2016年度実験実績等
ハイブリッドロケットの打上げ実験（東海大学）
- 実 験 日：平成29年2月27日（月）から3月7日（火）
- 実験機関：東海大学学生ロケットプロジェクト
東海大学学生ロケットプロジェクトは、手作りで低価格なロケット開発の場を学生に提供する事で、学生が机上では学べない宇宙理工学の知識・技術を修得させ、将来の宇宙技術者を養成することを目的として1995年に設立されました。大樹町では、2004年からほぼ毎年、自作のハイブリッドロケットの打上げを大樹町で実施しています。
今回は2月27日から打上げ準備を始め、3月2日にロケットを1機打ち上げました。今回打上げたロケット（44号機）は、全長1.5 m、直径154 mm、重量5.8 kgで、燃料にワックス燃料、酸化剤に亜酸化窒素を使用しているハイブリッドロケットです。44号機は高度1000 m以下の低高度実験のために開発された機体で、設計の簡略化・分離機構セッティング時間の短縮・超小型超軽量のバルブシステムといった、扱いやすさを重視した特徴があります。
ロケットは予定通り打ち上げられ、高度約300 mまで到達した後、パラシュートが展開され、無事に回収されました。今後は、今回得られた各種データを解析し、当面の目標としている高度10 kmへの打上げを目指し開発を進めていくようです。
無人機搭載SARのリピートパスインターフェロメトリMTIに係る研究の飛行実験（２）
- 実 験 日：平成28年11月16日（水）から11月25日（金）
- 実験機関：JAXA航空技術部門、東京電機大学
JAXAでは東京電機大学と連携して、合成開口レーダー（synthetic aperture radar；SAR）というレーダーを搭載した2機の無人機を、時間差をつけて同じ経路を飛行させ、得られたデータを比較する事で、地上の構造物や地上を低速で移動する物体の動きを観測する技術の開発を行っています。この方法は、従来の有人飛行機や人工衛星による観測では難しい秒速数cmの動きにも対応でき、将来的には自然災害等の防災面での活用が期待されています。
今回の実験では、本年10月に行った実験を発展させ、小型無人機に搭載したSARによる高度500 mからのデータ取得に成功したほか、2機の機体を連動させる動作確認試験が行われました。
この実験は来年も航空公園での実験を計画しており、2機を協調させて同時に飛行させる実験や、その状態でSARによるデータ取得実験を計画しています。
放射線モニタリング無人機システム（UARMS）の飛行実験
- 実 験 日：平成28年10月30日（日）から11月6日（日）
- 実験機関：日本原子力研究開発機構、JAXA航空技術部門
放射線モニタリングとは、大気中や地上の放射線量を観測することで、それを無人航空機で上空から行う技術が「放射線モニタリング無人機システム（Unmanned Airplane for Radiation Monitoring System；URAMS）」です。有人機を使用した放射線量の観測よりも「コストが低い」「被爆リスクが低い」「低高度で観測可能」といったメリットがあります。多目的航空公園ではこれまでもUARMSの飛行実験が数回行われており、今回の実験では主に、機能向上を図った機体の機能確認を目的として実験が行われました。
固定翼小型無人飛行機の自動操縦飛行実験
- 実 験 日：平成28年10月19日（水）から24日（月）
- 実験機関：ゼノクロス航空宇宙システム、X-TREME COMPOSITE JAPAN
ゼノクロス航空宇宙システムは、無人飛行機のほか無人自動車、無人船などの開発に携わっており、無人飛行機に関しては、ドローンよりも長時間飛行できる点を活かして、広範囲の測量や空撮が可能な機材を開発しています。
今回、多目的航空公園では、全長1.7 m、重量5 kgで約1 kg程度の撮影機材などを積むことができる無人飛行機の自動操縦飛行実験を行いました。GPSを活用し、コンピュータで決められた経路を時速70 kmで90分間継続して飛行するという実験を行いました。徐々に飛行時間を延ばし、最終的に計15回の飛行を行い、90分間の自動制御飛行を達成しました。
今後は飛行データを解析し、結果が良ければ年内に実用化に向けた試験を行うようです。
無人機搭載SARのリピートパスインターフェロメトリMTIに係る研究の飛行実験（1）
- 実 験 日：平成28年10月3日（月）から13日（木）
- 実験機関：JAXA航空技術部門、東京電機大学
JAXAでは東京電機大学と連携して、合成開口レーダー（synthetic aperture radar；SAR）というレーダーを搭載した2機の無人機を、時間差をつけて同じ経路を飛行させ、得られたデータを比較する事で、地上の構造物や地上を低速で移動する物体の動きを観測する技術の開発を行っています。この方法は、従来の有人飛行機や人工衛星による観測では難しい秒速数cmの動きにも対応でき、将来的には自然災害等の防災面での活用が期待されています。
今回の実験では、レーダーやGPS等を実際に無人機に搭載し、飛行に与える影響を確認しました。無人機は全長2.7 m、全幅4.2 mのガソリンを燃料としたプロペラ機で、今回は航空公園の上空を10回ほど飛行させました。JAXAの担当者は「今回の実験でレーダーを搭載した際の飛行について、必要なデータを取ることができた。また、町や漁業者の皆さんの協力を頂いて安全を確保しながら実験ができて感謝している。」と話しました。今後、11月には2機を協調させて同時に飛行させる実験、SARによる予備データの取得実験を行う予定です。
超音速パラシュート飛行実験
- 実 験 日：平成28年10月3日（月）
- 実験機関：JAXA研究開発部門
- 実験内容：火星への着陸技術の実現に向けた超音速パラシュートの飛行試験
現在、JAXAでは将来の月や火星等の惑星探査に向けた検討が進められています。火星着陸を実現するためにはいくつかの方法が考えられますが、最も一般的な方法として、火星大気に突入した後、パラシュートを使用して減速するという方法が用いられます。ところが、火星は大樹が非常に薄いなど、地球においてパラシュートを用いる場合と条件が大きく異なります。そこでJAXAでは、火星着陸システムにおいてパラシュートを用いた原則に関わる課題解決のための研究開発を行っています。
今回の実験は、ヘリコプターにより供試体を吊り上げて上空から落下させることにより、火星と同様の環境下におけるパラシュートの放出機構の確認や機械的強度の検証を行うことを目的に行われました。
10月3日午前8時、供試体を吊り上げたヘリコプターが大樹町多目的航空公園を飛び立ち、同8時45分、浜大樹沖合上空600 mから供試体をヘリコプターから切り離し、飛行試験を実施しました。供試体は計画通りパラシュートを放出し、着水予定海域の海上へ着水後、大樹漁協の協力により船舶2隻によって回収され、実験は無事終了しました。JAXAでは得られたデータを解析し、パラシュートの改良を行うそうです。
左：パラシュート供試体 右：ヘリコプターに吊り上げられた供試体
ロケット再突入データ取得研究 再突入モジュール投下試験
- 実 験 日：平成28年9月30日（金）
- 実験機関：JAXA
- 実験内容：再突入モジュールの投下試験
JAXAではロケットの第2段が大気圏に突入して破壊・溶融する様子を観察しデータの収集を行うということを計画しています。今回の実験は、その再突入モジュールの試験モデルをヘリコプターにより上空から海上に投下し、パラシュートや各種システムの動作・機能確認を目的として行われました。
9月30日午前9時、試験モデルを積んだヘリコプターが大樹町多目的航空公園を飛び立ち、同10時、浜大樹沖合上空1500 mから試験モデルを投下し、投下試験を実施しました。試験モデルは海上へ着水後、大樹漁協の協力で船舶2隻によって回収されました。JAXAでは得られたデータを基に改良を行い、計画の実現を目指しています。
左・中：小型再突入モジュールの試験モデルを乗せたヘリコプター 右：投下された試験モデルを回収した漁船
宇宙ステーション補給機「こうのとり」搭載型小型回収カプセル高空落下試験
- 実 験 日：平成28年9月21日（水）
- 実験機関：国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）有人宇宙技術部門
- 実験内容：「こうのとり」搭載型小型回収カプセル高空落下試験
国際宇宙ステーション（ISS）では宇宙環境を利用した様々な実験が行われています。しかし、その貴重な実験の成果を地球に持ち帰る機会は限られた回数しかありません。そこでJAXAでは、その実験成果の回収頻度をあげ、ISS利用成果の最大化に資するため、ISSへ物資を運ぶ「こうのとり」に「小型回収カプセル」を搭載し、その「カプセル」に実験成果を乗せて地球へ帰還させる、という技術の開発が進められており、昨年10月に引き続き、今年も大樹町でその実験が行われました。
実験は、昨年と同様、カプセル落下時のデータ取得やパラシュート作動テストを目的として、大樹町沖合の上空2 kmまでカプセル試験モデルをヘリコプターで吊り上げ、そこから落下させるというものですが、昨年の試験結果を反映して、より実際のカプセル回収に近い状態・条件で実験を行いました。実験本番では、パラシュートは正常に作動し、カプセルも大樹漁協の協力により漁船で回収され、実験は無事終了しました。JAXAでは、実験データを解析し、今後も「こうのとり」搭載型小型回収カプセルの実現に向けて開発を続けていくようです。
写真左：カプセル試験モデル 写真中：カプセルを吊り上げる様子 写真右：カプセルを回収する漁船
JAXA大気球実験（3）
- 実 験 日：平成28年9月5日（月）
- 実験機関：JAXA大気球実験班・東北大学
- 実験内容：成層圏オゾン・二酸化窒素の観測
大気球を使用したオゾン（O3）の観測は2013年にも行われていますが、成層圏上部のオゾンを継続して観測する事で、オゾンの量の経年変化を観測します。また、今回の実験では、改良型の気象観測機器を使用し、オゾンの他にもオゾンを破壊する二酸化窒素（NO2）、一酸化臭素（BrO）、二酸化塩素（ClO2）などの観測も行いました。
今回使用された大気球（Gum balloon 2）は満膨張体積10,000 m3（直径29.8 m）の大型気球で、平成28年9月5日の午前3時52分に放球されました。気球は高度45 kmに到達し、観測を終えた後、同日午前7時15分に大樹沖約50 kmの海上に着水しました。
今後、実験主体の東北大学が採取したデータを分析します。
飛行ロボットの自律飛行制御実験（2）
- 実 験 日：平成28年8月4日（木）から8月17日（水）
- 実験機関：電気通信大学情報理工学部 田中研究室
- 実験内容：飛行ロボットの自律飛行制御実験
今年、4月から5月にかけて実験を行った電気通信大学 田中研究室が、それらの実験を踏まえて機体を改良し、再度実験を行いました。あらかじめ風の影響を想定し設定した経路を飛ぶことができるか、風の影響を受ける中でもGPSを利用し指定の経路を飛ぶことができるか、機体に搭載したカメラで撮影した地上の画像を基に飛行経路を自動で決定する技術の開発などの実験が行われました。
JAXA大気球実験（2）
- 実 験 日：平成28年6月12日（日）
- 実験機関：JAXA・金沢大学・東北大学・九州大学など
- 実験内容：火星探査用飛行機の高高度飛行試験
現在の火星探査は、各種火星探査機による火星表面の探索や、宇宙空間から撮影した映像を利用した火星の解析が行われていますが、探査用飛行機を利用した探査は行われていません。探査用飛行機を使用することにより、火星表面の広範囲・高解像度な地形画像の撮影や、低層大気の温度・風などの観測が可能になります。
火星大気の密度は地球の約百分の一と非常に薄く、気温はマイナス60度、さらに強い突風が予想される中を、GPSに頼らず地形や太陽方向を見ながら目的地まで飛行させなくてはなりません。そこで今回の実験では、火星とほぼ同じ空気密度・気温である高度36 kmの上空に大気球で火星探査用飛行機の実験機を運び、その後切り離して飛行させ、各種データを得ることを目的として行われました。
今回使用された大気球（B100A）は満膨張体積100,000 m3（直径63.4 m）の大型気球で、平成28年6月12日の午前3時33分に放球されました。気球は高度36 kmに到達後、同日午前6時20分に実験機を切り離し、実験を実施した。実験機に動力は無く、内蔵コンピュータが姿勢を制御して飛行する仕組みで、2分間、約15 kmを水平に滑空しました。実験機および大気球は大樹沖約35 kmの海上に着水し、回収船によって回収されました。今回の実験でも、大樹町の漁業者の皆さんの協力を得て運航されました。JAXA大気球実験では、地元漁業者の皆さんや、実験の準備などにおいては地元住民の方々が協力しており、JAXAと地元住民が一体となって取組みを進めている実験の一つです。
今後は、実験主体のJAXA宇宙科学研究所がデータを持ち帰り、解析を行うようです。
JAXA大気球実験（1）
- 実 験 日：平成28年6月8日（水）
- 実験機関：JAXA大気球実験班・千葉工業大学惑星探査研究センター
- 実験内容：成層圏における微生物捕獲実験
成層圏（高度10 kmから50 km）付近は生物が存在できる上端と考えられており、古くは1936年から大気球やロケットを使用した微生物採取実験が行われています。成層圏にどのような微生物が、どの程度存在するかを調べることは、生物圏上端がどのようになっているか、また、宇宙から地球へ微生物やウィルスが入ってきているのか、逆に地球の生物が宇宙空間へ出ていくことがあり得るのかを知る手がかりになります。
今回の実験では、微生物採集装置を大気球を用いて成層圏まで上昇させ、その後、大気球から微生物採集装置を切り離し、パラシュートで降下しながら成層圏に浮遊している微生物を採集し、成層圏上層大気中の微生物の形態と分布を観測することを目的として実験が行われました。
今回使用された大気球（B15C）は満膨張体積15,000 m3（直径33.5 m）の大型気球で、平成28年6月8日の午前3時43分に放球されました。気球は高度28 kmに到達後、同日午前5時50分に採集実験を開始し、気球と微生物採集装置は大樹沖約30 kmの海上に着水し、回収船によって回収されました。回収船は今回の実験でも、大樹町の漁業者の皆さんの協力を得て運航されました。JAXA大気球実験では、地元漁業者の皆さんや、実験の準備などにおいては地元住民の方々が協力しており、JAXAと地元住民が一体となって取組みを進めている実験の一つです。
実験では、採集装置の作動、海上での回収について、トラブルも無く成功しました。現在、千葉工業大学惑星探査研究センターでは、採取された微生物試料の分析を行っています。
写真左：大気球放球準備中 写真右：放球後の様子
ロケット姿勢制御飛翔実験
- 実 験 日：平成28年5月18日（水）
- 実験機関：インターステラテクノロジズ株式会社
- 実験内容：推力1500 N級の液体燃料ロケットエンジンを搭載した姿勢制御機体（LEAP 3号機）の打上げ
5月18日（水）、元防衛省エンジン試験場跡地でインターステラテクノロジズの姿勢制御ロケット（LEAP 3号機）の打上げ実験が行われました。ロケットの姿勢制御技術は、打上げたロケットを予定の軌道に乗せるために必要な技術です。インターステラテクノロジズは昨年にも2度、姿勢制御ロケットの打上げ実験を行っており、垂直に飛ばすための姿勢制御に成功しています。
今回の実験では、垂直な飛翔を維持するだけでなく、目的の方向に飛翔させるための誘導技術の試験を行いました。ロケットはエンジンの噴射方向を変えながら垂直に上昇し、途中で方向を変化させた後、再度垂直方向に上昇しました。高度180 mまで上昇させる予定でしたが、途中で機体がバランスを崩したため、高度100 mほどで緊急停止しパラシュートで落下させました。インターステラテクノロジズの担当者は「大成功ではないが、実験としては満足している」と話しました。
災害対策用係留気球実験
- 実 験 日：平成28年5月9日（月）から5月13日（金）
- 実験機関：ソフトバンク株式会社
- 実験内容：係留気球による臨時無線中継システムの実証実験
ソフトバンク株式会社では、災害により携帯電話基地局が倒壊した場合に、早期に携帯電話の通話エリアを確保する手段として、係留気球に無線中継装置を搭載する「臨時無線中継システム」を開発しています。ソフトバンク株式会社は、これまで本州で2回実験を行っていて、今回、多目的航空公園では、改良を加えた気球用のアンテナの動作や性能を確認する実証実験を行いました。直径5.2 mの気球を高さ100 mまで上昇させてロープで係留し、約1 km離れた地点で実際の携帯電話を使用して通信速度を確認しました。実験担当者は「想定したとおりの性能を実験で確認することができた」と話しました。
飛行ロボットの自律飛行制御実験（1）
- 実 験 日：平成28年4月28日（木）から5月9日（月）
- 実験機関：電気通信大学情報理工学部 田中研究室
- 実験内容：飛行ロボットの自律飛行制御実験
最近、災害などの極限環境の中でも空からの活用が期待できる無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle : UAV）が注目されています。電気通信大学の田中研究室ではスマート飛行体（スマートにミッションを遂行する自律飛行ロボット）の開発に関する研究を行っており、これまでも大樹町で実験を繰返していて、自動での離着陸やあらかじめ設定した地点の撮影などに成功しています。
田中研究室では現在、低速・低高度でも安全に飛行可能な「パラグライダー型UAV」（写真左）と、低コスト高パフォーマンス「固定翼型UAV」（写真右）の2種類の機体を開発中です。今回の実験では2機ともラジコン操縦・自動操縦で飛行させ、パラグライダー型UAVでは飛行時に風の影響を計算しながら指定した経路の飛行ができるかについて、固定翼型UAVでは高度・速度を保って飛行できるかについての実験を行い、どちらの機体でも想定通り飛行させることができました。
無人プロペラ機の遠隔操縦試験
- 実 験 日：平成28年4月25日（月）から4月29日（金）
- 実験機関：PDエアロスペース株式会社
- 実験内容：無人プロペラ機の遠隔操縦試験
PDエアロスペースは、ジェットエンジンで離陸し、上空でロケットエンジンに切り替えて宇宙に向かう飛行機型の宇宙機開発を行っています。大樹町で実験を行うのは、今回が初めてで、今回は全幅3.3 m、重さ18 kgの無人プロペラ機から約1 km離れたデータ受信地点に、機体に取り付けたカメラによる映像や機体の姿勢などの情報が正常に送信されるか試験した。今後は無人機を飛行させ、飛行時のデータ受信を確認する予定です。
2段式CAMUI型ハイブリッドロケット打上げ実験
- 実 験 日：平成28年4月14日（木）
- 実験機関：北海道大学、植松電機
- 実験内容：2段式CAMUI型ハイブリッドロケットの打上げ実験
CAMUI型ハイブリッドロケットとは、プラスチックを燃料、液体酸素を酸化剤とするハイブリッドロケットです。CAMUIの名前はCAscaded MUltistage Impinging-jet（縦列多段衝突噴流）の頭文字をとってつけられました。このCAMUI型とは、燃焼ガスが固体燃料表面への衝突を順次繰り返す燃焼方式のことを言います。この燃焼方式により、プラスチック燃料を使用しているにも関わらず大きな推力を得ることができます。プラスチック燃料を使用する利点は、安全であること、コストを大幅に削減できることが挙げられます。
これまでに何度もCAMUIロケットの打上げが大樹町で行われていますが、今回は初めて2段式のCAMUI型ロケットの打上げ実験が行われました。ロケットは1段目のロケットで上昇後（写真左）、1段目のロケットを分離して2段目のロケットのエンジンが作動し（写真右）、機体はさらに高度を上げました。今回の実験により、2段目のロケットへのエンジン点火に必要な技術を確認しました。今後はより推力の大きなロケットエンジンの試験を行う予定です。
