地球環境やエネルギー問題の解決のために宇宙空間や特殊環境に対応できる新しい技術の開発が注目されています。宇宙工学コースでは、機械工学の側面から宇宙開発に貢献する研究を行い、先端工学への牽引的役割をめざしています。また、機械知能工学科以外の学科でも宇宙をテーマにした研究に取り組むことができます。
不要になった人工衛星は軌道上で宇宙ゴミとなる
大学院 工学府
機械知能工学専攻
博士前期課程2 年
松本 紫絵さん
（大阪府立四條畷高等学校出身）
「宇宙ゴミ」。これは役目を終え、不要になった人工衛星やロケットの本体や部品などを指します。宇宙ゴミは、地球周回軌道上を秒速7～8キロで漂っています。これは時速にすると約2万キロ。大きさはさまざまですが、1センチほどの物体でも運用中の人工衛星に当たると大事故になります。
私が所属する赤星保浩教授の研究室では、この宇宙ゴミの研究をしています。地上からの宇宙ゴミを観測する研究、宇宙ゴミを減らす研究など、さまざまなテーマがあるなかで、私が取り組んでいるのは、二段式軽ガス銃を使った宇宙ゴミの衝突シミュレーション実験です。これは宇宙ゴミに見立てた微小な飛翔体を加速させ、人工衛星を想定したターゲットに当てるというもの。ターゲットのまわりは真空状態になっているので、宇宙での衝突を摸した空間でデータ収集ができます。
全長10メートルを超える巨大な装置を使い、年間100回以上の実験を行います。作業は大変ですが、世界的にも貴重な装置を使いこなすのは楽しいし、直径約1ミリの飛翔体がターゲットに当たり、予測したデータが取れたときの達成感はたまりません。
宇宙ゴミの衝突実験の国際標準化をめざす
二段式軽ガス銃を前面から見るとこんな感じ
こうした宇宙ゴミの検証実験は世界中で行われていますが、各国で方法はバラバラ。そこで、私たちは現在行っている実験手法を国際標準化することを目的とし、研究成果を国際学会などで積極的に発表しています。私も先日、ドイツで行われた国際学会で英語による発表を経験。世界に出ることで、将来につながるコネクションも着実に広がっています。
わたしのキャンパス自慢
大学入学祝いに両親からもらった腕時計。
いつも身につけています。
人力飛行機製作チーム「KITCUTS」に所属。在学中に鳥人間コンテスト出場を果たしました。最先端の宇宙工学を学びながら、鳥人間コンテスト出場をめざすという九州工業大学に進学した目的をしっかり実行しています！
PICK UP!! 宇宙システム研究室
日本版スペースシャトルを開発して、九州から宇宙旅行の道を切り拓こう！
打ち上げから着陸までの航法誘導制御システムを開発
米本 浩一
機械知能工学科
宇宙工学部門 教授
ライト兄弟が初めて空を飛んだ1903年から100年以上経った現在、飛行機で毎日数百万人の人たちが世界中を旅しています。このような感覚で宇宙を往復する宇宙船を「スペースプレーン」と呼んでいます。世界中の研究者や技術者が1980年代から追い求めている夢で、まだまだ多くの技術開発が必要です。私たちの研究室でもスペースプレーンを実現するための基礎研究を行っています。言わば、日本版スペースシャトルを飛ばそうとしているのです。
▲WIRES打ち上げ実験の様子
専門的に言えば「再使用型宇宙輸送システムの開発」。国内外の大学・企業、JAXAなど、産官学が連携したプロジェクトです。
現在、研究室で開発した再使用型無人スペースプレーンの飛行実験を繰り返しています。機体の名称は「WIRES（ワイアズ）」。Winged Reusable Sounding Rocketの略となります。2008年からWIRES11号機を使って5回の飛行実験を敢行。2010年には、胴体長1.5メートル、質量35キロのWIRES12号機を打ち上げることに成功しました。2011年末には、12号機と同サイズで北海道大学の研究チームが開発したCAMUIハイブリッドエンジンを搭載したWIRES14号機で高度2キロをめざします。また現在、胴体長2.5メートルの15号機も開発中です。
再利用型スペースプレーンのポイントは、打ち上げるだけでなく、飛行を制御し、無事着陸させるシステムを開発すること。航法誘導制御システムの開発には、機械工学だけでなく、プログラミングや物理学などさまざまな知識が必要です。まだまだ課題は山ほどありますが、5年後の2016年までに高度100キロの宇宙空間に到達する準軌道型スペースプレーンを開発するのが目標です。
必修科目でコース全員がロケットづくりを体験
▲歴代WIRESがズラリ
九州工業大学工学部機械知能工学科の宇宙工学コースでは、機械工学をベースに材料工学や物理系の力学まで宇宙に関する幅広い学びに触れることができます。
宇宙工学コースの特徴といえば、必修科目である「宇宙工学PBL」でしょう。PBLとは、Problem Based Learning。つまり、問題解決型の実践科目です。学生は5人グループをつくり、小型ロケットの設計・製作から打ち上げ実験、さらにデータを解析し、結果をプレゼンテーション形式で報告します。全員参加の科目でここまでやる大学は他にないと思います。
海外のロケット競技会に参加する学生プロジェクトも
授業以外の学生参加型プロジェクトでもロケット開発に挑戦することができます。九州工業大学では、フランスBiscarrosseで行われる学生ロケット打ち上げ競技会「C'Space」に参加しています。2010年大会では、胴体長1.7メートル、質量6.8キロの超音速ロケット「SAKURA」が高度3.3キロに到達。同チームは2年連続でフランス国立宇宙研究センターから贈られる技術賞を受賞しています。
私のモットーは、Space travel is no longer a dream（宇宙旅行も夢じゃない！）。一般の人が気軽に宇宙を旅する時代はすぐにやってくると思います。宇宙旅行が一般化してくれば、女性の視点を反映した宇宙ビジネスのアイデアも求められるでしょう。九州から宇宙旅行実現への道を切り拓きましょう！
まだまだある！「宇宙」がテーマの多彩な研究
宇宙工学コースには、米本浩一教授の「宇宙システム研究室」だけでなく、さまざまな研究室があります。例えば、ロケットエンジン開発の「燃焼研究室」、接触面の潤滑や表面損傷の評価を研究する「トライボロジ研究室」、宇宙ゴミの研究をする「計算力学研究室」、無人飛行機研究の「スペース・ダイナミクス研究室」など。オープンキャンパスで、研究室を見学することもできます。
▲開発中の高電圧技術実証衛星「鳳龍弐号」
機械知能工学科以外の学科でも宇宙をテーマにした研究に取り組むことができます。例えば、総合システム工学科の趙研究室では、宇宙における極限環境に耐えるものづくりの研究が進められています。電気電子工学科の豊田研究室では、宇宙空間の産業利用に向けた宇宙用機器の基礎研究を行っています。また、九工大衛星開発プロジェクトでは、「高電圧技術実証衛星 鳳龍弐号」を開発中。2011年度中にJAXAのH-II Aロケットにて打ち上げられる予定です。詳しくは下記サイトで確認を。
★九州工業大学スペースアカデミー
http://space-academy.ele.kyutech.ac.jp/
