422話 きぼう式フィードバックサイクル
きぼうステーションの運用が本格化するとともに、宇宙軍では「異常を発見したら、必ず記録する」という原則が徹底されるようになっていた。
宇宙空間では、地上のように「少し様子を見る」という判断が許されない。
小さな異常が数時間後には重大な故障へ発展する可能性があり、さらに修理のために人間が船外へ出なければならない場合、その危険性は一気に高くなる。
そのため、きぼうでは異常の規模に関係なく、発生した現象をすべて記録する運用体制が構築されていた。
異常を発見した瞬間からログが作られる
クルーが異常を感知すると、まずステーション内のコンピュータが関連するセンサー情報を自動的に保存する。
そこへ担当クルーが確認した内容を追加していく。
記録される項目は、
異常が発生した時刻
発生したモジュール
原因と推定される箇所
電圧・電流
温度
圧力
流量
振動
放射線量
姿勢制御データ
周辺装置の動作状況
クルーが目視で確認した内容
など、非常に細かいものだった。
例えば太陽光パネルの発電量がわずかに低下しただけでも、「発電量4％低下」という一行だけで済ませることはない。
発電量が低下し始めた正確な時刻。
その直前のステーションの姿勢。
太陽との角度。
パネル温度。
電流値。
周囲のセンサー記録。
さらに外部カメラの映像まで一つのログとしてまとめられる。
「原因を推測するのは地上の仕事だ。我々はまず、正確な事実を残す。」
これがきぼうのクルーに繰り返し教えられていた原則だった。
些細な異常も必ず送信する
記録対象となる異常は、重大事故だけではない。
例えば、
太陽光パネル損傷
モジュール間接続部のわずかな振動
冷却水循環の圧力低下
センサー類の一時的なノイズ
内部換気システムから聞こえた異音
姿勢制御スラスターの微小な燃料漏れ
なども、すべて報告対象だった。
一見すると、どれも「すぐに危険になるような問題」には見えない。
しかし宇宙空間では、それが命に関わる。
冷却水の圧力が少し低下しているだけなら、地上ではポンプの点検をして終わるかもしれない。
しかし宇宙ステーションでは、冷却系統の故障が発生すれば電子機器の温度が上昇し、最悪の場合、生命維持装置や電力システムまで停止する可能性がある。
換気装置から聞こえる小さな異音も同じだった。
ベアリングの摩耗なのか。
モーターの異常なのか。
潤滑油の偏りなのか。
単なる共振なのか。
原因を特定するには、地上の専門家による解析が必要になる。
だからこそ、
「異常かどうか分からない」
という段階でも報告する。
それがきぼうの基本だった。
3つの地上拠点へ送信
ステーションでまとめられたログは、通信可能なタイミングになると地上へ送られる。
通信先は、
羽合宇宙軍通信基地
琉球宇宙軍通信基地
フロリダ宇宙軍通信基地
の3拠点。
三つの地上局は互いに独立した通信経路を持っており、一つの基地に障害が発生しても他の基地から通信を継続できるようになっていた。
通信ウインドウが開くと、きぼうの通信システムが自動的に地上局とのリンクを確立する。
管理センターでは通信士が確認する。
「ログ送信を開始します。」
数十秒後には、ステーションで発生した異常の詳細データが地上へ送られていく。
映像。
センサー情報。
音響データ。
温度。
圧力。
電力。
振動。
すべてが一つのデータセットとして転送される。
地上局側では受信した瞬間から自動解析システムが動き始める。
宇宙軍研究施設での解析
地上へ送られたデータは、そこで終わりではない。
羽合・琉球・フロリダの各通信基地で受信されたデータは、即座に日本国内の研究機関へ転送される。
中心となるのは、帝国大学宇宙工学研究所
そして、宇宙軍技術局・分析室だった。
研究室では昼夜を問わず、きぼうから届いたデータを解析する体制が整えられていた。
巨大なスクリーンには、きぼうステーションの3Dモデルが表示される。
各装置は正常なら通常表示。
異常が検出された場所だけが赤く表示される。
「異常箇所、太陽光パネル第7区画。」
「衝突痕らしき形状を確認。」
「外部カメラ映像を拡大。」
研究者たちは送られてきた映像を何度も確認する。
一人の研究者が言う。
「これ、単純な部品故障ではないな。」
別の研究者が答える。
「隕石か、微小な宇宙塵の衝突でしょう。速度を推定できます。」
「なら衝突角度を出そう。」
こうして、一つの小さな故障から新しい研究が始まる。
太陽光パネルの小隕石損傷
今回のパネル損傷では、
隕石破片の推定速度
衝突角度
破壊面の形状
パネル素材の変形
破片の大きさ
衝突による周辺への影響
などが解析された。
分析室では破壊面の形状を細かく調べ、
「この角度から衝突した可能性が高い。」
「速度はこの範囲。」
「この程度の大きさでも、これだけの発電セルを破壊できる。」
というデータを積み上げていく。
その結果、きぼうの周辺環境に存在する微小物質の密度について、従来より精度の高いモデルが作られていった。
つまり、単なる「太陽光パネルの故障」が宇宙空間の微小物質環境を理解するための科学データへ変わったのである。
冷却水循環の圧力低下
別の日には、冷却水循環系統でわずかな圧力低下が発生した。
ステーション側では、「冷却水圧、基準値より2％低下。」と記録された。
ただちに地上へ送信される。
研究者たちは配管の温度データ、流量センサー、ポンプの回転数を照合した。
「配管そのものに異常は見えない。」
「センサーの温度依存誤差は？」
「可能性があります。」
さらに分析を進めると、低温環境で発生する微細な現象が原因の一つとして浮かび上がった。
配管内に存在する微小な水分や結露由来の粒子が、部分的に凍結する可能性。
センサーそのものの温度変化による測定誤差。
これらを考慮し、
断熱材の追加
センサーの交換
圧力監視ソフトウェアの補正
などの改修案が作成された。
わずか2％の圧力低下が、次世代の冷却システムを改良するための材料となった。
換気システムの異音
さらに別の日。
C班の宇宙飛行士が換気装置から小さな異音を確認した。
「いつもと音が違わないか？」
隣の隊員も耳を澄ます。
「確かに少し高い気がする。」
異常は地上へ送られた。
地上では音響データを解析する。
音の周波数。
振幅。
発生周期。
モーターの回転数。
温度。
電流。
それらを照合すると、モーター内部のベアリングに発生している金属疲労の可能性が浮かび上がった。
さらに無重力環境では、地上とは異なり潤滑油が均一に分布しない可能性も指摘された。
そこで、
新型潤滑剤
改良型ベアリング
宇宙用モーター
が新たに設計される。
最初は単なる「変な音」だった。
しかし、それを見逃さなかったクルーによって、より信頼性の高い宇宙用モーターが誕生することになった。
姿勢制御スラスターの微小漏れ
もっと緊張を生んだのが、姿勢制御スラスターの燃料系統だった。
センサーが、ごくわずかな圧力変化を検知した。
「燃料系統、圧力変動。」
「漏れの可能性を確認。」
クルーは直ちに関連系統を監視し、地上へデータを送信する。
研究者たちは燃料系統の圧力変化を時間軸で解析した。
その結果、
微小なマイクロバブルの混入
バルブ内部の摩耗
開閉時の圧力変化
などが原因候補として挙げられた。
宇宙軍技術局では新型バルブ方式の設計が始まる。
より少ない摩耗。
より高い密閉性。
より正確な圧力制御。
きぼうで発生した小さな異常が、次に製造されるロケットや宇宙船の部品そのものを変えていった。
改善策はすぐ宇宙へ戻される
解析が終了すると、研究者たちは報告書をまとめる。
しかし、ここでも前世とは大きく違っていた。
研究結果を論文にして終わりではない。
「実際に宇宙で使える形にする」
ことが求められた。
改良された部品は、
次の補給船に搭載する
ステーション内で交換する
宇宙飛行士が船外活動で取り付ける
ソフトウェアを更新する
作業手順を変更する
といった形で実装される。
再利用ロケットが高頻度で運用されているため、試作品を宇宙へ送るまでの時間も非常に短い。
地上で設計。
製造。
試験。
ロケットへ搭載。
宇宙へ輸送。
きぼうで実装。
そして再びデータを取得する。
このサイクルが繰り返されていった。
こうして日本の宇宙開発では、独特の高速改善サイクルが形成されていった。
不具合発生
即時ログ作成
地上へデータ送信
帝国大学・宇宙軍による解析
改良案の作成
部品・手順の製造・準備
次回補給便で宇宙へ輸送
きぼうで実装
実際の宇宙環境で再試験
新しいデータを地上へ送信
この流れが繰り返される。
最初は数週間かかっていた改良も、運用経験が積み重なるにつれて短縮されていった。
やがて、「不具合発生」
「即日データ分析」
「数日で改良」
「1～2週間で実装」
という驚異的なサイクルが成立する。
宇宙軍では、この独特の技術改善システムを正式に『きぼう式フィードバックサイクル』と呼ぶようになった。
宇宙で起きた現象をすべてデータとして回収し、地上の研究者が解析し、新しい技術を生み出し、それを再び宇宙へ送り返す。
宇宙そのものを巨大な試験場として利用するシステムだった。
きぼうステーションは、ただ人間が暮らす場所ではなくなっていた。
そこでは毎日、新しい材料が試され、新しい装置が動かされ、新しい生命科学データが生まれ、新しい宇宙環境データが収集され、そして無数の小さな故障までもが技術革新へ変換されていた。
ステーションから送られる膨大なデータは、地上の研究施設を動かし、地上で生まれた新技術は再び宇宙へ送り込まれる。
その循環が止まることはない。
宇宙で発見する。
地上で改良する。
再び宇宙で試す。
日本は、この循環そのものを宇宙開発の新しい標準にしようとしていた。
