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よくわかる!技術解説 機械システム技術分野

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微小重力環境のポイント メニューをスキップ

1 宇宙環境の特徴

「宇宙、そこは最後のフロンティア・・・」とSF番組で紹介されるように、地上から力強く飛び立つロケットや果てしなく続きそうな空間など、宇宙は未知へのロマンを感じさせてくれます。そんなロマン溢れる宇宙環境の特徴は、地球に近い環境でも一見すると苛酷ですが、地上では得られない有益な環境ともいえます。

宇宙環境の特徴

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2 宇宙環境の利用

宇宙開発といえば人々の興味を呼び冒険心を起こすだけではなく、特殊な環境から得られる情報により人々は多くの知見を得ることができます。先端科学技術では、生命の起源、先端技術開発、宇宙の起源などを目的とした研究がなされ、また宇宙活動基盤の強化では有人宇宙機や機器の技術開発などがあります。そして人々に影響が大きい社会経済への貢献があります。

社会経済への貢献としては、宇宙環境ならではの応用研究として、地上では困難なタンパク質の結晶化などを行うポストゲノムや、宇宙環境での研究開発をもとにしたナノ・材料の新プロセスがあります。また宇宙からの映像を利用した宇宙授業や新しい芸術・地球学により、地球人として人類社会や地球環境を考える新しい価値観が生まれるでしょう。

宇宙環境の利用

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3 微小重力とは

ニュートンがリンゴの落ちるのを見て、発見されたといわれる万有引力。万有引力は、二つの物体の距離が近いほど、また重さが重いほど強い力が働きます。この一方が地球で、もう一方の物体が受ける引力と、地球の遠心力を合わせた力が「重力」となります。

重力とは

微小重力とは、地球から離れた宇宙空間や、遊園地のフリーフォールのように自由落下させた状態などでしか得ることができない重力が非常に小さい(101〜10-5G程度)環境のことです。微小重力の継続時間が長いものには宇宙ステーションや回収衛星などがあり、継続時間は短いが比較的簡単に実験できるものに落下塔や航空機・小型ロケットなどがあります。

微小重力環境利用に必要な手段

NOTES

無重力と無重量
宇宙ステーションなどでも無重力(または微小重力)は重力がない状態ではなく、正確には無重量の状態です。無重量とは、重力はあるがちょうど反対の方向に力が働いて、見かけ上、重力が無いように見える状態のことです。

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4 微小重力環境の特徴

無重力環境下での燃焼いくつかの宇宙環境の特徴のなかでも微小重力環境は、近い将来に最も人々の役に立つ特徴のひとつです。宇宙ステーションの中では、水が球体のまま浮遊していたり、重いものも軽いものも同様に空間に浮かんでいる光景を目にしたことがあると思います。このような現象を解析・利用することで、ナノ・材料の研究開発や、タンパク質結晶の研究、生物科学、基礎物理学、流体物理学など大きく発展することが期待されています。

微小重力環境の特徴
無浮力/無沈降 混合した材料同士の比重差がなくなるので、均一な分散材料が得られる。
無熱対流 混合した材料同士の比重差がなくなるので、熱対流が発生しない。
無静圧 液体中の圧力が位置によらず一定である。
無容器効果 物質の浮遊により容器と非接触にすることができ、高純度の物質が製造できる。
無重力効果 物性解析において重力項がなく、高い精度で物体を計測できる。

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