【自由研究のヒント！】ロケットや宇宙に関する自由研究のアイディア

こんにちは！トラ猫塾長です！

夏休みの自由研究、どんなテーマにしようか悩みますよね。

なかなかテーマが決まらず、結局、植物の観察記録とか10円玉の汚れの落ち方、氷の解け方などありふれたテーマになりがちですよね。

そこで、今回はおすすめの【ロケットや宇宙】に関するテーマについて紹介します。

早い段階で自由研究のテーマが決まれば、夏休みの旅行を決めるときにお子さんの自由研究のテーマをもとに旅行先を決めるのも一つではないでしょうか？

なぜ、宇宙やロケットについて研究するといいの？

これからは、宇宙の時代！ということで、宇宙について学ぶ理由をピックアップしました。

1. 成長する宇宙産業:
   • 宇宙産業は今後、ますます成長し続ける見込みです。宇宙旅行、衛星通信、宇宙探査など、さまざまな分野で新たなビジネスチャンスが生まれています。
   • 宇宙ビジネスは、技術革新、民間企業の参入、国際的な協力などの要素により、市場が拡大しています。これにより、新しいビジネス機会やキャリアパスが提供されます。
     
     宇宙ビジネスについての過去の記事はこちら
2. 商業宇宙旅行の可能性:
   • 近い将来、宇宙旅行が一般の人々にも可能になると予想されています。民間企業が宇宙旅行サービスを開発し、宇宙に行く機会を提供しています。
   • 宇宙旅行は高額な体験となりますが、需要が増えるにつれて価格は下がる可能性があります。宇宙旅行ビジネスに関する知識や理解を持っておくことで、将来的な参加やビジネスチャンスを見逃さないでしょう。
3. 衛星通信の重要性:
   • 衛星通信は、インターネット、テレビ、電話などの通信手段に欠かせない存在です。高速で安定した通信環境は、現代の社会において必要不可欠です。
   • 衛星通信は、新たな衛星の打ち上げや通信インフラの開発など、多岐にわたるビジネス機会を提供しています。宇宙と通信に関する知識は、この成長産業での参画や投資機会を追求する上で役立ちます。
4. 宇宙探査の拡大:
   • 宇宙探査は、人類の好奇心と科学的な探求心から継続的に行われています。月や火星などへの有人・無人の探査が進行しており、新たな知識や技術の開発が求められています。
   • 宇宙探査は、宇宙ビジネスの一部でもあります。探査機やロボットの設計、開発、運用に関する知識は、宇宙ビジネスにおいて貴重なスキルとなります。

以上の理由から、宇宙やロケットについて学ぶことは、今後の宇宙ビジネスにおいて大いに役立ちます。

知識を深めることで、新たなビジネスチャンスやキャリアパスを見つけることができるだけでなく、宇宙探査や技術革新の進展にも貢献できるかもしれません。

また、宇宙は魅力的で興味深い領域であり、学ぶ過程自体も非常に楽しい体験となるでしょう。

自由研究におすすめのテーマとは？

日本が開発したロケットの比較

例えば、日本の開発したロケットを古い順に、それぞれの違いを比較しながら解説するような自由研究が考えられます。

H1ロケット

NASDA と三菱重工業が開発した、人工衛星等を打ち上げ目的とした一部国産（国産率78〜98%）の三段式液体燃料ロケット（固体補助ロケットはN-II ロケットと同じ固体燃料を使用）。
二段目に自主開発したエンジンLE-5型を搭載。この技術が後のH2ロケット開発に活かされた。1986年に1号機であるH-1試験機を打ち上げ以来、1992年の9号機まで全て成功させた。

比較的小型で能力も限られており、主に技術の実証や宇宙科学観測を目的としている。

H-Ⅱロケット

NASDAと三菱重工が開発した重量2トン級の衛星打ち上げ能力を持つ純国産の2段式液体燃料ロケット。

1994年2月に三菱重工が初打ち上げ（3号機以降は民間のロケット打ち上げ会社「ロケットシステム（RSC）」）。

打ち上げコストは100億円以下が標準とされる国際市場価格を大幅に上回る約190億円。

コストダウンを図るためH2Aロケットの開発を進めることになった。

5、8号機がエンジン停止や破損などのトラブルにより失敗。2001年に打ち上げ予定だった7号機は現在茨城県つくば市にあるjaxa筑波宇宙センターに展示されている。

H-ⅡAロケット

JAXA(NASDA)と三菱重工で開発した日本が世界に誇れる2段式の液体燃料ロケット。

1996年に開発が開始され2001年に初打ち上げ。以降22号機まで1回の失敗のみ（6号機2003年11月）、99.5％の確率で打ち上げに成功している。

なお純国産のH2ロケットとは違い輸入品も使用することにより、開発費は約1,800億円、打ち上げのコストは85～119億円と、世界市場の相場まで低減することが出来た。

商業目的の打ち上げではH-2Aロケット21号機（2012年）により韓国のアリラン3号を軌道に投入。

日本初の商業衛星の打ち上げを成功させている。H-IIロケットは、1990年代に日本が開発した2段式の液体燃料ロケットです。

H-IIロケットは液体酸素と液体水素を燃料とし、主に人工衛星の打ち上げに使用されました。

H-IIロケットは信頼性が高く、安定した打ち上げ能力を持っていましたが、打ち上げコストが高かったという課題もありました。

イプシロンロケット

JAXAとIHIエアロスペースが開発中の、小型人工衛星打ち上げ用3段式固体ロケットです。

M-Vロケットの後継機として2010年より開発されました。

受注から1年以内打ち上げることが可能です。

これらによりイプシロンはM-Vロケットの約2/3の打ち上げ能力と約1/3の打ち上げ費用を実現しています。

将来は更なる低コストでの打ち上げ実現、月惑星探査、H2Aロケットへの技術応用などの期待もされています。

H-IIAロケットは、H-IIロケットの改良型であり、2000年代から現在まで使用されています。

H-IIAロケットは、H-IIロケットと同様に液体酸素と液体水素を燃料とし、大型の人工衛星や国際宇宙ステーションへの物資補給を担当してきました。

H3ロケット

「H3」ロケットは、宇宙航空研究開発機構（JAXA）と三菱重工業株式会社が共同開発した日本の新型ロケットです。

現在運用されている「H-IIA」ロケットの後継機として、H-IIAロケットの運用で見えてきた課題を解決するとともに、「柔軟性」「高信頼性」「低価格」の3つの要素をもち、利用者が「使いやすい」ロケットを目標に据えて開発されました。

サイズは全長約63m、直径約5.2mで、全長はサッカーコートの横幅（64m）とほぼ同じです。

自由研究のテーマ例

これらのロケットについて、①仕組、②燃料の種類、③形状について特徴をまとめていくことも一つの研究として考えられます。

詳しい情報はJAXAのサイトにも載っています。参考にしてください。
JAXA 宇宙輸送技術部門

そして、ペーパークラフトなどでモデルを作ってみるのもよいと思います。

植松電機株式会社は、ロケットについての知識を広める活動を活発に行っている会社です。

無料のペーパークラフトが載っているので参考にしてみてください。

植松電機リンク

月面探査ロボットについて

月面探査には、さまざまな機器が使われています。

下の表に、月面探査機の種類を表にまとめました。

月面探査機の種類	役割
着陸機 (Lander)	月面への着陸を行い、詳細な地形調査や実験を実施する。
月面ローバー (Rover)	月面を移動し、地形や岩石の調査、サンプル収集などを行う。・
オービター (Orbiter)	月の軌道を周回し、月面や地形の写真撮影、地球へのデータ送信などを行う。
ペネトレーター (Penetrator)	天体表面に衝突して貫入する小型探査機のこと。鑓状の形態をしていて、観測機器や通信機器が搭載されている。軟着陸のための制御を行わないため、全体は軽量。

これらの月面探査機は、さまざまな役割と目的に応じて設計されています。

着陸機は月面への安全な着陸と詳細な調査を担当し、ローバーは移動しながら地形や岩石の調査を行います。

オービターは月の軌道から地球へのデータ送信と写真撮影を行い、サンプルリターンミッションでは月面からサンプルを持ち帰るためのミッションが行われます。

ペネトレーターは月の地下に到達し、地下構造や地震活動などを調査する役割を担います。

これらの技術の進歩と組み合わせによって、月面探査機はより効果的なデータ収集や探査活動を実現しています。

これらの月面探査機について、より具体的に調べてまとめたり、ペーパークラフトでモデルを作成することでかなり高度な自由研究になります。

月面探査機のペーパークラフトの例を下にのせてあります。見てみてください。

Canon Creative Parkリンク

おすすめの体験施設３選！

まとめ

宇宙は、これから拡大していく可能性も高く、魅力的な領域です。

夏休みの自由研究を有効に活用して、宇宙やロケットについて知識を広げる良いチャンスになると思います。

ぜひ、本物のロケットなど宇宙に関わる体験もできるといいですね！