チタンに見る夢

Exhibition,Technology and Design,UTokyo — yam @ 10月 25, 2014 1:04 am

Titanium_crown

チタンという金属はとても貴重なものだと思われています。でも実は、地球の表面付近にある元素では9番目に多い元素で、銅の百倍ぐらいあるんだとか。チタンは金属の中でも特に非強度が高く(軽くて強い)、硬いのに折れにくく、酸にも強く、海辺にあっても錆びない、人の肌に触れてもアレルギーを起こさないなど、いわゆる生活用品や建材として最適の特性を備えた、金属の優等生です。にもかかわらずご存知のように、使われているのは高級時計やゴルフのヘッド、航空機の部品など、高級品や高機能部品ばかり。理由は高価だから。ふんだんにあるのになぜ高価なのでしょう。

問題は作るのが難しいということです。自然界には酸素をはじめ他の元素と非常に強固に結びついた状態で存在するため、引きはがして純チタンにしようとするとエネルギーを大量に使います。ようやく純チタンを手に入れても、硬くて粘りがあるので削るのも曲げるのも難しく、高熱では酸素や窒素と再結合するので、空気中では溶接もできない。結局、使おうとするとお金がかかるので、レアメタル(希少金属)に分類されてしまいました。ちなみに酸素を引きはがさない状態の「酸化チタンの粉」は、安くて真っ白なので「チタニウム・ホワイト」として絵の具によく使われています。

このように豊富にありながら高価な金属チタンですが、「実はアルミも百年前はレアメタルだった。技術革新が進めば、当たり前のように使われるようになる」とレアメタルの専門家の岡部徹教授は言います。いつか私たちは、チタンに囲まれて暮らすのでしょうか。

写真は業界の人が「クラウン」と呼ぶ、準チタンの「切り落とし」です。チタンの固まり(円筒)を作るときにできる上澄みのような部分で、「不純物が多く、スカスカなのでゴミみたいなもの」(岡部教授)なのだそうです。切り落とされた上澄みは直径約80センチ、厚さ5センチほどの巨大な円盤で、周囲には溶けたチタンの突起がきれいに並び、酸化皮膜による光の干渉で金色に輝いていて、まさにクラウン!。

通常は直ちに切り刻まれて再精錬にまわされるのですが、かけらの一つを工場で分けてもらってきました。23日にスタートした「チタン/3Dプリンティング 〜 マテリアルの原石」展の玄関を飾っています。

Research Portrait 01 「チタン/3Dプリンティング 〜マテリアルの原石」
日時: 2014年10月23日(木)- 11月2日(日) 11:00 – 19:00(入場無料)
場所: 東京大学生産技術研究所S棟1階ギャラリー

 

 

ようやく

Exhibition,Technology and Design,UTokyo — yam @ 10月 22, 2014 6:52 pm

invitation_rs1

東京大学の教授に就任して一年半が経ちました。慣れないことも多くて、ばたばたしておりましたが、少しまとまった形で報告できることが整ってきたので、皆さんにお知らせします。

私たちの研究室では、先端技術の夢を社会に伝えるべく、様々な研究者と共同でプロトタイプを開発する活動を行っています。その発表の場として、Research Portraitという展覧会のシリーズを企画しました。その第一弾として、「チタンをコモンメタルへ」を目標にするレアメタル研究者の岡部徹教授、Additive Manufacturing(3Dプリンティング)研究の草分け的存在である新野俊樹教授との共同でチタン/3Dプリンティング 〜マテリアルの原石を開催します。

チタンは、軽くて強くて耐食性にすぐれ、金属アレルギーを引き起こさないなど実用に優れた特性を持っています。医療用のインプラントやゴルフクラブヘッドなどに使われているものの、私たちになじみのある金属とは言えないチタンですが、実は地球の地表付近に存在する元素の中では10番目に多く(銅やニッケルよりもおおい!)資源としてはふんだんにあるのです。とても酸素を結びつきやすく、酸素を引きはがすのにエネルギーを使うために、高価なレアメタルとなっています。岡部先生は、ご本人曰く「誰も注目しない頃から、ずっとレアメタルを研究してきた」その分野の第一人者でです。

3Dプリンティングも、オバマ大統領が次世代のの基盤技術として推奨して有名になり、パーソナルなものづくりのための魔法の箱として注目されています。しかし一方で十分な精度、強度が出ない、人々が自由に使えるソフトウェア環境が整っていないなど、基礎研究が十分でないこともあって、「なんでも作れる」からは少し遠い状況にあります。新野先生は3Dプリンティングを含むAM(Additive Manufacturing)技術についてはリーダー的な宅割りを果たす研究者です。

どちらの技術も、私たちの生活を支えるマテリアルとして、今ホットで、かつ本格的な実用化直前にあります。ほんの百年前まではアルミニウムもレアメタルでしたし、合成樹脂もプラスチックな(自由に造形できる)夢の素材でした。チタンの精錬技術が向上し、3Dプリンティングの製造技術が洗練されてきたとき、デザイナーやエンジニアは、どのようなプロダクトを生み出せるでしょうか。「チタンの椅子」や「チタンのピアス」、3Dプリンタで作った「タケトンボ」や「透かし」などのプロトタイピを見て、未来のかけらを見つけていただければ幸いです。

展覧会タイトル:
Research Portrait 01 「チタン/3Dプリンティング 〜マテリアルの原石」
日時: 2014年10月23日(木)- 11月2日(日) 11:00 – 19:00(入場無料)
場所: 東京大学生産技術研究所S棟1階ギャラリー
主催: 東京大学山中研究室、岡部研究室、新野研究室
Web: http://www.design-lab.iis.u-tokyo.ac.jp/exhibition/rp01/index.html#header
協力: アスペクト株式会社、トーホーテック株式会社、東京大学前田研究室

 

ダイオウイカの巨大な目

Daily Science,Sketches,Technology and Design — yam @ 1月 16, 2013 1:59 am

Giant_Squid_S2

世界で初めて、深海のダイオウイカが撮影されて話題になりました。多くの人が驚愕したのがそのぎょろりとした目。ある意味人間のようでもあったのですが、一方で、どこかこちらを認識しているようには思えない違和感もありました。

学術的にも、ダイオウイカの目は大きな謎だそうです。バスケットボールほどにもなると言われているその巨大な目は、画素数も多く、色彩に対しても敏感に反応することが知られています。だからこそ疑問がわくのです。こんなに高性能な目を持っていても、そもそもその情報を処理する脳が貧弱過ぎるじゃないかと。

地上には太陽の光があふれていて様々なものが色彩豊かにその光を反射するので、高解像度の目を持つことはそのまま情報量が多いことを意味します。それを解釈する脳が優れていれば、見えているものが食物であるか敵であるか、周囲の環境がどう変わるかなど、私たちの生存に関わる重要な情報が刻々と得られます。しかし暗い深海に住むダイオウイカは、その大きな目で何を得ているのでしょう。あまりに謎なので、神が設置した監視カメラじゃないかなどという有名なジョークもあるとか。

最近の研究によるとヒントは深海生物の発光にあるようです。ダイオウイカが生息する水深600mから1000mの世界にはほとんど太陽の光は届きませんが、その代わりに大半の生物が、体内に化学物質によって光る発光細胞を持っています。深海生物同士の通信や誘因に使われているこの光はとても弱いものなのですが、ダイオウイカの目は、かなりの距離からでもこれをとらえます。星々のかすかな光をとらえる天体望遠鏡が巨大なレンズで光量を確保しているのと同じです。

深海でダイオウイカの視野に何が映っているかを想像してみましょう。周囲には小さな藻やプランクトンが光の点として飛び交っています。ときどき、流れるように、あるいは回転するように明滅する光の集団が見えます。それは大きな生物の光です。その光の色やパターンから食べ物を見分け、その正確な方向を知り、そちらに移動することができれば獲物に到達できるでしょう。ダイオウイカが特定の光のパターンに恐ろしい速度で襲いかかってくる映像は、番組でも紹介されていました。さらに、スエーデンの生物学者、ダン・エリック・ニルソンは、ダイオウイカの目が120m先の微かな光も見分けることから、周囲の光るプランクトンの動きによって唯一の天敵であるマッコウクジラが水をかき分けて近づいてくるのを知るのではないかという説を唱えています。

このように考えると、どうやら、高解像度高感度の目は図像を認識するのに役に立つはず、という私たちの常識は通用しません。180°反対側に配置された左右のダイオウイカの目は、全方位を同時に見るレーダーに近いものなのではないでしょうか。広大な暗闇の空間の中で、様々な深海生物が放つ微かな光点の位置を3次元的にとらえて反応するための巨大なドームスクリーンだと考えると、視線の奥に見える深い闇の異質さも理解できそうな気がします。

誤差の話

Mac & iPhone,Technology and Design — yam @ 12月 12, 2012 4:21 pm

hero_back

小さな差が積み重なって思わぬ大きな差になることはよくあることですが、モノを作るときにも寸法誤差の積み重ねは、とても重要な意味を持ちます。

例えば、カステラがきっちり入る桐の箱を作ることを想像してみましょう。理想は隙間なくぴったり納まることですが、人の手が作るものでは、なかなかそうはなりません。カステラを切るときに、菓子職人さんがどんなにがんばっても最大1ミリの誤差は防げないとしましょう。一方、箱職人さんが作る桐の箱も±1ミリぐらいの誤差は出るとします。どちらも20センチで作ってくれと依頼しても、201ミリになったり199ミリになったりする可能性があるということです。

さて、カステラが箱に入らないという困った状況にならないためには、それぞれの職人さんにどのように依頼すればいいのでしょうか。答えは、箱をカステラより2ミリ大きく(箱は201ミリ、カステラは199ミリに)作ってくれと依頼することです。そうすればカステラが1ミリ大きくできて、箱が1ミリ小さくできた時でもちゃんと納まります。

その結果、まあ、カステラの周囲に1ミリの隙間があいてしまうのはしょうがないかと思ってると、実物ができてきた時にまたビックリしてしまいます。最初から2ミリの差をつけてあるのでたまたま小さくできてしまったカステラと、たまたま大きめにできてしまった箱が組み合わされた時には、4ミリの差になります。カステラが片方によってしまったら4ミリもの隙間があいてしまって、最初の思いとは随分ちがうものができてしまいます。

もちろんこれを防ぐためには、もっと精密に仕事をしてくれる人を捜すのが常道ですが、それが難しい場合でも、方法がないわけではありません。箱とカステラひとつ一つの大きさを見極めて、大きめのカステラは大きめの箱に、小さくできてしまったカステラは小さめの箱に入れることです。それぞれの寸法を計って組み合わせさえすれば、両方とも20センチに作るよう依頼しておいても、ぴったり合う相手を見つけることもできるでしょう。計測の精度さえ上げれば、隙間を製作誤差以下にすることも可能ということです。

実はiPhone 5の製造過程では、そういう方法が採用されています。アップルのサイトを見るとこんなことが書いてあります。

製造工程の途中で、iPhone 5のアルミニウム製のボディは、一つずつ2台の強力な29メガピクセルのカメラで撮影されます。その後、機械が画像を検証し、725種類のインレイ(ガラス)と照合します。こうして、一つひとつのiPhoneに最も精密に適合するインレイを見つけるのです。

なんで725種類ものガラスを作るんだろうと思った人がいるかもしれませんが、実際は、出来上がった製品の寸法を計測して725パターン(縦×横で29×25パターン?)に分類してマッチングしたということではないかというのが私の推測です。

「できたものを合わせる」という作り方は、手作り品では珍しいことではありません。例えばお椀とふたを作るときには、それぞれに作って、合うものをセットにするということも実際におこなわれています。アップルは、この「合う相手を探す」ひと手間を自動化して、1億台以上の出荷が見込まれるiPhone 5の製造に応用したということです。

映像制作、ついてに飛行機もデザインしちゃいました。その2

Sketches,Technology and Design,Works — yam @ 10月 20, 2012 1:20 am

 

飛行機をデザインするというのは昔からの夢の一つでした。今回は映像作品ですが、自分がデザインしたものが大空を飛ぶシーンを見ることができたという意味では、少しばかり夢が実現しています。

前方に尾翼を持つ複葉機というのは、1903年に初めて動力飛行に成功したライト兄弟のフライヤー号と同じ形式です(前方なのに尾翼ってなんか変ですが、「前尾翼」というらしい)。未来的なスタイルを与えることで、過去と未来を同居させたいと考えました。

とりわけ気を使ったのは、機体そのもののデザインよりもむしろ飛び方。しなやかに滑らかに、そして軽やかに舞うように飛んで欲しくて、もっと横滑りさせてとか、翼にしなりをいれてとか、何度も柴田さんに注文を付けてしまいました。

そう言えば20年近く前に一度だけ、複葉機を操縦したことがあります。トロントの航空博物館を訪ねた時のこと。展示室の片隅で椅子に座ったパイロット服のじいさんが手招きするので近寄ってみると、小さな滑走路にあるクラシックな木製複葉機を指差しながら、あれでトロントの空を飛んでみないかと。

その複葉機は前後2座のタンデム機。言われるがままに前の座席に座って、足下から突き出ている棒状の操縦桿を握ると、いきなりガクガクゆれる。どうやら後部座席の操縦桿と連動しているらしく「わしがこれをゆらしたら、お前が操縦しろ」。えっ、えっと思う間もなく小さな飛行機はあっという間に空へ。

広大なカナダの大地に見とれていると操縦桿が再びガクガク揺れて、それから数分間、その複葉機は私のものでした。想像以上にクイックな挙動にびくびくしながらも、紅葉のトロントの街がよく見えるよう、旋回したり機体を傾けたり。夢のような時間…。

そんな体験が活きたかどうかはわかりませんが、WOWさんのおかげで、今回もとても気持ち良く飛ぶことができました。

 

パラリンピックの熱狂

SFC,Technology and Design — yam @ 9月 23, 2012 8:41 am

記憶が新しいうちに、パラリンピックの観戦について少しばかり感想を記録しておこうと思います。

メインスタジアムがあるストラットフォードの駅に着いた時から、膨大な人の列に驚きました。それをジョークを交えながら誘導し、盛り上げる案内係の人たち。顔に英国旗をプリントして気勢を上げながら歩く若者達。その中を楽しそうに進む障害を持った人たち。巨大なスタジアム周りの空間演出にもわくわくしながら会場に入った私と学生達を出迎えたものは、圧倒的な大観衆でした。オリンピックスタジアムは8万人が収容できるのですが、それがびっしりと満員なのです。

会場アナウンスが、これから出場する選手の個性を、パラリンピック独特の複雑なクラス分けと一緒にとてもわかりやすく紹介します。その度に熱狂的な拍手と大歓声。そして自然に起こるウェーブ。日本の障害者スポーツ大会のがらんとした観客席に慣れてしまっていた私と学生達はこれだけでもう涙ぐんでいました。

ここに来ている人たちは心からゲームを楽しんでいます。次々に記録を塗り替えるパラリンピアン達が賞賛と感動の大歓声を浴びているのを見て、学生のひとりが言いました。「いろんな問題が、こんなにシンプルになっちゃうんですね」と。

そんな中で私たちの義足研究仲間でもある高桑早生選手は、真っ先に飛び出す力強い走りで見事予選を突破しました。決勝の結果は7位でしたが、未来につながる成績です。あのオスカー・ピストリウス選手の勇姿も生で見ることが出来ました。

実を言うと、私たちがデザインしたスポーツ用義足の世界大会でのお披露目は、次の機会になりました。高桑選手は、私たちと一緒に開発した新しい義足と、ここ数年使って実績のある義足の両方を持って選手村入りしたのですが、最終的には古い方を選びました。新しい義足の完成がぎりぎりになってしまい、調整し切れなかったそうです。調整の負担をかけてしまったことを謝罪したのですが、逆に彼女に励まされてしまいました。
「あやまらないでください! たった3年でここまで完成させてくれただけでもすごいことです。来年の世界大会ではこの義足で走るつもりですよ。」
私たちの夢はまだ続きます。

最後にもう1枚写真を。槍投げ競技で投げた後の槍を選手のもとに返しに行くミニ「ミニ」の勇姿です。

 

楽器の中の部屋

Daily Science,Technology and Design — yam @ 3月 12, 2012 4:27 pm

楽器の演奏については全く不調法なのでハードルが高いのですが、デザイナーとして楽器の、特にアコースティックな楽器の構造が好きです。

先日、楽器の内部構造を建築写真のように撮影した一連の写真を知りました。Bjoern Ewersという写真家による、ベルリンフィル室内楽オーケストラのキャンペーンポスターらしいのですが、楽器の内部空間の魅力をこれまでにない方法で見せてくれる写真に、強い感銘を受けました。

生の音を奏でる楽器の多くは、共鳴のための空間を内部に持っています。弦やリードの振動によって生まれた音は、その空間の中を様々に伝わりながら、より力強く美しく醸成されて、音色となります。一連の写真は、その共鳴箱を建築のインテリアにみたてて、音の出入り口から差し込む光で撮影するというアイデアが秀逸。高解像度のファイバースコープで撮影したのでしょうか、見ていると美しい音が聞こえてきそうです。

バイオリンの独特のカーブを持った共鳴箱が、どのようにしてあの美しい音色を生み出すかについては、まだ十分には解明されていません。もしあれが単純に四角い箱だったら、向かい合う面の距離に合う長さの波が何度も往復して、特定の音ばかり強く出るようになってしまうでしょう。あの優雅で複雑な曲面が、様々な音域に柔軟に対応するために採用されていることは間違いないようです。

良く知られている事ですが、音階は、音の波長の不思議な調和でできています。1オクターブ上がるとちょうど波長が半分になり、その音を生み出す弦の長さも半分になる。つまり、音階に対応した長さの弦や管を並べると、1オクターブごとに半分、半分の半分、半分の半分の半分…と変化していく、きれいなカーブを描く列ができる事になります。これを数学的に言うと、等比級数と言ったり指数関数と言ったりするわけですが、それが人の耳にも心地よく聞こえるのです。

この音色と物理法則の美しい関係は、多くの物理学者や数学者を魅了してきましたが、当然の事ながら楽器のデザインの根源的な基調にもなっています。ギターのフレットのピッチが心地よいリズムを持っているのも、グランドピアノの上から見たかたちが美しいカーブを描いているのも、パイプオルガンの管が壮大なアーチを作るのも、みな同じ理由からなのです。

あー、アコースティックな楽器デザインしたい。

車輪を持った生き物

Sketches,Technology and Design — yam @ 2月 10, 2012 5:45 pm

“自転車のすばらしい移動効率を考えると、車輪を持った生き物がいないのは、やっぱり不思議。”

昨年末に私がこんなことをつぶやいたのがきっかけで、生物が車輪を持っていないのは何故かということについてツイッター上で議論が盛り上がりました。

血管がある生き物には360度以上回転する部位を持つことは構造上難しいとか、車輪は直径の1/4以上の段差は登ることができないので、でこぼこの世界に住む小さな生物には意味がないとか、車輪を持てなかった理由について様々な意見をいただきました。一方で、どういう構造であれば既存の生物たちの進化の可能性の中で車輪が持てるかを考えてみるのは面白そうだということになり、いろいろなアイデアも登場しました。その議論については pseudotaro さんがtogetterにまとめてくれたので是非ご覧ください。

生物は進化の過程で車輪をなぜ持たなかったか 山中俊治さんを中心とした会話 – Togetter

そんな中で yamadaggg さんから、「身体をまるめてボールのようにころがる生き物を車輪として寄生させる別の生き物」というアイデアをいただきました。確かに自分の体を丸めて転がることによって敵から逃げる生き物は意外にたくさんいます(ダンゴムシ以外にも、イモムシ、クモ、カエルやトカゲなど)。

そのアイデアを基にしてデザインしてみたのが、上の絵の「車輪を持つハチ」です。議論の中では、車輪を得たとしてもどうやって駆動するかが問題になっていましたので、羽根で推進することにしてみました。図鑑っぽくテキストを作ってみます。

クルマコロガシバチとオオスナダンゴムシの共生:
クルマコロガシバチは、乾燥した土地に住んでいるアシナガバチの一種。春先になると絵のような姿で、乾いた地面の上を高速移動する様が見られる。車輪のように見えるものは、丸まったオオスナダンゴムシ(ワラジムシ目)。日本にいるダンゴムシと同じように外敵の攻撃を受けると硬い甲羅を外にして丸くなる性質を持つが、この季節になると自らを車輪として提供することによって、クルマコロガシバチとともに繁殖地を目指して砂漠を北上する。その移動距離は時として数百キロにも及ぶ。
クルマコロガシバチの六本の足のうち、中足が大きく発達しており、丸まったオオスナダンゴムシの中心を左右から抱え込んで車軸の働きをする。それをオオスナダンゴムシの七対の柔らかい足が包み込むことによって、摩擦の少ない柔軟な軸受けを形成し、その結果、ハチの羽ばたきによる推進力だけで、乾燥した平坦な土地をころころと移動することが可能になる。
クルマコロガシバチがなぜ単純な飛行をせず、このような移動を行うのについては、まだ十分に解明されていないが、移動中のクルマコロガシバチがオオスナダンゴムシから水分を得ているという説もある。一般的に、アシナガバチの仲間は繁殖のために他の虫を捕獲する習性を持つもが多いが、この二つの虫は大移動のためだけに共生していて、目的地に到着するとそれぞれの生活圏に別れて繁殖し始める。

私たちは、遠い昔から品種改良によって、様々な生き物を自分たちの都合が良いように改良してきました。そしていよいよ遺伝子を操作し、生物そのものも改変しようとしています。善かれ悪しかれいずれ私たちは、生物を自在にデザインすることになるでしょう。そんな日に備えての、ちょっとした思考実験でした。

有人小惑星探査船 その3

SFC,Sketches,Technology and Design — yam @ 1月 4, 2012 5:26 pm

宇宙船デザインの話の第3回、これで最後です。

探査船のサイズや形は、全体の行程と密接に関わっています。最初に選定した行き先候補である3つの小惑星それぞれに、必要な燃料の量がかなり違うので一概には言えませんが、中央の居住区は直径約10m、タンクを含めた直径は小さくても約30mになりそうです。構造質量だけで数十トン、燃料を含めた出発時重量は数百トンのかなり巨大な宇宙船です。

ミッション開始にあたっては、まず、たくさんのロケットで繰り返し部品や推進剤タンクが打ち上げられ、軌道上で組み立てられます。最後に乗員も打ち上げられ、完成した居住区に乗り込み、いよいよメインエンジンが点火されて出発。フル加速で(といってもせいぜい1Gで数分、0.3Gで数十分ですが)地球軌道を脱します。

空になったタンクは、航行の各段階ごとに捨てられて行きます。タンクだけでなく、最終的にはこの宇宙船はその大部分を宇宙に放棄して帰ってくることになります。もったいないと思うかもしれませんが、再利用のために丈夫にすると重くなりますし、それを持って帰るのにも燃料がいるので、できるだけ薄く作って使い捨てていく方が合理的で現実的なのです。(スペースシャトルは、回収、再利用のできる経済的な宇宙船として華々しくデビューしましたが、結果的にはメンテナンスと打ち上げのコストがかさみ、財政上の悩みのタネになってしまいました。)

上のモックアップの写真は、行きの加減速を終了し、小惑星にたどり着いた頃の形です。すでに多くのタンクを放棄し、帰路の加減速に必要な推進剤だけを保持しています。下の図は全体行程を図式化したものです(クリックで拡大)。

約3ヶ月後、ようやくこの宇宙船は目標とする小惑星から数百メートルの距離まで近づきます。直接に小惑星に着陸することはせず、ひとり乗りの探査ポッドが射出されて小惑星の一角に着陸することになるでしょう。小惑星の重力は非常に小さいので、着陸というより「しがみつく」が正しいかもしれません。

いくつかのミッション(サンプルの採取や観測装置の接地、計測、実験など)が実施され、それが終了すると帰路につきます。さらに約3ヶ月をかけて再び地球軌道上に戻ってきます。

地球の軌道上に戻ってくるころには推進剤タンクはすべて放棄され、中央の多面体の居住区とその先端についた再突入カプセル(先端の円錐状の部分)だけになっています。3人の乗組員が再突入カプセルに移乗し、最終的には居住区も放棄され、カプセルだけが大気圏に突入します。パラシュートで海上に着陸したカプセルを地上班が回収してミッション終了になります。偉業を達成した3人は熱狂的な出迎えを受けることになるでしょう。

以上、長い初夢でした。そう言えばこの宇宙船、まだ名前を付けていません。公募したりすると、なんとなく国家プロジェクトっぽくなるかな。

*写真:清水行雄

有人小惑星探査船 その2

Sketches,Technology and Design — yam @ 1月 3, 2012 7:26 pm

引き続いて有人小惑星探査船のデザインのお話。

この宇宙船のデザインに特徴的なのは、中央の居住区を放射状に取り囲んだ推進剤タンクです。話題となった無人探査機ハヤブサは、とても少ない燃料(推進剤)で時間をかけて小惑星イトカワまで往復しました(7年もかかったのは予定外ですが)。しかし有人機では、過酷な宇宙空間に人が滞在する時間をできるだけ短くする必要があります。そのために膨大な小惑星を精査して、最短で行ける目標を選んだのですが、それでもかなり加速してスピードを上げて航行し、ブレーキ(とはいえ、加減速とも1G以下ですが)をかけて小惑星にランデブーすることになります。宇宙では加速にも減速にも膨大な推進剤を使うので、出発時の船体は推進剤タンクの固まりのようになります。

これをデザインするにあたって、最初は学生たちと一緒に、いわゆる「宇宙船」っぽいスケッチを描いていたのですが、何度も野田さんからダメ出しされました。「そもそも船体を前後に長くしたり、全体にまとまり感を与えたりする必然性ないから」と。

言われてみればスピード感のような美意識は、無意識に流体中の移動体が持つ合理性を引きずっていています。加速度も大きなものではないので、過度に剛性や強度を持たせて重くすることは推進剤のロスにつながります。広大な宇宙で組み立てるので、コンパクトにすることにもさほど意味はありません。スケッチを描きながら、私たちが持つ「カッコイイ」という感覚が、空気や水と重力の影響をいかに強く受けているかを思い知らされました。

議論の末、中央の推進軸上に居住区を置き、それを取り囲むように推進剤のタンクを放射状に配置することにしました。宇宙空間での組み立てやすさ、切り離しやすさに配慮すると同時に、居住空間を囲むことでいくばくかの宇宙線の遮蔽効果にも期待しています。4機のスラスターの反対側(先頭?)には円錐状の再突入カプセルがあり、本体の影にならないよう少し前方の離れた所に、太陽電池パネルが展開されています。

この不思議な船体が、重力の影響をあまり受けずに水の中を漂うように生きるクラゲの幼生や藻のような印象なのは、偶然ではないような気がします。実際、宇宙機の航行は「飛ぶ」というよりも「漂う」に近いのです。

下は居住区のスケッチです。3人の宇宙飛行士は6ヶ月間、ほとんどの時間を無重量状態で過ごします。ついつい上下のない自由な内装をデザインしたくなりますが、どうやらそれは宇宙飛行士に多大な心理負担をかけることがわかってきました。初期の宇宙船では上下のない内装も少なくなかったそうですが、現在のISSなどでは、はっきりと上下がわかるようにデザインされています。

居室は全部で五つ。中央に食堂があり、周囲にラボ、寝室、ジム、与圧室が配置されています。至る所に「手すり」があり、ディスプレイなどが、その手すりに細いアームで柔らかく固定されています。こんなに突起があるとぶつかってケガをするのではないかと思うかもしれません。しかし、無重量状態では基本的に「転ぶ」ことがないので、思い切って壁を蹴らない限り、どこかに強く頭をぶつけることもないそうです。

その3に続きます。

次ページへ »
Copyright(c)2024 山中俊治の「デザインの骨格」 All rights reserved. Powered by WordPress with Barecity