カリフォルニア州の学校にオンライン出前授業

秋になり、日本各地で澄んだ夜空を見上げることができるようになりました。マスクをかけての外出はどうしても俯きがちですが、実はこの季節、夏の天の川からお隣の銀河 M31、そして、冬のはなやかな星座まで見ることができます。月のある夜はそれなりに、また星がよく見える夜もそれなりに、上を見上げてみませんか? ということで、少し集中的に出前授業を行いましたので、TMTプロジェクト(カリフォルニア事務所)の林がご報告します。

国立天文台では、例年であれば職員が実際に小中学校に出かけて、「ふれあい天文学」という出前授業を行っています。今年は、新型コロナウイルスによる感染症の広がりを抑えるため、普段の授業そのものが学校の現場ではなく、ご家庭などからのオンライン接続により実施されているところがあります。ふれあい天文学でもオンライン授業が導入されました。さらに、海外子女教育振興財団を通じて、日本語補習校など海外の学校へのオンライン出前授業も初めて行うことができました。TMTプロジェクトでは、6人の職員がカリフォルニア州パサデナ市に赴任しているため、近隣の州の学校なら「職場の地元」と言えます。

今回ご紹介するのは、カリフォルニア州の2箇所の日本語補習校向けに行ったふれあい天文学授業です。米国で育っているが日本語を学びたい、あるいは日本への帰国を前提として、できるだけ国内と同じ教科内容を習得しておきたいという児童・生徒のみなさんが、土曜日だけ日本語の授業を受けます。平日は地元の学校で英語による授業を受けます。米国でも宿題はとても多い。さらに土曜日に別の言語で学び、そこでの宿題もこなすというのは大変なことです。

オンライン出前授業で用いたスライドのタイトル部分

授業の1つ目は、ロサンジェルス郡に分校を展開する「あさひ学園」の高校生向け。大学進学を控え、自身の進路を真剣に見つめている生徒さんたちに、最新の天文学の成果を一部紹介するとともに、天文・宇宙に関連する職場についても考えてもらいました。パサデナ市もロサンジェルス郡に含まれますから、林にとってはまさに地元の学校になります。新型コロナウイルスによる感染症の問題がなければ、TMTの実験室を見学してもらうこともできるでしょう。30メートルの主鏡がバスケットボールのコートや、野球の内野を覆う大きさであることを実感してもらうのは難しいかもしれない。でも、主鏡セグメントを精密に組み立てる手順を作り上げる様子や、様々な部品のテストを見てもらえる。そのような訪問をいつか実現したいものです。

あさひ学園の皆さんと最後にハイタッチ(英語ではHigh Five)

2つ目は、カリフォルニア州北部、いわゆるシリコンバレーに位置する「グロスマン・アカデミー」の小中学生へ。事前に中性子星やニュートリノに関するものなど、たくさんの質問が来ていました。10月末の土曜日、ちょうど満月、しかも、珍しく同じ月の2回目の満月にあたり、授業の中で月に関する話題も取り上げることにしました。折しも授業直前の週に、月にH2O(水分子)発見のニュースがあり、その研究に使われたのがパサデナ近くを基地とする航空機搭載の望遠鏡、研究チームリーダーは発見時にはハワイ大学大学院に在籍中だった、と話題が盛り沢山。しかし、月の土壌をいくら絞っても、得られる可能性のあるH2Oの量は、(カリフォルニア州の)モハベ砂漠で得られる可能性のある量より少ないようで、月の海で泳ぐ、はやっぱりかなわない夢です。

授業で使用したスライドの一枚「今年の話題」

さて、カリフォルニアと言えば、2020年のノーベル物理学賞受賞者のお1人はカリフォルニア大学ロサンジェルス校の研究者で、ハワイ島のケック望遠鏡を使って成果を挙げました。別のお1人はドイツが本拠地ながら、カリフォルニア州北部にあるカリフォルニア大学バークレイ校にも関係しています。2020年5月にはロサンジェルス郡に管制室のあるスペースXが国際宇宙ステーションとの有人往還機「クルードラゴン」の打ち上げに成功。7月に火星に向かって打ち上げられたNASAのロケットに積まれたローバーやヘリコプターは、パサデナ北部にあるジェット推進研究所で作られました。(ローバーのタイヤ模型を、地元のアウトリーチイベントでTMTブースと隣り合わせたジェット推進研究所のブースで見たことがあります。)

授業で使用したスライドの一枚「宇宙の研究をするならカリフォルニア」

このように2020年は宇宙・天文に関するワクワクする話題でいっぱい、カリフォルニア州を舞台とする研究活動の関与が顕著であることを皆さんと共有する機会が得られて、とてもうれしいものでした。

オンライン授業は、参加している児童・生徒の皆さんの様子を把握することが難しい。しかし、どちらの学校も、担当の先生が事前に綿密に連絡を取ってくださり、質問も予め寄せられていて、参加者の関心度や理解度を知ることができました。授業中、みなさんがカメラをオンにしてくれていたので、熱中しているか、関心がそれているかがわかり、お話の軌道修正を試みることができました。質疑応答が始まると、声の調子に熱心さがよく現れることもわかってきました。国際宇宙ステーションとの往来が一般化するようなご時世、オンラインでのコミュニケーション技術の工夫は、もはや欠かせないものだと感じた次第です。

 

野辺山宇宙電波観測所 特別公開で講演

国立天文台野辺山宇宙電波観測所の2020年度特別公開が、新型コロナウィルスによる感染症拡大をおさえるため、現地参加ではなくオンラインで開催されました。工夫を重ねたいくつもの番組の一つが講演会です。TMTプロジェクトの林が、お客様のおうちに伺ってお話させていただく感じで進めさせていただきました。今回の講演は、野辺山宇宙電波観測所の45メートル電波望遠鏡の立ち上げ時期に、林が大学院生として野辺山にいたご縁によるものです。テーマは「地球人連帯による天文観測を進め、宇宙人との出会いに備えよう 〜 多様な人材の集まりが組織の強さを作る 〜 」です。長いタイトルがそのままメッセージになっています。

野辺山宇宙電波観測所のアウトリーチ活動をリードしている衣笠健三さんがいる野辺山現地、司会の梅本智文さんとインターネット配信担当の三上真世さんのいる国立天文台三鷹キャンパス、林がいるカリフォルニアと、国内外の拠点をつないでの番組です。本番で確実にお話をお届けできるよう、2度のリハーサルを行い、複数のオンライン会議システムを試験しました。お客様にはストリーミングで見ていただき、質問やコメントをチャット欄に入れていただく。司会の梅本さんがそれをまとめて、会議システムの方から問いかけをしていただき、林がお答えしました。全体で1時間ちょっと、日本のお昼の時間に差し掛かりましたが、800を超える接続があったとのことで、多くの方に参加いただけたのはうれしいことです。

講演参加者から送っていただいたスクリーンショット。国立天文台野辺山宇宙電波観測所の2020年度特別公開は8月29日土曜日に行なわれました。

この夏はネオワイズ彗星が日本の各地からも見られ、また火星に向けての探査機打上げにどきどきしました。一方、もっと遠くの宇宙の話題も豊富です。電波(干渉計)観測で明らかにされたブラックホールの様子や惑星系のできる領域など、「宇宙のあちこちで見つかる輪(和)」。電波で探ることのできる新たな宇宙の姿です。では電波観測では何を調べることができるのか、そしてそのためにはどのような技術が必要になるのか? 様々な技術が必要になることから、人材としても多様な人々が関わることになります。

一例として、 野辺山宇宙電波観測所の初期の様子から、45メートル電波望遠鏡の主鏡(パラボラ)の形を整える方法を紹介しました。メーカーの方々を含む多くの技術者の方に混じって、林もパラボラやその上の副鏡の上に上っていました。このころからすでに女性の研究者が関わっています。そしてその後、世界各地の電波望遠鏡で活躍する女性たちが野辺山宇宙電波観測所から輩出しています。

では日本が関わる大型プロジェクトの次のものは?ここで林はいっそう張り切ってTMTプロジェクトを紹介しました。日本には物づくりの文化があります。世界のいろいろな国と協力することにより、ヒトが誰でも持つような素朴な疑問、この世界の成り立ちについて答えを見出せるような次世代望遠鏡を作っていきたい、そしてそのようなプロジェクトをリードするメンバーが日本からどんどん登場してほしい。最後は話が日本に戻って来ました。

お客様からの質問は、45m望遠鏡のパネルや温度変化対策のような技術面の質問、また宇宙県として知られる長野県にある他の施設との違い、重力波で観測されるものとの関係、など多岐にわたっていました。可視光観測に比べてなじみの薄い電波天文学ですが、関心を持って聞いて下さったことをありがたく思う次第です。地球外生命に関する質問もありました。そのテーマについてはTMTの活躍をぜひご期待ください。

主鏡クリーニング装置の基本設計審査が開催される

TMT主鏡は夜間観測中外気にさらされますから、しだいに砂埃などが積もっていきます。カバーが無いため、昼間は主鏡を水平に向けて保持することにより、できるだけ埃などがたまらないようにしますが、それでも徐々に汚れていきます。このため、望遠鏡に取り付けたままで掃除する方法が考えられています。既存の望遠鏡では、液化炭酸 (以下 LCO2) を噴き出し、そこで生じる固体(ふわふわの雪のようなもの)を鏡面に噴きつけて埃を除く方法がとられています。TMTではすばる望遠鏡と共通の考え方で、主鏡のほぼ全面を掃くワイパー機構を作り、LCO2を噴き出します。さらに、TMTでは広い面積をカバーできる独自のノズルなどを開発しました。ワイパー動作の骨組み部分は、日本が担当する望遠鏡構造の⼀部として設計が進んでいます。このたび、その骨組みに取り付ける配管やLCO2を噴き出すノズルなどを含む主鏡クリーニング装置部分(CLN) の基本設計審査(PDR)が開催されました。

CLN PDRは、2020年8月19、20日にオンライン会議システムを使って開催されました。国立天文台からは、CLN設計チームメンバーとして中本が、望遠鏡構造部とのインターフェースに関する重要な技術検討の担当として寺田が、そして、審査員として林が参加しました。

初日の冒頭、設計チームのリーダー(Tomas Chylek) がメンバー紹介をしたスライドに、制御、ソフトウェア担当として中本の名前が登場しています。Tomasによる全体の概要説明の後、LCO2を噴きつけるためのハードウエアと、それを制御するシステムおよびソフトウエアに分けて説明が進行しました。

制御、ソフトウェアの説明を中本が行なっているところ。熱のこもった説明に伴い、身振り手振りも入ります。チャットを通じて、審査員やオブザーバーから続々とコメントや質問が入ってきています。(中本以外の参加者とスライドの画像はぼかしています。)

審査員は事前に設計提案書やサポートの技術文書を読み、コメントや質問を予め提出しています。機能としてはシンプルながら、このように大がかりな自動清掃機構はたいへん複雑なものになります。そもそもこのような大型の部品が、他の部品にひっかかったり、じゃましたりしてはいけない。特に根もとの部分は他の構造との関係が複雑で、これから詳細設計をする上でよく気をつけていかなければなりません。また、大量のLCO2を使う上、そのLCO2を配管で約15メートル先まで届けなければならない。そのための送り出し機構も含め、重さが気になる。なおかつ全体の作業を、夜間観測に支障のないよう、制限時間内に終えなければならない。そのような点を審査員は次々と指摘し、質問します。

参加者のスクリーンショット(画像提供:TMT国際天文台)

TMTに関わる構造は何でも大きくて重い。それらが精密に動くようにするだけでもなかなかの 挑戦です。それに加えて、CLNは主鏡に近づきます。ノズルの先端と主鏡面の距離はわずか30センチ、そして主鏡の前で動くのですから、審査中の議論では確実な動作と安全面に関する内容が多くありました。技術的にまだ詳細が明らかになっていない部分もあります。物についても人についても安全が確保されることも含め、これから詳細設計が行なわれていきます。

 


関連記事: TMT Optical Cleaning System Reaches Design Milestone(TMT国際天文台ウェブサイト)

東京都立日比谷高校とオンライン交流

世界中で学校に行くことが難しい状態が続く中、オンラインでの交流が広がってきています。このほど、カリフォルニアで勤務中の林が、東京の日比谷高校の生徒さんたちと「火星(地球以外の天体)に生き物がいるだろうか」をテーマにお話しをすることができました。日比谷高校は、海外研修の⼀環としてハワイ観測所やすばる望遠鏡を訪問したことがあり、ハワイ観測所との交流が続いてきていたのです。

2020年7月、日本、中国、米国から火星に向けて探査機が打ち上げられました。地球と火星の公転周期により、26ヶ月ごとにめぐってくる打ち上げの好機をとらえてのものですが、特に今回は火星での生命の痕跡や生命に必要な環境の詳細な調査が目的になっています。生徒さんたちとは、生物が存在できる環境がどんなものか、調べる方法として何が良いかを考えてみました。またそうした疑問を追求できる職場にはどんなところがあるか、高校生にとっては進路選択を考える上でぜひいろいろな可能性を探ってほしいと伝えました。

図はプレゼン資料の一つ。地球の景色2枚と火星の景色2枚。うち1枚は「東京都」です。どれ(どこ)だかわかりますか? 講演は、8月6日(日本側)8月5日(米国側)に行なわれました。70を超える接続があり、1、2年生の参加が多かったのですが、3年生もいました。

質問の中には、星空撮影をしたらスターリンク衛星が多数写って困ったので、すばる望遠鏡やTMTでも影響を受けるのではというものがありました。もちろん影響はありますが、TMTの場合は狭い範囲を詳しく調べることが得意なので、たいへんな困難ではありません。またスターリンク衛星側でも、黒い塗料を塗って太陽からの光を反射しにくくするなど、目立ちにくい工夫を重ねている。情報が届きにくい地域や災害時には、インターネットの安定したサービスの提供が大事です。技術的な工夫で状況を改善できる可能性に気づいてくれました。

海外での生活についても、困ったことや意外に感じたことなどについて質問がありました。日本の人はマスク装着に慣れているし、挨拶が握手やハグではなく、距離を保ったお辞儀なので、そうしたことがそのまま現在の状況で通用しますね。お互いが気をつけることで、国際交流が徐々に再開していくことを願っています。