最新技術動向

1969年の「アポロ計画」以来半世紀を経て、再び月を目指す新しいプロジェクト「アルテミス計画」。その計画の第一弾として2022年初頭に打ち上げ予定の「アルテミス1号」には、無人宇宙船ORIONのほか、13の「相乗りミッション」が実施されます。その13のうち、日本から2つが採用。本連載は、この2つのプロジェクト「OMOTENASHI」「EQUULEUS」の技術やミッションについて、JAXAの各プロジェクトリーダーからお話を伺いました。第2回目は、「OMOTENASHI」後編として、アルテミス1号から分離して月に着陸するまでの着陸技術などについて伺いました。

人類が初めて宇宙飛行士を月面に着陸させた1969年の「アポロ計画」。半世紀を経て、再び月を目指して「アルテミス計画」という新しいプロジェクトがNASA主導で進められています。そのアルテミス計画の第一弾として2022年初頭に打ち上げ予定の「アルテミス1号」には、無人宇宙船ORIONのほか、13の「相乗りミッション」が実施されます。その13のうち、日本から2つが採用。本連載では、この2つのプロジェクト「OMOTENASHI」「EQUULEUS」の技術やミッションについて、JAXAの各プロジェクトリーダーからお話を伺いました。第1回目は、「OMOTENASHI」前編として、同プロジェクトのミッションやそのミッションが持つ意味などについて伺いました。

国連(UN)が2015年に採択した17の「持続可能な開発目標(SDGs)」のうち、目標6である「安全な水とトイレを世界中に」。世界の人びとに安全な水と衛生へのアクセスを確保することが掲げられており、自宅にトイレのない生活を送っている約20億人など不衛生な環境に置かれている人々のための施策が求められています。今回も引き続き、水を使わずに微生物の力で排泄物を処理する「バイオトイレ」を開発・販売している正和電工株式会社 代表取締役 橘井敏弘氏に、ベトナムの世界遺産・ハロン湾に導入したバイオトイレなど発展途上国での利活用事例についてお話を伺いました。

前編では、日本のトイレの９割が公共下水道または合併処理浄化槽を使って処理されていますが、１割はまだ汲み取り式などの非水洗トイレであり、そうしたトイレにバイオトイレが適しているという解説と、正和電工がバイオトイレの開発を始めるきっかけについて紹介をしました。しかし、上水道も下水道も浄化槽も必要なく、糞尿が消滅し、匂いもしない、良質な肥料ができるトイレがあることを、世間にはなかなか認知してもらえず、国内では法律の障壁もあり、認められるまでには長い年月がかかりました。中編では、日本で認められるまでのストーリーを紹介します。

トイレは私たちが当たり前のように毎日使用していますが、日本のおよそ9割が使用している水洗式トイレは、都市部のように下水道が整備なしでは使用できない設備であり、人口密度の低い農村部などでは汚水処理の設備が整っておらず汲み取り式トイレが使われています。日本のおよそ1割が使うこの汲み取り式トイレは、衛生面で安全とは言えません。今回は、水を使わずに微生物の力で排泄物を処理する「バイオトイレ」を開発・販売している正和電工株式会社 代表取締役 橘井敏弘氏に、バイオトイレが必要な理由と、26年前から開発を始めたきっかけ・商品化までの道のりについてお話を伺いました。

イオンエンジンの推進剤としてキセノン(Xe)が一般的ですが、高圧ガスタンクが必要であることから安全性が懸念されています。そこで、月面着陸したアポロの時代からその可能性が示唆されていた「水」に再び注目し、水推進エンジンの研究を進めているグループがあります。今回も引き続き第3回目として、小型エンジンの研究をリードしている、東京大学大学院新領域創成科学研究科の小泉宏之准教授に、同研究グループの水推進エンジンの方式と特徴を伺うほか、水推進エンジンの宇宙ビジネスにおけるメリットについてお話を伺いました。

宇宙科学研究所(ISAS)によって打ち上げられた小惑星探査機「はやぶさ」や、超小型深宇宙探査機「プロキオン」には、姿勢制御、軌道遷移、緊急対応などのために「エンジン」が必要であり、これらの探査機には「イオンエンジン」というロケットエンジンが使用されています。今回も引き続き第2回目として、小型エンジンの研究をリードしている、東京大学大学院新領域創成科学研究科の小泉宏之准教授に、超小型イオンエンジンとは何か、その特徴や、イオンエンジンの推進剤として使われている「キセノン(Xe)」の限界についてお話を伺いました。

民間宇宙飛行士を乗せた米国の宇宙開発企業の宇宙船が国際宇宙ステーション(ISS)へのドッキングに成功するなど、宇宙ビジネスは花盛りを見せています。その宇宙ビジネスで注目されているのが超小型衛星であり、その要素技術の研究開発も活発に進んでいます。今回は、超小型人工衛星に搭載する「エンジン」に注目し、小型エンジンの研究をリードしている、東京大学大学院新領域創成科学研究科の小泉宏之准教授に、ロケットエンジンの基礎から最新研究について3回にわたって解説頂きました。第1回目は、ロケットエンジンの種類や、はやぶさにも使用されたイオンエンジンの仕組みについてお話を伺いました。

5G、次世代の通信インフラとして社会に大きな技術革新をもたらすと言われていますが、その特徴である「高速・大容量」「高信頼・低遅延通信」「多数同時接続」はお互いトレードオフの関係にあるといいます。今回も引き続き、離島の新たな交通・物流インフラになる可能性を秘めている、水陸両用バスの自動運転化を取り組んでいるコンソーシアムに、水陸両用バスの自動化に「ローカル5G」の特徴の中で「高速」より「低遅延」が重要になる理由や、「協調型」自動運転の重要性と課題についてお話を伺いました。

サステナビリティに対する意識が世界的に高まっている中、環境に大きな負荷を与える既存の材料を見直す動きが出てきています。例えば、製造工程で多くの二酸化炭素を排出するほか、海洋プラスチック問題を起こしているプラスチックや、枯渇が危惧されている水・森林資源でつくる紙に代われる素材への研究開発がなされています。今回は、石灰石から紙・プラスチックの代替素材を開発している株式会社TBMに、石灰石からつくる環境面でのメリットや、代替素材としての特徴についてお話を伺いました。

人間の脳は約1,000億個のニューロンが存在しますが、昆虫の脳は人間の100万分の１である約10万個のニューロンしかありません。それにもかかわらず、高度な情報処理を行なって素早く行動することができる理由は、人間とは異なる情報処理がなされているからだと言われています。今回も引き続き、昆虫の嗅覚を使って匂い源探索システムを開発している東京大学先端科学技術研究センターの照月大悟特任助教に、昆虫の器官をそのまま利用した「バイオハイブリッド技術」の可能性についてお話を伺いました。

自動運転社会の実現に向けて、高速道路の一定の条件であればハンドルやブレーキなど運転操作をシステムに任せられる「レベル3」が法改正で解禁され、関連車両も販売されています。一方、離島に荷物や人を運ぶための交通・物流インフラ不足により、離島生活の不便さから島の過疎化、高齢化が進んでいます。もし、技術進歩が進んでいる自動運転を、離島への交通・物流インフラに応用することができれば、人々の生活にどのように変わるでしょうか。今回は、水陸両用バスの自動運転化に取り組んでいるコンソーシアムに、「水陸両用」ならではの必要な自動運転技術と課題についてお話を伺いました。

匂いを検出したいというニーズは、医療、セキュリティ、品質管理など多岐に渡ることから、匂いの検出や分析の技術は進んでいますが、匂いの発生源を特定する技術はまだ確立されていません。その理由は、匂い源から発生した匂いは風や地形の影響を受け、時々刻々と匂い分布が複雑に変化するからだといいます。今回は、昆虫の嗅覚を使って匂いの発生源を探索するシステムを開発している東京大学先端科学技術研究センターの照月大悟特任助教に、同研究室が取り組んでいる「匂い源探索システム」の研究開発についてお話を伺いました。

糖尿病患者が使用するインスリン注入器用注射針は、採血で使う注射針より小さいものの、針の直径は180㎛の大きさがあり痛みを伴います。一方、現在開発中のマイクロニードルは、針の尖端の直径が50㎛と、蚊が血を吸う吸い口(直径60㎛)より小さく、ほぼ痛みがないといいます。今回も引き続き、生体溶解型マイクロニードルを開発している東京大学生産技術研究所 金範埈教授に、同技術の医療分野への応用として、血糖値が測れるマイクロニードルパッチ型センサーや、新型コロナの抗体検査などドラッグデリバリーシステム(DDS)実用化への取り組みについてお話を伺いました。

プラスチックは軽く、耐水性があり、加工もしやすいという特徴から、ペットボトル、買い物袋など使い捨て製品に多く使われていますが、リサイクル率の低さや投棄などによりプラスチックごみ問題は深刻化されています。この問題への一つの取り組みとして代替プラスチックの研究開発が行われています。今回は、代替プラスチックの中でも生分解性プラスチックに注目し、その開発を行っている三菱ケミカル株式会社に同社の生分解性プラスチックの特徴と活用事例、生分解性プラスチック普及の課題についてお話を伺いました。

空中を飛ぶドローンが農業や輸送など様々な商業利用に期待される一方、水中を泳ぎ回る「水中ドローン」は漁業の人手不足解消へ期待されています。水中ドローンはケーブル式が実用化されていますが、深い海底設備の点検や漁業分野に応用するためには、ワイヤレス式の技術開発が望まれます。今回は、水中でワイヤレス給電とデータ通信可能な高周波電流を用いた方式を開発している豊橋技術科学大学　田村昌也准教授に、同方式の動作原理や他のワイヤレス給電方式との違い、実証実験の成果についてお話を伺いました。

マイクロニードルといえば、既に実用化されている美容分野のヒアルロン酸のマイクロニードルパッチを思い浮かべるかもしれませんが、今医薬品を身体に投与するドラッグデリバリーシステム(以下DDS)としてのマイクロニードルパッチの開発が進んでいます。皮膚の薄く硬い角質層というバリアを乗り越えて定量の薬剤送達を可能にする技術とはどのようなものでしょうか。今回は、生体溶解型マイクロニードルを開発している東京大学生産技術研究所 金範埈教授に、マイクロニードルについての解説として、その種類や生体溶解型マイクロニードルの製造方法などについてお話を伺いました。

脱炭素社会の実現に向けて「水素エネルギー」の活用に注目し、産学官からの水素エネルギーに関する取り組みを紹介していく本連載。第8回目は、水素を主な動力源とするするハイブリッド車両(燃料電池)を開発している「産(民間企業)」に注目します。今回も、東日本旅客鉄道株式会社(JR東日本)、トヨタ自動車株式会社、株式会社日立製作所に、鉄道向け燃料電池の開発ポイントや、同ハイブリッド車両を開発するメリット、鉄道における低炭素社会の実現に向けた取り組みについてお話を伺いました。

プラスチックは、私たちの生活のさまざまなシーンで利用される素材ですが、もともとの製造原価が安いこともあり金属に比べてさほどリサイクルは進んでいません。そのため海洋に流れ込むプラスチックごみ問題は深刻であり、世界的にプラスチック使用量削減へと動きが進んでいます。今回は、その取り組みの一つとして植物廃材を利用したバイオマス素材「セルロースファイバー樹脂」を研究開発しているパナソニック株式会社に、セルロースファイバー樹脂の特徴、同社が行った製造方法の改善と同素材の性能についてお話を伺いました。

脱炭素社会の実現に向けて「水素エネルギー」の活用に注目し、産学官からの水素エネルギーに関する取り組みを紹介していく本連載。第7回目は、水素を主な動力源とするするハイブリッド車両(燃料電池)を開発している「産(民間企業)」に注目します。今回は、東日本旅客鉄道株式会社(JR東日本)、トヨタ自動車株式会社、株式会社日立製作所に、3社が取り組んでいる水素燃料電池ハイブリッド車両の概要と実証実験、水素機関(燃料電池)とリチウムイオン電池(蓄電池)の「ハイブリッド駆動システム」についてお話を伺いました。