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講義No.04534

宇宙のゴミを片づけるための「目」と「手」と「頭脳」

増え続ける宇宙ゴミ

 現在、地球上空の宇宙空間では、膨大な数の「宇宙ゴミ(スペースデブリ)」が地球の周りを回っています。宇宙ゴミとは、主に使われなくなった人工衛星やその破片などのことで、1957年に世界初の人工衛星スプートニクが打ち上げられて以来、その量は増える一方です。地球の衛星軌道上の宇宙ゴミは、すべて時速2万8千km以上という猛スピードで飛んでいるため、宇宙ステーションやほかの人工衛星に衝突すれば、大変な事故が起こりかねません。人工衛星には、やがて地球上に落ちてくるものもありますが、互いにぶつかって細かい破片になるものもあるため、宇宙ゴミの数は減りません。そのため、宇宙の使わなくなった人工衛星を回収するための研究が進められています。

ロボットが宇宙ゴミを回収する

 稼働中の人工衛星は、多くの場合軌道を把握しているので、地球上に落ちるときも、落ちる場所をコントロールすることができます。しかし、使用されなくなった人工衛星の多くは、コントロールもできなければ、どこを飛んでいるか場所を特定することも難しいものばかりです。そんな人工衛星を、遠隔操作で動くロボットを打ち上げて回収しようというのです。回収に行くロボットは「正確に相手の位置を観測すること」「安全に接近すること」「状況に応じて自律的に振る舞うこと」がとても重要です。

生物の適応能力を機械にも応用

 回収する宇宙ゴミの状態はよくわからないので、何が起こるか予測できません。人間のいない環境で、不測の事態にも対処できるような適応力がロボットにも要求されます。小さく軽くて高機能なカメラ、力を制御して物体を回収できるロボットアーム、あらゆる事態に対処できるコンピュータという、高度な「目」と「手」と「頭脳」が必要となるのです。これらの開発には、実は生物が環境に適応する能力が応用されています。生物は、体の一部が損傷しても活動することができます。その仕組みを生かし、一部が故障しても目的の行動を遂行できるロボットの研究開発が進められているのです。

夢ナビライブ2019 東京会場

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宇宙空間で活躍している日本のロボット

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宇宙ごみを回収する技術

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宇宙ごみをモニターする人工衛星

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講義を視聴する(30分)

この学問が向いているかも 航空宇宙工学

東京理科大学
理工学部 電気電子情報工学科 教授
木村 真一 先生

メッセージ

 私の研究室は、さまざまなところからものづくりを依頼されることが多いので、冗談で「木村研究室ではなく、木村製作所です」と名乗ることもあるくらいです。この私の研究室では、人工衛星に載せるカメラや、人工衛星をコントロールする計算機など、実際に宇宙に打ち上げるものを開発・製作しています。こういうものを一緒に作りたいという人を求めています。興味のあるあなた、ぜひ「木村製作所」に来てください。一緒に宇宙に挑みましょう。

先生の学問へのきっかけ

 人工衛星は打ち上げると修理ができず、絶対に故障しないように開発されるため値段が高くなってしまいます。私は大学時代、薬学部で生物の研究をしていたので、「けがをしてもうまく適応していく」生物の特性に目をつけました。そして、「故障を絶対しない」のではなく、「故障してもうまく適応していく」システムをつくろうと考えて研究をはじめたのです。宇宙用ではない普通の部品を使って、とても安い「賢い目と頭脳」を開発しました。それが、IKAROS(イカロス)などの宇宙機を見守る目として使われるようになっています。

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木村 真一 先生がいらっしゃる
東京理科大学に関心を持ったら

 東京理科大学は8学部33学科、大学院11研究科30専攻を擁し、理工系のほぼ全ての分野を網羅する理工系総合大学として、多方面わたる科学技術者や研究者、理数系教員を輩出しています。教育面では、実力を備えた学生を卒業させる「実力主義」の伝統を受け継ぐとともに研究力・人間力・国際力を育んでいます。研究面でも30を超える研究センター・部門等があり最先端の研究が活発に行われている他、国公立や民間の試験研究機関との連携大学院協カなどを行っています。

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