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宇宙エレベーター開発を教育プログラムへ

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レゴ®ブロックを活用した中高生向け競技会

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地球から36,000km上空の宇宙基地へ天高くレールを結び、エレベーターで宇宙で移動する。100年前、ロケット工学の父とされているロシアのツィオルコフスキーが構想した「宇宙エレベーター」は、小説やアニメにも時々紹介され、遠い未来の夢として語られていました。しかし、最近世界中の研究者のなかで、宇宙エレベーターが実現に向けて急速に動きだしています。

宇宙エレベーターは物理学の宝庫

36,000kmは「ひまわり」など世界中の静止衛星が存在する軌道(静止軌道)です。地球の自転と同じ角速度のときです。宇宙ステーション(高度約400km)でも早く回れば(19周/日)引力と遠心力はつりあいます。そこに宇宙ステーションを設置すると、そこから、上下にレールを伸ばして重心が変化しないようにすることができます。片側の先端を地面まで伸ばすと、地上から36,000kmのステーションまでつなぐエレベーターのレールができ上がります。レールの素材に必要な破断長は、4,940kmです。破断長とは「自分の重さで切れる限界の長さ」で、物質の密度や引っ張り強度から計算することができます。例えば鋼なら50km、もっと強い防弾チョッキなどのケブラー繊維でも200kmで、エレベーターの素材としては全然足りません。しかし、1991年にフラーレンの合成研究をしていた研究者が、チューブ状につながる「カーボンナノチューブ」を発見し、破断長が5,100kmであることが分かりました。この発見により、宇宙エレベーターの素材になり得ることが分かり、具体的な研究が活発になり始めました。これ以外にも、地上から宇宙ステーションに移動する乗り物「クライマー」、赤道付近に計画されている「地上ステーション」についての構造や、エネルギーの入手方法など、宇宙エレベーターは、物理学をはじめ様々な分野について学ぶ機会が得られる先端トピックスなのです。まさに、「Project Based Learning 」なのです。

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「宇宙兄弟」も応援し、夢に近づく挑戦

日本でも、宇宙エレベーターの開発が盛んになりつつあります。宇宙エレベーター協会が主催の研究会が催されているだけでなく、宇宙エレベーターの開発も始まっています。まずは、地球上で数百メートルの高さまで上げる自立型の「クライマー」の開発やコンテストも開催されています。今年は、バルーンで600mのテザー(クライマーの上がる道)を上げて、そこまで到達する機体実験をしました。また、初心者でも参加できるレゴ® ブロックを活用したクライマーコンテスト(LASER)も3年目を迎えます。クライマー開発を通じて、メカニカルな技術や宇宙での課題についても学ぶきっかけになります。

2011年11月には、レゴを活用した全国大会が開催されます。ここでは、一般参加の部だけでなく、レゴのマインドストームを搭載した高大連携チームも参加して、より高度な戦いが予想されます。今年は講談社の人気漫画『宇宙兄弟』も本大会を応援していますので、多くの若者たちの参加を期待しています。

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(「教育応援 vol.11 2012.9」より)

 

 

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