II. 感想 新たな疑問点 1. 感想 宇宙と言うと 地上から遠く離れた所にあると思っていたが 案外近くにあるので驚いた ま た ヴァン アレン帯のようなものがあるというのも知らなかったので たくさんの知識を得 ることができた 普段意識しない重力が 今我々の体に深く作用していることを実感した しかし

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1 授業日 :5 月 28 日 ( 月 ) 無重量状態と宇宙の有効利用 - 無重量という極限環境の世界 - 講師 : 東北大学流体科学研究所小宮敦樹先生 I. 講義内容 1. 宇宙に関する基礎知識 宇宙は一般的に 常に広がり続けていると考えられており 宇宙の果てまでは約 150 億光年 (1 光年は約 9 兆 4600 億 km) はあるという科学者もいる 宇宙では スペースシャトルの日向が 120 日陰が -120 と 光の有無で温度差 240 の 非常に過酷な環境である 人工衛星の軌道には 地球から 300~400km の 低軌道 と 36,000km の 静止軌道 と呼ば れる 2 つの軌道がある 静止軌道は地球の自転と同じ速さで回るので常に同じ地域の上を飛行 することができる この軌道は気象衛星などに利用される 人工衛星が進行方向に進むとき 人工衛星は地球の重力に引かれるため 進行しながら自由落 下する このとき人口衛星は地球の周囲を円運動を行いながら周回するため 人工衛星に遠心 力がはたらく 従って この時物体の重さは見かけ上なくなる この状態を無重量という 2. 地球でも出来る無重量環境 小さな飛行機で急落下をして 20~25 秒間という比較的長時間の連続した微小重力環境を作 ることが出来る 医学 生命科学の実験に利用されている 廃坑を利用してカプセルを縦穴に落下させることにより 最大 10 秒間 質のよい微小重力環 境を得られる 燃焼 流体等の物理科学の実験に利用されている 3. スペースシャトルと宇宙ステーション スペースシャトル 宇宙ステーションは自由落下による 無重量 状態にある 毎秒 8km の 速さを出せば無重量になれる 現在 国際宇宙ステーションは建設中である 日本は微小重力環境を利用した実験や観察を行 うモジュール きぼう を打ち上げる予定である スペースシャトルの搭乗員はコマンダー ( 船長 ) パイロット ミッション スペシャリスト ( 搭乗運用技術者 ) ペイロード スペシャリスト ( 搭乗科学技術者 ) に役割分担されている 45 分で昼夜が入れ替わる 体調を崩さないため 宇宙では決められたスケジュール (8 時間睡 眠 8 時間作業 8 時間その他 ) に従って生活しなければならない 4. 宇宙空間の有効利用 人工衛星を利用した 外から地球を見る という技術に 最近力を入れている 人口衛星は宇 宙からの写真の撮影や 通信などの際に使う 無重量空間は 物質の 重い や 軽い がなくなる 自然対流がなくなる 水圧などの圧力 がなくなるなどの特殊な性質があるため 地上ではできない実験や研究が可能となる 無重量状態が生体にどのような影響を及ぼすかについて研究するため メダカなどをスペース シャトル内で飼育し 観察している タンパク質の結晶は通常の重力場では観察が難しいが 無重量状態では微結晶の沈降が抑制さ れるため高分解能の大型単結晶が形成できる これを研究することで新薬生成に役立てること ができる 金属を溶かすと球状に集まる それに衝撃を加え どのくらいで球の振動がなくなるかを調べ ることで 金属の粘り気を調べることができる

2 II. 感想 新たな疑問点 1. 感想 宇宙と言うと 地上から遠く離れた所にあると思っていたが 案外近くにあるので驚いた ま た ヴァン アレン帯のようなものがあるというのも知らなかったので たくさんの知識を得 ることができた 普段意識しない重力が 今我々の体に深く作用していることを実感した しかし 無重量だか ら出来ることもあると思うので これからの発展に期待している 人類が初めて空を飛ぶ技術を開発してから百年程で宇宙に進出してしまったということに改め て驚いた また 未だ解明されていない事柄に対する世界の科学者達の熱意が感じられた 地球の上空 300km はもう世界が変わっているということに面白さを感じた 近い将来宇宙に 旅行し 住むことが出来るようになるかもしれない 技術の進歩を私は期待していきたい 特に宇宙に興味を持っていたわけではないが 今日色々な話を聞いて 宇宙に関する関心が非 常に高まった 少々安易かもしれないが 将来自分の就く職業として 宇宙関係の仕事も視野 に入れておきたいと思った 前から宇宙についてもっと知りたいと思っていたため 興味をもって聴くことができた この 先もっと宇宙が身近なものになり 人類の役に立ってもらいたいと思った 宇宙は非常に身近にあること 壮大な宇宙開発の進行など 自分たちの頭上で人類の科学技術 の結晶が浮かんでいると思うと不思議だった 2. 新たな疑問点 Q: 人工衛星で人間を見ることはできるか A: まだ東京タワーが見える程度だが アメリカの軍事衛星なら新聞の大文字が見えると言われて いる Q: 地球の周りを回っている人工衛星などは互いに衝突したりしないだろうか A: 今のところは無いということになっているが これから問題になってくるだろう Q: ゲップをすると食べ物が戻ってくるのは本当か A: 食道がその時間だけ開くので 食べ物は戻ってくる Q: 無重力空間でも適応できる植物はできるだろうか A: 時間はかかるだろうが DNA などを研究していけばいずれ作ることができると思う もしで きれば 宇宙で暮らすための食料になるかもしれない 記録 1-1Charenger チーム宮澤悠 III. 授業アンケート集計結果 Q1: 分かりやすかった Q2: 面白かった Q3: もっと知りたい Q4: 高度な内容だった 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 非常に思うやや思うどちらとも言えないあまり思わない全く思わない

3 授業日 :5 月 28 日 ( 月 ) 無重量状態と宇宙の有効活用 - 無重量という極限環境の世界 - 講師 : 東北大学流体科学研究所小宮敦樹先生 I. 講義内容 1. 宇宙について 宇宙は膨張し続けている 宇宙の果てまでは 150 億光年と言われている 光の速さで 150 億年かかる距離である ( 光は 一秒間に三十万キロで進む ) 宇宙の温度 : 日向 120 度 日陰 -120 度である ( この温度差は一瞬にして変わるらしい ) ヴァンアレン帯は 1,000km から 10,000km にかけて存在する空気の層 ( 膜 ) である この層 によって宇宙から地球に向かってくる放射能はカットされる オゾン層は 10km から 100km にかけて存在する層であり紫外線をカットする 2. 宇宙開発に関して 宇宙開発の歴史は約 100 年の歴史であり これは飛行機開発の歴史に比べてとても短い 1903 年ライト兄弟によって世界で初めて動力飛行に成功する 1942 年ファン ブラウンが V-11 ロケットを製作する 1957 年ソ連がヴォストークロケット 1 号で世界で初めての人工衛星を軌道に載せた 1961 年ガガーリンが人類初の有人宇宙飛行に成功する サターンロケットによりアポロ 11 号が月へ向かい月面着陸する 1981 年スペースシャトルの初飛行が実現する 2007 年国際宇宙ステーションの建設中である 日本のロケットの起源はペンシルロケットである 大きさはシャーペンぐらいである 3. 地球でもできる無重量環境 宇宙空間ではどこでも恒星や惑星から引力を受けている スペースシャトル 宇宙ステーションの中は 完全な 無重力 ではなく自由落下による 無重量 となる 宇宙では スペースシャトルが毎秒 8 キロの速さで飛んでいると 慣性の法則により その後 はエネルギーを使わずともずっと地球の周りを飛ぶことが出来る 他に 航空機による放物飛行と地下縦穴を利用した自由落下でも 無重量の状態 になる 航 空機による放物飛行では 縦穴式に比べ長時間の実験が可能であるが ( 人の体重が 5kg だとす ると 50g に変化する ) 質が悪く 熟練のパイロットと膨大なコストを要する点において縦穴 式に劣っている 一方縦穴式は 閉山となった鉱山を利用しているため航空機による実験より もコストの面で勝っていて尚且つ質も良い ( 人の体重が 5kg だとすると 5 mgに変化する ) し かし微重量環境を作ることが出来る時間が短い点で航空機に劣る これらの条件を踏まえると 航空機による放物飛行は主に生命科学 医学の実験に利用されて いる また 地下縦穴を利用した実験は燃料 流体などの実験に利用されている 4. 宇宙空間の有効利用 人工衛星で地球の地図を作ることが出来る 宇宙での実験では 重い 軽い などの区別がなくどこでも圧力が一定なので 地上では 出来ない実験も行うことが出来る 生物分野の実験では メダカやゼブラフィッシュの飼育などをしている

4 II. 感想 新たな疑問点 1. 感想 宇宙を活用し 人類に貢献するものを作ったりすることが出来るということを知った 無重量と無重力は同じものだと思っていたが 違う事がわかった 宇宙エレベーターの開発が楽しみだ 一日ぐらい無重量で生活してみたいと思った 経験後の影響は少しひどいかもしれないが そ の日のうちはとても楽しく生活が出来ると思う 将来自分のつく職業として 宇宙関係の仕事も視野に入れていきたい 無重量環境では 重さ がないため地球上では自分の重さで液体になってしまうたんぱく質 も結晶で存在できる よって 医療に対する成果があがるのではないかと思う 1900 年くらいから始まって確実に進歩してきている宇宙科学にはロマンを感じる 生命科学や医療などの役に立っている宇宙は今や私たちの身近な存在になりつつあると思った 2. 新たな疑問点 Q: 生身の人間が真空に出た場合どうなるか A: 内から 1 気圧で破裂する 水分は蒸発によってあっという間に消える Q: 人が多数住める程の宇宙ステーションは出来るのですか A: 清水建設が 宇宙ホテルの建設を行っている Q: 宇宙エレベーターは実用可能ですか A: カーボンナノチューブの実用化が困難であるものの 理論的には可能である Q: メダカとか飼育した生き物は 地球に帰ってきても平気なのですか A: 地球から宇宙に行ったメダカなどは 平衡感覚など生きるための感覚を失ってしまい寿命が短 くなってしまった しかし 宇宙で生まれたものは地球での環境に対応した まだまだ 研究 は続けている Q: 人工衛星は その役目を終えた後どうなるのか A: 回収するか 自由落下を待つ 記録 1-2Challenger チーム萩原舟平 III. 授業アンケート集計結果 Q1: 分かりやすかった Q2: 面白かった Q3: もっと知りたい Q4: 高度な内容だった 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 非常に思うやや思うどちらとも言えないあまり思わない全く思わない

5 < 授業風景 > (1 組 ) (2 組 )

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1 1 建設進捗率はほぼ75 2010年に完成予定 地上約400kmの宇宙に建設中の 国際宇宙ステーション ISS は 宇宙 空間という特殊な環境を利用して地 上では困難な各種の実験 研究や地球 宇宙の観測などを行なうもので 日本 米国 カナダ ヨーロッパ各国 ロシア など15か国が協力している 人類初 の一大宇宙プロジェクトである 1998年に建設が始まり およそ50 回に分けて米スペースシャトルなど

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