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環境エネルギー工学科【環境エネルギー工学専攻】 「都市エネルギー最終需要モデルを用いた温室効果ガス削減予測」
人工衛星「まいど1号」から 国際宇宙ステーション日本実験棟「きぼう」へ 電子情報工学科/電気電子情報工学専攻 森本 健志 講師

雷放電現象はミステリアスな研究テーマ

突然ですが、あなたは雷を知っていますか? では、なぜ膨大な量の電気(厳密には電荷)が雲に溜まり、それがいつ放電するのか、知っていますか? 雲の中で終わる雷もあれば、地面に落ちる雷もあるし、水平方向に何キロも進む雷もある。すべて同じ物理の法則で起こってるはずなのに、2つとして同じ雷はない。

「これまでの研究で様々なことがわかってきていますが、雷は古くて新しい研究テーマ。研究すればするほど謎が増えていくんです」。長年、大気電気学(雷放電現象)を研究してきた森本先生は、雷の魅力を熱く語る。

まいど1号に搭載された雷センサ(実物)。この小さな箱にノウハウが詰まっている。

加振機によりロケット打上げ時に想定される振動を与え、打上げ環境に対する耐性を確認。

あの「まいど1号」に雷センサを搭載

「誰も知らないことを知るには、誰も持っていない観測装置が必要」と、独自の広帯域ディジタル干渉計を開発・製作し、国内各地はもとより、オーストラリア、韓国、ブラジルなどで雷観測を継続。地上観測によって一定の成果は得た。

次は宇宙空間からの観測だ。実は全地球規模での雷の発生頻度や分布といった基本的なことが明らかになっていないのだ。だが、宇宙からの観測が簡単に実現できるはずがない。そこで奇跡的な出会いがあった。

東大阪の町工場が集まり、「人工衛星を打ち上げて東大阪のモノづくりを元気にしたい」と結成されたプロジェクト。お互いの目的が合致し、あの『まいど1号』に雷観測装置を搭載することが決まった。

国際宇宙ステーション(ISS)日本実験棟『きぼう』への雷センサ搭載イメージ。

東大阪の町工場が技術力を結集した『まいど1号』。

世界初の宇宙仕様雷センサが完成

もちろん宇宙空間用の観測装置をつくるのは初めて。ロケット打ち上げ時の激しい振動に耐え、真空状態での温度環境の変化に耐える材料選定や設計をしなければならない。宇宙線も考慮しないといけないし、何よりも絶対に故障をしない信頼性が求められる。

しかし、そこは工学部。元々モノづくりが好きな連中が集まっているから、幾多の試験やトラブルを乗り越えて世界初の“宇宙仕様雷センサ”ができあがった。それだけではない。好奇心から人工衛星そのものの開発にも携わるようになり、「我々の手で人工衛星をつくることは、まんざら不可能なことではない」という手応えを得たのだ。

低炭素社会を実現するためのリーダーを育成

『まいど1号』は2009年1月23日、種子島宇宙センターからH II-Aロケットにより打ち上げられ、高度約660kmの周回軌道に乗った。そして、見事に宇宙空間で雷放電から放射された電磁波をキャッチし、そのデータを地上に送ってきた。

これまで未知であった宇宙空間の電波環境が雷観測の実施可能なレベルであることを証明できたのだ。しかし、これはあくまでも第1ステップ。すでに国際宇宙ステーション(ISS)日本実験棟『きぼう』に搭載する次世代雷センサの開発が進められている。今度は2機のアンテナを搭載して発雷位置の特定まで行う予定だ。

さらに森本先生ら、河崎研究室の面々はその先の構想も胸に秘めている。

「自分たちの使いやすい小型の人工衛星を本気で製作しようと考えています。工学部に枠はありませんから。雷観測が面白くなるのはこれからですよ」。

森本 健志 講師 電子情報工学科 電気電子情報工学専攻

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