空や宇宙をクリーンにする
エンジンを研究。
持続可能な社会づくりは、私たちの暮らす地上に留まらず、空へ、そして宇宙へと広がっています。CO2削減や宇宙ゴミ除去にも繋がる新しい宇宙・航空用エンジンの研究に取り組む森教授にお話を伺いました。
プラズマジェット推進で、超音速の電気飛行機が誕生!?
自動車が化石燃料から電化への流れにある中、飛行機も電化をめざす動きが活発化しています。その基礎研究として、私が2022年から本格的に着手しているのが「大気吸込式プラズマジェット推進」です。吸い込んだ大気を用いてプラズマを発生させ、空気の流れを加速させて噴出することで、モノを推進させるしくみです。
プラズマは気圧が低い方が発生しやすいですが、気圧の低い成層圏以上での飛行が適しているのか、超音速の流れの中でプラズマがうまく発生するのか等、未解明な課題が山積しています。現在、プラズマの電気的性質を解析する実験中です。その先にマッハ10の超高速かつCO2を排出しない飛行機が待っているかもしれません。
JAXAとの共同研究で、宇宙ゴミの除去をめざす。
飛行機よりさらに上の高度800kmの宇宙空間には、人工衛星等の破片であるスペースデブリ（宇宙ゴミ）が大量に飛んでいます。中でも10cm以下の小さな破片は地上から観測できません。そこで、宇宙空間で小さなデブリにレーザーを照射して推進力を発生させ、その軌道を大気中へと変えて焼滅させるための研究も行っています。
宇宙で金属片にレーザーを照射した際の推進力の計算には「静電浮遊炉」を使用します。JAXAの筑波宇宙センターで実験を行ったほか、2021年には部品を取り寄せ、研究室でこの装置を作製。学内での実験も可能になりました。また、きぼう※の静電浮遊炉にも材料を送ってJAXAに実験を委託し、そのデータを解析中です。
※きぼう……ISS（国際宇宙ステーション）内にある日本の宇宙実験棟前向きなチャレンジが、新たな発見に繋がる。
本学の静電浮遊炉は、開発の第一人者であるJAXAの石川毅彦先生の指導を受けて完成させたもの。大学所有の装置としては日本唯一で、航空宇宙工学を学ぶにはとても恵まれた環境だと思います。また、本学での地上実験ときぼうでの宇宙実験の結果を比較し、数値シミュレーションを行っていく面白さもあります。
私は自分の手で何かを作りたいという思いから、宇宙工学の分野を志すようになりました。自分がどんなことをしたいのか、思いを膨らませること。また、今は興味がなくても前向きにチャレンジすること。そんなことから新たな発見があります。空や宇宙での人間の可能性を広げるための研究に、一緒に取り組んでみませんか。
