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「科学技術週間」航空宇宙の研究機関巡り

4月18日の「発明の日」を中心とした「科学技術週間」には、全国の研究機関が一般公開され、普段行っている研究の様子を見ることができます。今回はそのうち、航空宇宙に関するものを色々ご紹介しましょう。

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まずは物質・材料研究機構(茨城県つくば市)。旧金属材料技術研究所だった千現地区では、発電用ガスタービンや、航空機のジェットエンジンに使われる金属材料の研究開発を行っています。ボーイング787に使われているロールスロイス・トレント1000のタービンブレードにも、ここで開発されたニッケル基超耐熱合金が使われてるんですよ(つくばでのロールスロイスとの共同研究)。

今回は、将来の国産ジェットエンジン開発に貢献する為の、新しい耐熱チタン合金を展示。これはタービンではなく、圧縮器用のコンプレッサーブレードに使われる合金です。空気の圧縮率を高めると、その分ジェットエンジンの効率が上がり、燃費が良くなります。ただし、圧縮率が高まると温度も上がるので、温度上昇に強い素材が求められます。

日本航空のボーイング747-400に使われていた、ゼネラルエレクトリック・CF6-80C2のコンプレッサーブレードと、物質・材料研究機構で開発した新しい耐熱チタン合金のサンプルを手に取って見ることができました。

CF6エンジンのコンプレッサーブレード

CF6エンジンのコンプレッサーブレード

新しい耐熱チタン合金のサンプル

新しい耐熱チタン合金のサンプル

その横には、この耐熱チタン合金を作る為の金属材料のサンプルが。チタンを基にしながら、様々な物質を添加するのですが、その微妙な配合比によって高温耐性や強度特性が変わってしまいます。

耐熱チタン合金の材料

耐熱チタン合金の材料

これまでの耐熱合金の材料比と特性

これまでの耐熱合金の材料比と特性

物質・材料研究開発機構ではこの他、JAXAの新型基幹ロケットに使われるLE-9エンジン用の金属素材に関する研究・試験も行っています。

続いては、農業生物資源研究所(茨城県つくば市)。農業と航空宇宙のつながりが判らないかもしれませんが、ここの昆虫科学研究領域・乾燥耐性研究ユニットが、アフリカに生息するネムリユスリカの特性を研究する為に、サンプルを国際宇宙ステーションに送り込んでいるのです。

ネムリユスリカの幼虫は、乾期になるとその環境に耐えて生きのびる為、体内で糖類の一種であるトレハロースを合成し、それがガラス化することでクリプトビオシス(乾燥し、全く代謝を行わない状態)に移行します。この研究ユニットでは、そのクリプトビオシス状態のネムリユスリカの幼虫がどれほどの極限環境に耐えられるのか、という研究の一環で、国際宇宙ステーションを利用した訳です。ロシアモジュール「ザーリャ」の外部にネムリユスリカの幼虫が入ったケースを最長2年半設置して、地球に持ち帰ったそうですが、驚くことに80%以上もの個体が無事に蘇生したそうですよ。

ネムリユスリカの展示

ネムリユスリカの展示

宇宙空間で使用したネムリユスリカの収納ケース

宇宙空間で使用したネムリユスリカの収納ケース

ザーリャ外部に設置していたケースが展示されていたのですが、日なたでの最大上昇温度が摂氏70度くらいとみて素材を選択していたところ、実際に戻ってきたものを見ると、大きく変形しています。研究ユニットの方によると、素材の耐熱性からして想定を超える90度くらいの高温にさらされたらしいとのこと。それでも無事だったので、ネムリユスリカが予想以上にタフであることが証明されたそうです。
将来はNASAの火星探査に載せる構想もあるそうですよ。

国立科学博物館の筑波研究施設(茨城県つくば市)では、収蔵庫の公開を中心とした「科博オープンラボ」が行われました。ここの理工資料庫には、上野の本館に展示しきれない様々な実物資料が眠っています。

航空宇宙関係で貴重なものの筆頭は、現存最古の国産飛行機、モ式六型。陸軍所沢飛行場で1919(大正6)年に作られた、モーリス・ファルマンMF.11のデッドコピー(無許可量産品)ですが、エンジンを含む全ての材料・部品を国産化したもの。かつては本館(現:日本館)裏手にあった5号館で展示されていましたが、現在の地球館建設に伴って閉鎖され、地球館での展示スペースがない為に、以降展示されないまま保管されています。

かつての5号館ではモ式の他、川崎ベル47(東邦航空で使われていたもの)、シコルスキーS-58(南極観測に使われ、カラフト犬タロ・ジロを発見した機体)といったヘリコプターや、ハ115(栄21型の陸軍仕様)など様々な航空用エンジンなども零戦と一緒に展示されていました。今は上野本館の展示スペースが狭く、ほとんど常設展示されていないのが残念なところです。

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