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宇宙飛行士の飲料水を作りました

1.日本の宇宙開発

 金星探査機「あかつき」、小型ソーラー電力セイル実証機「IKAROS」の打ち上げ、小惑星探査機「はやぶさ」の帰還など明るい話題の多い日本の宇宙開発。その中でも、日本人宇宙飛行士である若田光一さん、野口聡一さんの国際宇宙ステーション長期滞在(若田さんは2009年3月~翌年7月の約4ヶ月半、野口さんは2009年12月~翌年6月の約5ヶ月半)は、宇宙に対する人類の大きな可能性を感じさせる出来事だと思います。

 今回当社は、国際宇宙ステーション(ISS:International Space Station)で宇宙飛行士が飲む飲料水を製造し輸送用の水バッグに充填する装置の設計、製造、品質試験業務に携わる機会を得ました。この装置の製造等とともに種子島での試験運用時の水質検査も受託しています。そこで、この業務を通じて知り、見て、感じた事を紹介します。

2.宇宙飛行士が飲む水

 ISSで宇宙飛行士が飲む水は、これまでアメリカのスペースシャトルやロシアのプログレス補給船により地球から運び、またスペースシャトルがドッキングしている期間にスペースシャトルに搭載された燃料電池から生成される水を利用していました。

 しかし、ISSの宇宙飛行士が3人から6人体制に移行するため、2008年11月にアメリカ航空宇宙局は、水再生シシテム(WRS :Water Recovery System)をISSに運び、2009年5月からこの装置の使用を始めました。  このWRSは、トイレから回収された尿とISS内部の空気から除湿時に回収した凝縮水を浄化し飲料水にする装置で、ISS内の水分をリサイクルできるようになり、地球から運搬する水を大幅に削減できます。

地球から水を運搬するコストがコップ一杯当り30~40万円の計算と考えると、経費削減にも効果のあるすばらしい装置だと思います 。

 なお、アメリカ及びロシアともに飲料水は、雑菌繁殖防止のためアメリカがヨウ素、ロシアが銀を添加し殺菌しています。今回当社が携わった装置もヨウ素を添加した飲料水を水バッグに充填し、種子島宇宙センターでまず運用されました。この宇宙飛行士用飲料水は、今回初めて製造されました。

3.飲料水の分析

 飲料水は有機、無機それぞれ多数の項目を分析します。ここではそれらの一つ、前節にあるヨウ素の分析方法を紹介します。

 ヨウ素の分析方法は、よう素滴定法や吸光光度法を始めいくつかの方法があります。ロイコクリスタルバイオレッド吸光光度法は、上水試験方法にも掲載されており、飲料水の分析に用います。

 この方法は、検水(分析対象の水)にクエン酸緩衝液とペルオキシ一硫酸カリウム溶液を加え1分間静置後、ロイコクリスタルバイオレッド指示薬を加え発色させて、分光光度計で吸光度を測定する方法です。ヨウ素濃度は、予め段階的に濃度を変化させた標準液の吸光度を測定し、作成した検量線に検水の吸光度を照らして求めます。

 ロイコクリスタルバイオレッド吸光光度法は、酸化剤の妨害が少なく、発色も安定しており、操作の簡便な特徴があります。一方、ペルオキシ一硫酸カリウム溶液を加えた後、静置時間を厳守するなどのポイントを押さえなければ、正確な結果が得られません。 ある意味で、水質分析の基本が詰まった分析方法と言えるかもしれません。

4.飲料水の輸送

 種子島宇宙センターで水バッグに充填された飲料水は、宇宙ステーション補給機(HTV:H-Ⅱ Transfer Vehicle)の補給キャリア与圧部に搭載され、食料や衣類の他新たな実験装置や定期交換部品などと共にH-ⅡBロケットでISSへ打ち上げられます。

 このHTVは無人の軌道間輸送機であり、全長10m最大直径4.4mの円筒形をしており、6トンの物資の輸送が可能です。そして補給物資を送り届けた後、使用済み実験装置や衣類などを積み込み大気圏に再突入して機体ごと燃えてしまいます。

 2009年に技術実証機がISSへの物資輸送に成功しており、2010年度冬期に2号機の打ち上げが計画されています。その2号機で日本初の宇宙飛行士の飲料水がISSに輸送されることになります。 スペースシャトルが2011年で退役するため、飲料水は、その他の物資とともにロシアのプログレス補給船、欧州のATV(Automated Transfer Vehicle)そして日本のHTVで輸送することになります。

5.種子島宇宙センター

 HTVを打ち上げる「世界一美しいロケット発射場」と言われる種子島宇宙センターは、1969年、鹿児島県の南、種子島の東南端の海岸線に設立され、これまでに多数のロケットや人工衛星を打ち上げてきました。

 実際に行ってみて、世界一かどうかまで分かりませんが、本当に美しいロケット発射場と思います。また、HTV2号機をこの目で見てきました。補給キャリア与圧部、非与圧部と、電気モジュール、推進モジュールの結合前の状態でしたが、この機体が無人でISSまで行くと思うと、日本の技術力の高さを感じました。

6.日本から宇宙へ

 野口聡一さんに続く日本人宇宙飛行士による国際宇宙ステーション長期滞在は、古川聡さんが2011年5月頃から、星出彰彦さんが2012年6月頃からそれぞれ約6ヶ月間予定されています。

 今はまだ訓練された宇宙飛行士に限られますが、ロケット・輸送システムの更なる進化や、地球と同じような環境を整備したスペースコロニーができれば、普通の人が普通に宇宙で生活する時代が来るかも知れません。

 もしかしたら私達の子孫は、宇宙生まれの宇宙育ちで日本人ではなく宇宙人何て事になるかも知れませんね。

Author 江藤 隆浩Eto Tahiro
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