた ALS 物質循環制御
○ 中根 昌克 , 石川 芳男(日大), 宮嶋 宏行(東京女学館大)
2D11 陸生ラン藻の有効利用
○ 加藤 浩(三重大), 横島 美香, 木村 駿太, 古川 純, 富田-横谷 香織(筑波大)
2D12 陸棲ラン藻 Nostoc sp. HK-01 の高宇宙環境耐性のしくみ
○ 木村 駿太(筑波大), 加藤 浩(三重大), 佐藤 誠吾, 富田 - 横谷 香織(筑波大)

D 会場OS07-4 宇宙で生きる! ~生命維持技術で有人火星探査を支える~
11 月13 日(木)15:40 ~ 17:40 司会者:青木 伊知郎(JAXA)
2D13 サクラ属樹木の閉鎖生態系導入のためのモデル化
○ 富田 - 横谷 香織 , 阿部 友亮 , 佐藤 誠吾(筑波大), 馬場
啓一(京大), 加藤 浩(三重大), 鈴木 利貞, 片山 健至(香川大)
2D14 火星居住施設の物質循環型食料生産
○ 遠藤 雅人, 竹内 俊郎(東京海洋大)
2D15 アナログ実験施設を利用した有人火星探査実証実験の有効性について
宮嶋 宏行(東京女学館大)
2D16 宇宙で生きるー宇宙旅行並びに火星移住のための宇宙食-
片山 直美(名古屋女子大)
2D17 SICLE による有人火星ミッションの物質循環シミュレーション
○ 諸島 玲治, 森山 枝里子, 大浦 智史, 扇 拓矢, 広崎 朋史, 山下 明広(宇宙システム開発), 飯野 翔太(慶大), 宮嶋 宏行(東京女学館大), 石川 芳男 , 中根 昌克 , 寺尾 卓真(日大)
2D18 インスピレーションマーズ学生国際ミッション設計コンテストでの有人火星ミッション設計
○ 飯野 翔太(慶大), 小野 綾子(日本火星協会), 森山 枝里子(宇宙システム開発), 田中 鴻輝(慶大), 宮嶋 宏行(東京女学館大)

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宿泊していたホテルの隣は文明堂総本店
 
10月17日、ハワイ大学マノア校が管理するハワイ島マウナロア火山のHI-SEAS(Hawaii Space Exploration Analog and Simulation)で8カ月間の居住実験が始まりました。

ナショナルジオグラフィック 火星ミッション模擬実験、参加者に聞く
ニューヨークタイムズ In a Dome in Hawaii, a Mission to Mars
最新のニュースは、Facebookホームページ、Mission 3 Crewのブログにもあります。

の記事に詳しく紹介されています。

この実験に参加しているコーネル大学のジーンハンターさん(火星食品の研究)に今年の7月に詳しい話を聞きました。
ハンターさん自身は、食事研究に参加し、3秒に1回キッチンの画像を記録し、汚し具合などを観察していると言っていました。このプロジェクトの責任者のKimさんは日本で働いていたことがあり、日本語も話せるそうです。
過去に4カ月のミッションを2回実施し、今回が3回目で、8カ月の居住実験をします。次に12カ月の居住実験を実施し、終了する予定です。(NASAのグラントがそこで終了)

この実験では、「有人火星探査における人間の心理状態の変化を調査する」ことを目的の1つにしています。
これからいろんな問題が起こるんでしょうね。ミッションサポートチームのみが知ることです。
ハンターさんがいろいろ情報をくれたので、8月にミッションサポートチームに入れてほしいとお願いしたんですが、少し遅すぎたようです。

このホームページを毎日チェックしているのは、日本では私しかいません。しかし今日は、Yahoo Japanで紹介されたので、このようになっています。アクセスがすべて日本からというのは初めて見ました。

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DDD関連トークイベント『japan jikkan編集長・ルーカスB.B.×ふうせん写真家・岩谷圭介 トークショー』
2014年10月28日(火) 代官山蔦屋1号館 2階イベントスペースで行われた岩谷さんのトークショーを見に行きました。

DDDは代官山デザインデパートメントの略です。10月24日から11月3日まで様々なイベントが実施されています。

岩谷さんの活動は「ふうせん宇宙撮影」でご覧になれます。

気球を利用した火星表面探査を検討していた、今年の6月に、初めて岩谷さんに連絡しました。
その時は結局、仕事の都合がつかず、十勝平野で実施する放球を見学できませんでした。

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イベントスペース

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大学生の時に、米国で行われていた「宇宙ふうせん」をインターネット上で見つけ、自力でこの活動を始めたようです。
1年目は4回実施しすべて失敗
2年目に実施した通算16回目の放球で初めて回収および撮影に成功
最近は、この活動が本職で、広告会社、テレビ局関連の撮影が多いそうです。

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1Fの展示(初期のモデルのミニ模型のようです)

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話には聞いていましたが、ここの蔦谷の広さ、質、量ともにかなり魅力的です。1日中いても飽きません。
宇宙関連の書籍スペース

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10月16日のSPACE.COMの記事
Private Mars Colony Project May Not Be Feasible, Study Suggests
に研究グループの意見が出ています。

de Weck教授(このグループのリーダー)
・Mars Oneの計画の実現性に白黒付けていない。
・しかし、彼らの設定した条件に基づくと、実現は難しい。
・この計画が実現可能になるような重点的に取り扱うべき技術を指摘した。

もう1つ、大学院生Sydney(この論文の第一著者)の意見として大事なことが書かれています。
食料を地球から持っていく方が、現地で食料生産するよりも、いつも安い。
(これは光源にLEDを利用した場合の話です。地上では、LEDを利用した野菜工場で採算が取れるところも出てきていますが、宇宙となると、実は検討の余地もありません)
2000年ころまで、日米欧で宇宙での食料生産の研究を多くの研究者がしていましたが、最近は、本当に少なくなりました。
大規模に継続しているのは、最近始めた中国だけです。

 
10月15日付で、こんなニュースが流れていますが、ひどい記事です。
IAC論文の中には、そのような書き方はされていません。計算結果の一部が独り歩きしているような感じです。MITのこの研究グループとは知り合いですが、このニュースに書かれているようなことを意図していないと思います。

Humans may only survive 68 days on Mars
人は火星で68日間の命、米研究 (AFP BB NEWSの$4.5billionの翻訳が一桁間違っています)

一方で、この前提条件で計算すれば、66日で窒素が無くなり、システムが破たんするのは当然の結論です。

1.植物が光合成により二酸化炭素を酸素に変える。
2.人間が食物を食べて、呼吸により酸素を二酸化炭素に変える。(二酸化炭素を除去する技術はすでにある)
3.植物のうち食べられない部分(非可食部)を処理して無機物に変える。(このとき酸素を消費し、全体のバランスが取れる)

MITのモデルには非可食部を処理するプロセスがないので、人間が必要とする食料を全部現地で生産すれば、当然酸素は余ります。この余剰な酸素をベントするときに、一緒にベントされ減った窒素を注入する。すると窒素が66日で無くなる。(宇宙で空気から酸素のみを分離してベントする技術がないと論文には書かれています。地上の技術ではすでにあり、日本の実験では利用していました。)

だから、きちんと非可食部の処理プロセスを入れてあげれば、少なくともこんな短期間では破たんしません。(また別の問題が発生したりはしますが・・・)

この論文、この後にある信頼性を考えた上でのスペアパーツの計算が面白いと思うのですが、マスコミは、ここには注目しませんでした。

この米国の元の記事の報道の仕方は、以前2014年6月18日の記事で紹介した「国際宇宙ステーション・国際宇宙探査小委員会」のニュースと構図は同じです。一般の人が注目しそうな文脈の一部だけを抜き出して報道する。(文脈完全カット報道


 
10月6日台風の中を飛行して鹿児島に着きました。

ここは、次に鹿児島に行ったときに、訪問したいと思っていた場所です。
知覧は、薩摩藩の城下町で、観光施設として武家屋敷があります。それよりも知覧特攻平和会館があることで有名かもしれません。
太平洋戦争が始まる直前に、ここ鹿児島県のシラス台地に、大刀洗陸軍飛行学校知覧教育隊が作られました。その跡地に知覧特攻平和会館があります。

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正面玄関
館内は、元特攻隊員の方が集めたものが展示されています。
そのほとんどは無くなった特攻隊員の遺書です。そのため館内は写真撮影禁止です。

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三角兵舎、このようなものが空襲を避け付近の森の中にたくさんあったようです。

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三角兵舎内部、特攻隊員が出撃する前に宿泊した兵舎です。奥にあるのは飛行機の残骸。

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映画「俺は、君のためにこそ死ににいく」の撮影のために復元された「隼」だと書いてありました。

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給水塔

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防火水槽

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知覧城下町にある特攻隊員の母、鳥濱(とりはま)トメ さんのトメ食堂(ホタル食堂)、
ここを舞台にした高倉健のホタルという映画もあったんですね。

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トメさんが利用した防空壕だと書いてありました。

私は平日の午前中に知覧特攻平和会館に行きました。
たぶん誰もいないだろうと思ったのは間違いで、ツアーの観光バスがひっきりなしに到着して、大勢の人が見学に来ます。そのほとんどは60代以上の人たち。

館内には海底から引き揚げられたゼロ戦がありましたが、なかなか強烈です。

偶然、見学中に30分の講和の時間になり、3つの遺書の紹介をしていました。
その中の1つが安部少尉の話でした。なぜ二度死ぬのかは・・・ (本も出ているようですね)

二度死んだ特攻兵  安部正也少尉の魂二度死んだ特攻兵 安部正也少尉の魂
(2011/04/29)
福島 昂

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鹿児島に戻り、仙巌園からの桜島、噴煙を上げています。
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8月下旬、あと3回飛行機で遠出すれば、JMBサファイアのステータスを獲得できることに気が付き、どこに行こうか考えました。
ふと、10月7日に、ひまわり8号の打ち上げがあることを思い出し、情報を集めました。
他の方もブログで書いていますが、種子島の打ち上げ見学会場までは交通手段が限られるので、ロケット打ち上げ1ヶ月前に、急に手配しようと思っても非常に難しいです。

種子島までの飛行機 は満席
レンタカーは空車なし (ある会社に電話で問い合わせると、マスコミと契約しているから、残りの車は無理だと言われ)
じゃ、鹿児島まで飛行機で行って、鹿児島から西之表港まで高速船トッピーか?
西之表港から打ち上げ見学会場までの移動はどうするか?
ネットで情報を集めるうちに、種子島観光協会の西之表港から長谷公園へのツアーを見つけました。

9月7日 メールで種子島観光協会のバスツアー予約(3000円)
9月7日 トッピーをネットで予約(1ヶ月前からしか予約できない)、行き10:00の便は確保、しかし帰り16:45の便はすでに満席(団体客がいるのですぐに埋まるようです)。すぐにチケットセンターへ電話して本当に空席がないか問い合わせ、「ただいま空席が発生しました」と言われ、席を確保。(ネット予約だけに頼ってはダメだと認識)。
9月8日 JAL航空券をeJALポイントで購入(羽田-鹿児島10月6日8:20、鹿児島-羽田10月7日20:40)
9月8日 高速船乗り場近くのホテルを予約(朝食付で4500円)、10月6日のみ鹿児島県内観光用にレンタカー予約

10月5日20時頃、台風18号接近のため、飛行機が欠航になるとメールが届く。6:40羽田発の飛行機は欠航になっていないので、メールで案内された通りにネットで便を変更。

10月6日5時 始発電車では間に合わないので、車で空港に向かう、5時50分頃羽田空港に到着。

飛行機は台風の近くを通過するがほとんど揺れず8時20頃鹿児島に到着。

10月6日10時30分 南さつま市の知覧特攻平和会館見学(写真撮影禁止)、茶美豚ヒレカツを食べる。武家屋敷散策。

10月7日9時15分 ホテル出発

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高速船ターミナル、ロケット打ち上げ見学の人で今日は混んでいるらしい。まずカウンターで予約券をチケットに交換、座席指定。

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往路のチケット キャプテンアース (復路のチケットはこんなにかっこよくない)

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高速船乗り場、10時出発

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11時43分到着、高速船乗り場の隣にある種子島観光協会の建物に移動。

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3000円支払って予約してあったバスのチケットを入手。

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12時15分出発、30分後、龍星館でトイレ休憩

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龍星館から見える海

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13時30分長谷公園到着

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カウントダウン、ロケットやひまわりの解説 (三菱重工が提供?)

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14時16分 打ち上げ

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固体ロケットブースター分離、この日は天気がよく、ここまではっきり地上から見えるのは珍しいらしい(現地にいた関係者が言っていました)

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拡大

以前に見学したスペースシャトルの打ち上げと違って、近くで見られるので、発射の音も比較的すぐに聞こえました。スペースシャトルに比べると軽い音でした。そして、発射場までの距離が近いので、真上に上がっていき、すぐに見えなくなります。

打ち上げは一瞬で終わりました。写真なんか撮ってないで、ずっと見ていればよかったとすごく後悔しました。初めて種子島での打ち上げを見学しましたが、次回に向け課題が残りました。

次は「恵美之江展望公園 」から見学しようか?
長谷公園にも多くのマスコミのカメラがありましたが、テレビ放送は恵美之江展望公園からの映像が多いように思いました。

14時40分長谷公園出発、15時50分西之表港着、16時45分西之表港発、18時25分鹿児島港着、18時30分高速船乗り場から空港行バス発、19時35分鹿児島空港着、20時40分鹿児島空港発、22時10分羽田空港着・・・


 
昨年、コロラド州に住んでいた時に、最近は冷戦ツアーが流行っているという話を聞きました。
コロラド州にある元ミサイル基地には行かなかったのですが、今年7月に国際会議に参加した際にアリゾナ州ツーソン郊外(50kmぐらい郊外)にあるタイタンミサイル・ミュージアムに行ってきました。ここでは展示コーナーだけではなく実際に利用していたミサイル打ち上げ施設を有料ツアーで見学できます。半日ツアーもあるようですが、1時間程度のツアーを選びました。

冷戦時、ツーソン近郊にこのようなミサイル発射サイトが複数あり、ツーソンの空軍基地から一体運用されていたようです。

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展示コーナーミサイル弾頭

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展示コーナ 核爆弾
昔あった事故の展示もあり、整備中に人が落下して、核爆弾が爆発する1歩手前の事故があったようです。
核爆弾は爆発せず、ミサイルやサイトが爆発した(写真あり)。

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展示コーナー タイタンの説明

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地下ミサイル基地ツアーへ出発(確か写真をネットに掲載しないように言われたような気がするので、これ1枚だけ)
核攻撃にも耐えられるような地下の施設へ、ドアの厚さが30センチくらいあったような。
ミサイルサイト見学
コントロールセンター見学
ミサイル発射要員は、地下で長期間生活できるようになっているようで、居住施設もあるようです。(1時間ツアーにはなし)ここにも閉鎖居住施設があるとは。

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ここからは外部に出てからの自由見学、気温は35度くらいあります。

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真ん中の白いところからミサイルが発射されます。

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上からのぞいたところ、ツアーでは下からこれを見ることができました。

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酸素タンク、短時間で注入して発射できる体制があったようです。

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2段目エンジン

次は、ツーソン国際空港近くのピマ・エアー・スペース・ミュージアムへ
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ミュージアム正面

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時間の関係で、中には入らず、ちょっとのぞき見
外部の駐機場には、利用しなくなった世界中の航空機やヘリコプターが(たぶん)数百機展示されています。十分見学の価値はあります。

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博物館のショップにあった隣のデイビス-モンタン・エアーフォース・ベースのポスター
すごい飛行機の数

この2つの施設を見ての感想
冷戦時代に、これだけ大量にミサイル(要するにロケット)や航空機を製造していれば、航空宇宙産業が発達するのも当然です。

他の方のページですが、タイタンミサイル・ミュージアムについてかなり詳しい説明があります。


 
火星砂漠研究基地MDRSの2014-2015のクルーが発表されました。
断片的には、facebookで情報が流れていましたが、全体が発表されるのは今回が最初です。

・稼働開始を6週間早めて、Mars Arctic 365 の最終メンバーを選考するクルーを3つ持ってきた
・3週間滞在の修理クルーを配置した

ことが今までと違うところです。シーズンも後半になると、いろんな装備が壊れているので、修理クルーを配置したのはいい選択だと思います。なぜ装備品が壊れるのかは、欧米の若者の使い方が乱暴だからだと思います。

Crew132のコマンダーNick、火星協会クルーで再び当番、Crew146頑張れ。



 

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