Honda(ホンダ)が宇宙へ?JAXAと研究開発契約を締結!

2023年1月19日、HondaはJAXA(国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構)と研究開発契約を締結したと発表しました。

先日、ソニー・ホンダがアフィーラを発表しましたが、またホンダの技術発展について新たな情報を発表しました。

今回は、ホンダとJAXAの共同研究について解説しますので、ぜひ最後まで読んでください。

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JAXAとHondaが研究開発契約を締結した目的

ホンダの宇宙開発

ホンダはなぜ、JAXAと研究開発契約をしたのかについて解説します。

循環型再生エネルギーシステムの活用

ホンダがJAXAと研究開発契約をした目的は、「循環型再生エネルギーシステム」を使えるようにするためです。

今回発表されたのは、「有人与圧ローバー再生型燃料電池システムの概念検討および機能要素試作」についての契約です。

有人与圧ローバー

「有人与圧ローバー」とは、燃料電子車技術を用い、車両内部を人に適した気圧に保てるようにした宇宙開発のための探査車のことです。

宇宙開発では、地球の気圧と違うため、有人探査をするためには気圧を人間に合わせる必要があります。

そのための月面モビリティが「有人与圧ローバー(rover)」です。

再生型燃料電池システム

「再生型燃料電池システム」とは、以下の2つを合わせたものです。

  • 水を電気分解して「水素」と「酸素」を作る「水電解システム」
  • 水素と酸素から電気を作り出す「燃料電池システム」

ホンダは独自の「高圧水電解システム」を採用しており、「循環型再生エネルギーシステム」と名付けられました。

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2020年11月 JAXAと共同研究協定

ホンダとJAXAの関係は2020年11月に始まりました。

月面探査車両に電力を供給するために、ホンダの「循環型再生エネルギーシステム」について共同開発協定を結んでいたのです。

今回、協定から契約に変わったことで、ホンダはJAXAから委託を受ける形で検討を行い、2023年度末までに試作期「ブレッドボードモデル」を制作します。

ブレッドボードモデルとは

宇宙機の開発には通常、試験用モデルを製作し、実機への開発と進みます。
ブレッドボードモデルはその初期段階の試作機のことです。

ブレッドボードモデル(BBM)

新規開発において、実現性を確認するために制作されるモデルです。

宇宙用の部品ではなく地上の材料を使用します。

このモデルで出た問題を解決すれば、次へ移行します。

エンジニアリングモデル(EM)

ブレッドボードモデルでの問題が解決できたら、詳細設計を行うためのデータを取得するモデルである「エンジニアリングモデル」を制作します。

グランドモデル(GM)

エンジニアリングモデルを改修したモデルのことです。

プロトタイプモデル(PM)

詳細設計後、実機と同一仕様で制作されるモデルのことです。

宇宙より厳しい環境での認定試験(QT)を行います。

フライトモデル(FM)

認定試験に合格したプロトタイプモデルのことで、実際に宇宙に打ち上げられます。

受入試験(AT)と呼ばれる、打ち上げ用としての品質を備えていることを確認される試験を行われます。

軌道環境に模した試験を行います。

プロトフライトモデル(PFM)

認定試験を受けたプロトタイプモデルと受入試験を受けたフライトモデルを兼ね備えたモデルのことです。

プロトフライト試験(PFT)を受け、実機としての品質を担保します。

月面探査の目的

そもそもなぜ月面探査が必要なのか考えたこともない方も多いのではないでしょうか。

ここでは月と月面探査について触れていきます。

月とは、地球の持つ中で最大の衛星です。
太陽系の中でも直径ランキングで5位と好成績をおさめています。

1位ガニメデ(木星:5,262km)
2位タイタン(土星:5,150km)
3位カリスト(木星:4,800km)
4位イオ(木星:3,630km)
5位月(地球:3,474km)

地球上では、古代より月にまつわる様々な文化が形成されてきました。
月に対する憧れは有史以前からあったようです。

月のスペック

長短径3,475.8 km(赤道)
3,471.3 km(極)
直径 (km)3,474.3(平均)
表面積(km^2)38,000,000
質量 (kg)7.347673×10^22
表面重力1.622 m/s^2
(0.165 G)
平均密度(g/cm^3)3.344
地球との相対質量0.01230002
自転周期27日7時間43.193分(恒星月、公転と同期)
29日12時間44.048分(朔望月)
表面温度(K)最低:40
平均:250
最高:396
年齢(億年)46
大気圧(Pa)10^-7(昼)
10^-10(夜)

重量ではなく質量と記載しているのは、地球上の重力加速度が通用しないため、運動方程式ma=Fより、物体の動きにくさで表すしかないためです。

また、質量の大きさは時間の流れに影響するため、長期間での滞在となると懸念事項の一つになる可能性もありますが、カーナビなどのGPSでは一般相対性理論を利用しているため、問題は解決できると思われます。

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宇宙開発競争

冷戦下での月面探査は、ソ連とアメリカの科学的な競争が背景にありました。

しかし、そこで重要な発見が多くなされたことも事実です。

1969年にはアポロ11号により人類が初めて月面着陸に成功しました。

近年の月探査

近年の月探査の主な目的は、月資源の開発です。

中でも水資源は注目されています。

水は水素と酸素に分解でき、これらを冷却して液化したものは、ロケットの燃料として使用できます。
従って、月を拠点として宇宙開発を行う際のエネルギー源となることが記載されています。

そのほかにも、飲み水や酸素の原料など、水は宇宙空間において多くの可能性があります。

大気の少ない月面では、水はすぐに蒸発してしまうものの、クレーター内部の永久影と呼ばれる太陽光が差し込まない一部地域では-190°と温度が低く、水が氷の状態で存在していると考えられています。

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循環型再生エネルギーシステムの活用を検討するにあたっての背景

日本も参加する宇宙開発計画「アルテミス計画」に循環型再生エネルギーシステムの活用が検討されました。

アルテミス計画

「アルテミス計画」とは米国が提案した、2020年代後半に行われる長期にわたる有人月面探査計画のことです。

月面探査だけでなく、火星探査のための有人中継基地「ゲートウェイ(Gateway)」を月周回軌道上に建設することが計画されています。

長期に渡り人間が月で探査、生活するには「月面探査車両を走らせる電力」と、「車両内で人が生活するための電力」が必要となります。

そこで、ホンダの循環型再生エネルギーシステムを活用できないかと白羽の矢が立ちました。

月の自転周期

月の自転周期はおよそ28日ですので14日間の昼と14日間の夜が繰り返します。

14日分の太陽光を14日分の夜のために蓄電しておかなければなりません。

しかし、14日分の蓄電池を月に送るのは輸送コストがかかるため、ホンダの循環型再生エネルギーシステムが注目されたのです。

循環型再生エネルギーシステムの仕組み

ホンダの宇宙開発

循環型再生エネルギーシステムでは、高圧水電解システムと燃料電池システムの組み合わせにより、太陽エネルギーと水から継続的に酸素、水素、電気を製造できます。

特に高圧水電解システムでは通常では必要とされる水素を圧縮するコンプレッサーが不要な上、循環型再生エネルギーシステム自体も蓄電池より質量あたりのエネルギー密度が高いため、コンパクトな設計を実現できるでしょう。

結果として、宇宙への輸送コスト問題の解決に大きく貢献していくことが期待できます。

宇宙開発より先に地球の問題をどうにかするべきじゃないか

当然、このような意見もあります。

現に、EVシフトはインフラ整備、法整備が遅れていたり、自動運転も法整備が整っていないのが現状です。

しかし、宇宙開発は地球でも役立つ可能性を秘めています。

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循環型再生エネルギーシステムのSDGs貢献の可能性

循環型再生エネルギーシステムが作り出すのは電気だけではありません。
水と太陽さえあれば酸素と水素を作ることができます。

酸素は宇宙で活動する人の呼吸用として、水素は月面を離発着する輸送機の燃料としてそれぞれ活用できる可能性が期待できます。

従って、地球上で使用する場合は、地上に降り注ぐ太陽エネルギーと、豊富な水資源を活用して発電する、カーボンニュートラルなエネルギー供給手段にもなりえるのです。

ホンダも「宇宙での活用を目指して循環型再生エネルギーシステムの研究開発を進めるとともに、2050年のカーボンニュートラル実現を目指して、その技術を地上へもフィードバックしていきたいと考えています。」とコメントしているように、地球の環境についても考慮しています。

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まとめ

ホンダとJAXAの研究開発契約には大きな夢があります。

月を拠点にできれば今後の宇宙開発も進展していくでしょう。
火星、木星と今後さらなる発展も期待できます。

確かに地球上の問題点も多いですが、宇宙からのアプローチで解決策が見つかる可能性も十分にあり得るのです。

画像出典:本田技研工業株式会社

参考元:本田技研工業株式会社JAXA|宇宙航空研究開発機構月探査の現在―宇宙資源をめぐる動向―

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