April 02, 2015

御免なさい

E304昨日の「仮想通貨(Bitcoin)は、銀河を駆けるか?」は、もちろんエープリルフールのネタである。御免なさい。
でも、エープリルフールのネタとは言え、嘘ははいっていないだが。

ところで、「惑星間通貨 InterPlanetary Coin : IPC」や「恒星間通貨 InterStellar Coin : ISC」を考えていたら、同じような仕組みが地球上でも役に立たないかって思い始めた。それが、「分散通貨 Distributed Coin : DBC」だ。(最初 Regional Coinと考えていたけど、「地域通貨」の意味になるので、ごく限定された地域でしか通用しない通貨のようなイメージなので、やめた)

例えば、山登りを考えよう。携帯電話などの電波の届かないくらいの山奥だ。
そこで、二人の登山者が出会った。一人は水も食料も無くし、もう一人は水と食料を持っている。水と食料の無い登山者は金銭的に裕福で、水と食料を千円で買うことにした。(こう言う場合、人道的には無料で水と食料を分け与えるべきだ・・と言うツッコミはなし。道徳の話をしているのではなく、経済活動の事例なのだ)

従来型通貨、つまり紙幣なら、千円札を渡せば、それで商談成立。めでたしめでたしである。

ところが、Bitcoinが従来型通貨に取って代わってしまうと、この商談は成立しなくなる。前回も話したように Bitcoin は 10分間の間に通信ができるところに居ないと成立しないシステムなので、携帯電話などの電波の届かない山奥では使えないことになる。

前回も書いたが、公式ソフトである Bitcoin Core は、ノートパソコンにもインストできる。たぶん最小限の構成は、Windows 8.1 の 8インチのタブレットPCだろう。実際、私のタブレットPCにもインストしてある。今や 35GB にも膨れ上がったブロックチェーンも含めて、たった 350グラムのタブレットPCで立派に動いている。

ブロックチェーンが 35GB もあるので、iPhoneやAndroidなどのスマホでは無理だが、最低限が私の8インチ タブレットPCで、それ以上のストレージに余裕のあるノートPCなら、Windowsマシンだろうが、MACだろうが、Linuxだろうが、Bitcoin Core を走らせることは可能だ。(スマホでも使える Bitcoin Wallet があるだろう・・と言われそうだが、それらは、SPVクライアントと言い、ブロックチェーンの全てをダウンロードするのではなく、ダイジェストだけをダウンロードしている。全てのブロックチェーンを持っていないため、マイニングなど本来 Bitooin ノードが持つべき機能を全て持ってはいない)

仮に、登山者2人が、2人ともノートパソコンもしくはタブレットPCを持っていて、その2台のPCに Bitcoin Core がインストしてあり、ブロックチェーンもダウンロード済みで、その2台のPCが無線LANであろうが、有線LANであろうが、ネット接続できれば、最低限の環境が整う(無線LANで、2台のPCを接続するのは、意外と簡単で、ちょっと込み入った操作が必要だが、少なくとも Windows 8.1 なら無料でできる)

マイニングの難しさを、2台のコンピュータで平均10分で行えるように調整したら、二人の間での取引はでき、マイニングして、決済することができる。これは、前回、IPCやISCのところで説明した通りだ。

ところが、山を下り、インターネットに接続した途端、2人の間の取引(トランザクション)は消えてしまう。ブロックチェーンは、最も長い物が正当と見なされ、短いブロックチェーンは捨てられてしまうからだ。こでも前回説明した通りだ。

Bitcoin は、ノートPCが2台あれば構成できるシステムなんだが、その2台だけのローカルな環境で決済した取引(トランザクション)は、グローバルな環境に接続した途端、消えてしまうと言う仕組みであることを理解してもらえただろうか?

CVSに対して、Gitが行うように、一旦分離したブランチを再びマージする方法は無い物だろうか?
少なくとも、現状の Bitcoin では、1つの長いブロックチェーンだけしか正当なものと見なさない仕組みなので、ブランチは許されない。

どうやれば、複数のブロックチェーンを分散して、なおかつ正当性を確保することができるのか?
これは一朝一夕で解決するほど簡単な問題ではない。2人の登山者のような短いブロックチェーンの正当性を、如何に担保するかが最大の問題になる。

もし、短いブロックチェーンの正当性を担保できる方法があれば、スマホにも正式なノードを入れることができる。現状のSPVクライアントのようにマイニングができない Wallet ではなく、フルシステムのノードがスマホで動くようになる。

そもそも、何故あんな巨大なブロックチェーンが必要なんだ?
自分の財布に千円札が入っていた場合、その千円札の前の所有者が誰だったのか、さらにその前の所有者が誰だったのか、気にする人が居るだろうか?
巨大なブロックチェーンは、その全てが記録されている。それどころか、自分が持っていも居ない、見たこともない人が、Bitcoin が始まって以来の6年間、誰が何時どう使ったの全ての記録が入っている。

自分に必要な ブロックチェーン だけを切り出せば、コンパクトになるに違いない。スマホで十分に扱える程度の大きさになるだろう。

先ほどの例なら、登山者の2人はノートPCではなく、それぞれ、スマホを持っていれば十分になる。
二人の間での取引は、2台のスマホでマイニングできるだろう。そうすれば、取引完了だ。

もちろん、山を下りた後、二人の間の取引が、それを記録したブロックチェーンが正当であることを担保し、グローバルなブロックチェーンに取り込まれなければならない。それは、「Proof of Work 」や「マイニング=ナンス付きハッシュ」と言ったBitcoinの根幹自体をひっくり返すことになるかもしれない。

このためには、「小集団の取引(トランザクション)を記録した短いブロックチェーンの正当性を如何に担保する」か、それが最大にして、唯一の課題だ。


それを解決することが、「分散通貨 Distributed Coin : DBC」の目標である。

(余談:山奥であろうが、太平洋の真ん中であろうが、人工衛星を使って通信できるようにすれば、現状の Bitcoin の仕組みでも、そのまま使えると言う意見もあるだろう。しかし、そのためには多数の衛星を打ち上げる必要があり、巨額の設備投資が必要になる。そのために必要な衛星は、衛星高度にもよるけど数千基必要であり、衛星とロケットのコストから考えて数千億から数兆円の初期投資が必要になる・・・って、これってGoogleがSpaceXに融資した内容だよね。って言うか、そのものズバリだと私は睨んでいる)

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April 01, 2015

仮想通貨(Bitcoin)は、銀河を駆けるか?

E303これから始めたいなあと思っている事を書く。
仮想通貨だ。つまり、Bitcoinのようなものだ。
『Bitcoinのようなもの』と持って回った言い方をしたのは、Bitcoinのようであっても、Bitcoinそのものではないからだ。

賛否両論あるだろうが、Bitcoinをはじめとする仮想通貨は大きな可能性を秘めている。もちろん、生まれて6年しかたたないBitcoinは、まだまだ未熟なところがあり、プログラム的にも運用上も課題が残っている。現状のBitcoinそのものが未来永劫普及し標準となることは、むしろ最もあり得ない将来像で、多々ある問題点を克服したBitcoinの改良バージョンか、Bitcoinにとって代わる新たな仮想通貨が標準になるか、そのどちらかになりそうな気がする。いずれにしろ、Bitcoinの改良型もしくは、その子孫の仮想通貨が、従来型通貨に代わることは間違いないだろう。

さて、ここからが本題なのだが、Bitcoinの仕組みを調べていくうちに、私が思い描いている将来のシチュエーションでは使えないことが分かった。それは『宇宙での生活』である。

ご存知かも知れないが、Bitcoinの仕組みは、取引(トランザクション)を採掘(マイニング)と言う作業を経て、記録(ブロックチェーン)に追加することで成立する。この時、従来型通貨のように集中的に管理する中央銀行が存在せず、Bitcoinに参加する人々が皆公平に分散的にマイニング作業を共同して行っていることが仮想通貨の大きな特徴である(「共同」と言うより「競争」に近いが)

「採掘(マイニング)」と言うネーミングを使っているので、何やら地面に穴を掘って金の鉱脈を探しているような怪しげな雰囲気がするが、実際はそうではない。約10分間に世界中で行われた取引(トランザクション)を集めて、それに「ナンス付きのハッシュ」を計算しているだけだ。通常の「ハッシュ」は作成するのも簡単だし、それが改竄されていないか検証するのも簡単。それに対し、「ナンス付きのハッシュ」は、作成するのは大変だが、検証するのは簡単になっている。作成するのが大変な「ナンス付きのハッシュ」を使っているのは偽造を防ぐためだ。
世界中のマイニングをしているコンピューターが平均して、10分間で作成できるようにナンスの大きさを変えて、「ナンス付きのハッシュ」の作成難易度を調整している。そして、最も早くマイニングに成功したノードが、報酬として25ビットコイン(1ビットコイン=3万円とすると報酬は75万円となる)が支払われる。この報酬のために、世界中で競い合ってマイニングが行われているのだ。

公式ソフトである Bitcoin Core は、ノートパソコンにもインストできる程度のものであるが、同じソフトが世界中で動いて、それらがネット上で協力しあって、Bitcoin ができている。Bitcoin Core トランザクションの記録であるブロックチェーンの管理を行ったり、送金や受け取り、秘密鍵や公開鍵であるアドレスなどの管理を行う。もちろん、Bitcoin Core でマイニングもできる。まあ、ノートパソコン程度では、計算能力が小さすぎて、報酬を得ることは事実上不可能だろう。だが、可能性はゼロではない。宝くじよりも低い確率だが、ノートパソコンでのマイニングで報酬を得る可能性も全くないわけではない。
良くテレビなどで超大型のコンピューターでマイニングしているところが報道されるが、これは単に Bitcoin Core を入れたパソコンを並べていたり、計算速度の必要な割には単純な処理のハッシュ計算のところだけ特殊なプロセッサを並べて並行計算するシステムに過ぎない。もっとも Bitcoin Core は、ソースコードがオープンなので、マイニングに向いたように改良したプログラムを使っている場合の方が多いだろうが。

取引(トランザクション)は、マイニングされて「ナンス付きのハッシュ」が付き、ブロックチェーンに追加された時点で正式なものになる。つまり、マイニングされるまでは、「仮」の状態であり、マイニングが終わった時点で「正式決済」になるのだ。

ここまでの説明で判ったと思うが、Bitcoin は、 Bitcoin Core もしくは、その改良型のプログラムを走らせた多数のノードが 10分間隔でマイニングを繰り返すことで成立している。つまり、全てのノードは、「10分間」と言う時間より十分短い時間で通信できることを前提にしているのだ。インターネットの通信は、ほとんど光の速度で進む。1秒間に30万キロ進む光の速度から見れば、赤道一周で4万キロの地球など、ものの数ではない。地球の裏側だって、わずか15分の1秒だ。途中で、ルーター間での誤伝送・再送があって遅れても、遅れが数分以内に済めば構わない。要は、10分間よりも短い時間で通信できれば良いのだ。

Bitcoinは、地球の上なら、インターネットに接続できさえすれば、問題ない。
しかし、宇宙ならどうか?

月なら問題はない。光の速度で、1秒は超えるが、往復しても3秒以内だ。10分間には、まだまだ余裕がある。

しかし、他の惑星は?
火星は、地球と近い時には片道4分半、遠い時には21分かかる。
木星なら35分~51分程度。土星なら1時間11分~1時間27分くらいになる。小惑星帯は、火星と木星の間だ。

つまり、最接近した時の火星だけは、何とか往復で8分で10分間よりも短いが、それ以外の時期の火星と、小惑星を含めた ほとんどの惑星は Bitcoin が使えなくなってしまうのだ。そこで、宇宙でも使えるように Bitcoin を改良しようと考えた。

【惑星間通貨 InterPlanetary Coin : IPC】
太陽系内で仮想通貨を使えるように改良する、それが、惑星間通貨 = InterPlanetary Coin(インタープナレタリー・コイン) : IPCだ。

例えば、土星の衛星タイタンとハイペリオンに宇宙基地やコロニーを作ったとしよう。タイタンとハイペリオンが最も離れても光の速度で9秒だ。
従って、タイタンとハイペリオンに、それぞれ幾つか Bitcoin のノードを置いても、その間なら、ちゃんと同期が取れ、Bitcoin が使える。
しかし、それはあくまで土星の衛星同士の間だけでの話だ。この場合、土星衛星系の Bitcoin と 地球の Bitcoin が互いに同期を取ることは無い。現状の Bitcoin の仕組みでは、遠く離れた二つのブロックチェーンを同期することはできない。現状のままでは、地球の方が遥かにノードが多いため、地球のブロックチェーンだけが残り、土星の衛星系の Bitcoin のブロックチェーンは消えてしまうでしょう。

しかし、上手く改良すれば、複数に分散したブロックチェーンを、正しく同期が取れるようになるかもしれない。ここで、「二つに分散したブロックチェーン」と言わず「複数に分散したブロックチェーン」と言ったのは、土星の衛星系だけではなく、木星の衛星ガニメデとエウロパにも宇宙基地やコロニーができるかもしれないからだ。
それどころか、小惑星帯に宇宙基地ができるかもしれない。土星や木星の衛星系と異なり、小惑星は常に同じところに固まっているわけではない。現在、60万以上見つかっている小惑星は、ある時は、数秒で通信できる距離に近づいたかと思えば、ある時は通信に数時間かかる距離まで離れる。

太陽系内に無数にあるノード、それが近づいたり離れたり、その間で分散するブロックチェーンが同期が取れる。それが IPC だ。

Bitcoin のブロックチェーン分散同期させる方法は、まだ思いついていない。しかし、CVSがGitに進化したように、一つの集合が、幾つものブランチに分かれ、再び集め(マージす)れば良い。
Gitの場合でも、分かれたブランチをマージする時にコンフリクト(競合)が問題だ。Gitでは、手動でコンフリクト部分を修正していた。IPC の場合、手動でコンフリクトするわけにはいかないだろう。いかにして、分散したブロックチェーンのコンフリクトを回避するか、それが最大の問題だが、それを克服する。それが IPC を作るプロジェクトの大きな目標である。

【恒星間通貨 InterStellar Coin : ISC】
太陽系内の場合、最も遠い海王星でも地球から最大4時間20分で通信できる。
それに対して、恒星は桁違いに遠い。最も近い近いアルファ・ケンタウリでも4.39光年離れている。

正直に言って、IPC は最悪の場合、Bitcoin のノードを木星や土星の衛星系に置くことをあきらめ、信頼できる人が管理する地球に置いたノードを、タイタンやハイペリオンから、SSHなど暗号化された通信方式でリモートで操作することもできる。この場合、正式な決済が届くまで、土星まで往復の通信時間である3時間待たされることになるが、それさえ我慢すれば、何とかなる。

しかし、恒星間では、そうはいかない。
最も近い恒星でさえ通信に往復9年くらいかかるのでは、正式な決済が終わるまで10年近く待たされては、商取引が干上がってしまう。
何が何でも、アルファ・ケンタウリなどの恒星系にBitcoin のノードを置く必要がある。しかし、Bitcoin の仕組みでは、地球とアルファ・ケンタウリなどの恒星系のブロックチェーンが同期を取ることは無い。
太陽系内より、遥かに通信遅れのある恒星間で、如何に分散したブロックチェーンの同期を取るか。それが ISC の課題であり、目標だ。


未だ、宇宙に出ても、最遠でも月しか行くことができていない人類が、IPC も ISC も必要ないだろう・・・と言われそうだが、そんなことは無い。
我々ロケット団は宇宙進出を目指している。いつ何時、太陽系内いや恒星間に人類が広がっても良いように、今から、IPC と ISC の開発を始めるのだ。

【異知性間通貨 Inter Intelligence Coin : IIC】
IPC や ISC よりも凄いのが、IICだ。「Intelligence」は「SETI : Search for Extra-Terrestrial Intelligence」の「Intelligence」と同じで、異星の知的生命の事だ。いや、「生命」とは限らない。知的な「機械」かも知れない。

Bitcoin など仮想通貨は、暗号理論を使っている。この場合、暗号とは、素数とかべき乗計算など、要は数学の仕組みで作られている。

数学が人類の知性を超えた 宇宙普遍のものであるなら、その数学自体を通貨とした貨幣が作れるだろう。
現状の Bitcoin には、地球の商取引習慣など、数学以外の要素が含まれている。そこで、Bitcoin から数学以外の要素を取り除き、普遍的な数学だけで再構成し、地球外のどんな知的生命体(知的機械も含む)の間で取引に使えるようにする。それが、IIC だ。

ところで、さらっと「数学が人類の知性を超えた 宇宙普遍のもの」と書いたが、本当に「数学は宇宙普遍のもの」であろうか?

このことについては、2014年に出版された「ノイマン・ゲーデル・チューリング」(ISBN978-4-480-01603-4)と言う書籍に、20世紀を代表する3人の天才の考えが書いてある。

簡単に言うと、3人の天才は次のように言っている。
ジョン・フォン・ノイマン:「数学は人間精神の産物であり、人間精神を離れた数学は存在しない」として「数学的厳密性を不動の前提として受け取ることに警告」している。直接的には書いてはいないが、「地球人類以外の知性だと、別の数学が生まれる可能性がある」と言っていると思われる。
クルト・ゲーデル:「数学は人間精神と独立して存在する。しかし、人間の知性・精神は、数学を超越した存在である」。この場合、地球人類以外の知性が数学を作っても、数学は絶対的なので、地球人と同じ数学になる。
アラン・チューリング:「数学は人類に依存しない。それどころか、逆に人間の知性・精神すら数学の範疇で示される」。この場合、やはり地球人類以外の知性が数学を作っても、地球人と同じ数学になる。

つまり、20世紀最高の天才と言われる3人ですら、意見が分かれるのだ。この3人ですら、判らないようなことが、凡人たる私に判るわけがない。とは言え、ここで迷っていると先にすすまないので、とりあえず「数学が宇宙普遍のもの」と言うゲーデルとチューリングが、ノイマンに対して、2対1で勝って正しいと言う前提で話を進めよう。まあ、こう言うものは多数決で、正しいか間違っているか判断するものでは無いことは重々承知してはいるのだが。

恒星間はおろか、太陽系内ですら、自由に航行できない現在の人類からは、異星の知的生命体に会うことなど、夢のまた夢かもしれない。しかし、やはり、IIC を今から準備しておけば、いつ異星人と会うことがあって、共通の貨幣として使うことができるのだ。

いや、人類が恒星間飛行や惑星間飛行ができなくても、異星の知的生命体が向こうから地球にやってくるかもしれない。
その時にこそ、IIC が役に立つのだ。

とは言え、もし万一、クルト・ゲーデルとアラン・チューリングが間違っていて、ジョン・フォン・ノイマンだけが正しかったら、数学は宇宙普遍のものではなく、IIC の異星人との間で使えなくなってしまうのだけどね。

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April 13, 2014

先日参加した学会で思ったこと

E295先日参加した学会で思ったこと。

自分の研究を発表している学生の元気がない。
発表の内容自体が面白くないわけじゃないけど、研究の対象が余りに細かすぎて、全体を見ていないのだ。その研究が最終的に何に使えるか、使えるようにするには、どう改良するかって展望が無い。
「例えば、君に研究ができたら、今まで小惑星までしか行けなかったのが火星に行けるようになる、火星までしか行けなかったのが木星に行けるようになるとか、そう言う風に考えないの?」と聞いたが、そう言ったことは考えても居なかったようだ。

発表セクションの間の休み時間に、やはりJ△×△から学会に参加していたチェアマンが「野田さんが言うのはもっともなんだけど、科研費とか、そう言った予算の選定が問題。『オリジナリティ』を重視しすぎて、将来性を考えたシステマティックな検討がおろそかになっている。逆に基盤的な研究は、本当は重要なんだけど、オリジナリティに欠けると言って選定されない。
J△×△がファンディングするべきなのかもね。『オリジナリティ』よりも将来展望を重視するように選定するとかね。
と言っても、必ずしもJ△×△のロードマップが上手くできているとは言えないけどね。」

追加するとシステマティックな検討と言うのは、例えば木星に行くには、どういう方法があって、それを構成するのにどんな技術の構成で成立するか考える。それを可能な限り現時点の技術で構成して、どうしても足りないところが何処で、それを現時点よりどれだけ改良するかって研究対象を考えるって言うこと。もちろん、場合によっては、現在の技術でも足りるかも知れないが、何処かを改良すると全体が飛躍的に改善されるような要素を研究対象としても良い。
こう言ったシステマティックな検討なしでオリジナリティな研究対象を選んでも、それはオリジナリティとは名ばかりで奇をてらっただけのアイデア倒れなものになってしまう。
その後、つらつら考えたんだけど、仮にJ△×△がファンディングしたとしても、選定過程で多人数の審査員(それも覆面審査員)が意見をそろえて選定すると、結局つまらない結果になってしまいそうだ。
いっそ、私が実名出して、独断と偏見で選んだ方が面白いものが選ばれるんじゃないかな。昔の「ビートたけしのアートバトル」のように。と勝手なことを思ってしまった。と言ってもファンディングする金も無いんだけどね。誰か、賛同してくれないかな・・・

その後、いよいよ私の発表。元々オーガナイザーに「若者が夢を持ているような話をしてくれ」と言われていたので、「小惑星に自己増殖型ロボットを送ろう。自己増殖型ロボットと言っても難しくない。3Dプリンタを思い描けば良い。小惑星で得られる資源を使える3Dプリンタ。その3Dプリンタが更に3Dプリンタを作れれば良い。そうすれば、自己増殖型ロボットになる。特に太陽から遠い小惑星では水が氷の状態で残っているので、氷を溶かして使う3Dプリンタが有望。自己増殖型ロボットができたら、いきなり弾ける。20世代後には100万台の3Dプリンタで小惑星は溢れ、巨大惑星間有人宇宙船を作って、地球に迎えに来てもらえば良い。是非、学生の皆さんは自己増殖型ロボットの研究をして欲しい」って話をした。

発表の後、一人の学生が手を挙げた。
「野田さんの話は面白いのですが、この研究をやりたいと指導教官に言ったら、先生がどんな顔をするか目に浮かびます・・・・・・」

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February 22, 2013

人工衛星のスタイリング

E2750一つ前のブログで、ロフトプラスワンで「格好良い宇宙船」と言うテーマでトーク
すると告知した。ロフトプラスワンでは、「既存の『格好良い』シンボルを集めたスタイリングではなく、次の世代のシンボルとなるような機能の伴ったスタイリングをしたい」と提案した。その提案自体は、比較的受け入れられたのだが、その後の話の流れの中で、山中さんから衝撃的な意見を聞いた。「あまりにもシンプルな外観デザインが科学や技術の進歩を阻んでいる」と言うのだ。

「既存のシンボル」とは、19世紀なら蒸気機関車の煙突、20世紀ではジェット機の翼とか流線型などが典型的な例だ。そう言ったシンボルを本来必要のないものに当てはめて飾り立てるスタイリングに私は否定的だ。19世紀のSF小説に描かれた煙突の付いた宇宙船のイラストが典型的な例だ。既存のシンボルを集めたスタイリングは、必要のない装飾をゴテゴテと飾り立てたものになる、そう思っていた。

これに対し、山中さんが言ったのが、「あまりにもスマートでシンプルなパッケージングが内部の仕組みを隠してしまう。『進んだ科学・技術は魔法と区別がつかない』という言葉があるが、内部構造を隠蔽したデザインは、使う人に取って技術か魔法かの区別をなくしている。その結果、子供たちに科学や技術に対する興味を失わせおり、引いては科学や技術の進歩を阻害している。科学や技術の進歩の停滞には、シンプルなパッケージングの責任もあるかもしれない」である。

E2751スマートでシンプルな外観デザインとは、iPhoneやAndroidなどのスマートフォンが典型的な例だ。それまでのPCや携帯電話から、キーボードやマウス、折り畳み機構を排し、如何にも簡単で使いやすそうと言うイメージを抱かせるデザインだ。しかし、実際には、内部が複雑でなくなったわけではなく、単に単純な形状デザインのケースで内部を隠蔽しているに過ぎない。スマフォに限らず、スマートでシンプルな外観デザインは、中身の複雑・危険・汚いなどを隠蔽する傾向にある。

つまり、「スマートでシンプルな外観デザイン」も一種の「シンボル」だと言うのだ。それは「複雑じゃないよ、危険じゃないよ、汚くないよ」と言う「シンボル」である。私は、「シンボルの寄せ集めのスタイリング」はゴテゴテと飾り立てたものと信じていたので、真逆の「スマートでシンプルな外観デザイン」がシンボルの一種だと気付かされて驚いた。

そこで、私の専門である人工衛星のスタイリングについて、山中さんの意見を反映して考えなおしてみた。

このコンテンツの最初のイラストは、良くある衛星の形だ。面白みのないシンプルな構成・形状は、シンボルをゴテゴテと飾り立てたスタイリングと相反するものだと思っていた。しかし、山中さんの意見を聞いて、このようなシンプルな衛星スタイリングも「シンボル」の一種だと気が付いた。すなわち、内部の複雑な仕組みを隠蔽しているに過ぎないのである。

一般的な衛星の箱型形状は、内部の電子機器などを包むケースの形状だ。山中さんは「パッケージ」と言う言葉を使ったが、それは「ケース」と同等だろう。人工衛星は言わば大きな電子機器だが、電子機器においてケースとは、次の役割がある。

(1) 強度を保つための構造体
(2) 外部からの異物等の侵入・混入・汚染を防ぐ。
(3) 外部とのインタフェース

(1)は電子機器だけだと自分の重さや外部からかかる力に耐えられない場合、これらを支える力のための強度をケースが受け持つと言うもの。
(2)は、主に人間が不用意に触って、ショートさせたり、破損させたりしないようにだ。他にも水分やゴミや風などの侵入を防ぐ。
(3)は、直方体つまり箱形状なら、平らな場所に置いたり、積み重ねたりしやすいと言う意味だ。一般的に電子機器はいろいろな形状の電子部品をプリント基板にハンダ付けしたものやバッテリーなどで、形状は複雑であり平らな場所に置くわけにも積み重ねるわけにもいかない。

さて、上記の(1)〜(3)はあくまで地上での電子機器のケースの役割だが、これらを人工衛星に当てはめると、どうなるだろう。
まず、(1)だが、重力のない宇宙で使う人工衛星の電子機器には、そもそも強度を保つ必要がない。もちろん、ロケットで打ち上げるときの加速などには耐えなければならないが、それにさえ耐えれば、強度的な問題はない。

また、(2)だが、宇宙には電子機器をさわるような人間も居ない(あくまでも無人の人工衛星の場合だが)、水も風もゴミもない。

(3)だが、宇宙空間には平らな場所に置く必要もない。ただ、打ち上げるときには、ロケットの先端にあるフェアリングの内部に人工衛星を収納しなければならない。が、このフェアリングはエンピツサックのような形状である。つまり、先のすぼまった円筒形の内部に衛星を入れるわけだから、箱形状が収納性が良い訳がない。

(1)〜(3)以外に、人工衛星のみでのケースの特徴がある。

(4) 主にスピン衛星の場合、ケースは太陽電池を貼り付けるところ
(5) 放熱面を貼り付けるところ
(6) ケースの外壁がロケットのエンジン音で震えて、内部機器を壊す
(7) メンテナンス時にケースを開ける必要があるので、邪魔

(4)は、スピン衛星が主役だった昔の話、(6)と(7)は役割というより欠点だ。

このように、現時点における人工衛星のケースには、(1)強度を保つための構造体と(5)放熱面を貼り付けるところと言う2つの役割しかない。つまり、強度を保つ構造体と放熱面を貼り付けるところを別に用意すれば、人工衛星にケースは必要ないのだ。

そこで、人工衛星のケースを廃し、内部の仕組みを隠さない衛星スタイリングを考えてみた。それが2枚目のイラストだ。

なお、2枚目のイラストを描く上で内部も考えており、そのためにはある程度の具体性が必要となった。そこで、今回の2枚のイラストは、ある科学衛星をモチーフにしている。ただし、イラスト化する上で単純化したりデフォルメしたりしているので、実在する衛星とは離れた形状になっている。

2枚目のイラストの衛星では、箱型のケースをなくし、その代わり、衛星内部には、カーボンファイバーのパイプを組み合わせた骨組みがあり、打上げ時のロケットの加速度を受ける。この骨組みに通信機やコンピュータ、バッテリーと言った電子機器が直接載っている。特に大きいのは、推進用のヒドラジンが入ったタンクと、衛星の割には大きなホイールが4つ載っている。このように電子機器などを搭載した骨組みの上をベルクロテープ(所謂マジックテープ)で、金色に光る断熱材のシートを貼りつけている。大面積のケース外壁がないため、ロケットエンジンの音で振るえることも少なく、またメンテナンス時もベルクロテープを剥すだけなので、アクセス性が良い。

放熱面は、ケース外壁に貼るのではなく、別途断熱材の外側に銀色の面をむき出しにしている。
太陽電池はパドルに貼りつけて、軌道上では展開している。ロケットに収納する時には、太陽電池を畳むところまでは1枚目のイラストと同じだが、2枚目のイラストでは可能な限り大きな太陽電池面積を取るために、ロケット収納時には斜めに置いた上、フェアリング上部のすぼまった部分にも壁に沿わすように太陽電池を設置している。このため、軌道上では、奇妙なガルウィングのような形状に展開している。
このような奇妙な形状の人工衛星は、汎用的に最適化したものではなく、今回、モチーフに使った科学衛星にのみ特化し、最適化したものである。

今回の2枚のイラストを描いてみて、如何に普段なにも考えずに単純な箱形状の衛星を描いているか、自分でも判った。
1枚目のイラストを描くのは、わずか40分ほどだ。ところが、2枚目のイラストは太陽電池パドルの収納方法や軌道上での展開形状などを考えるのに1週間、イラストを描くだけでも3時間以上かかった。

今回のイラストでは、まだ「格好良い」を追求するほどはデザインを詰めてはいない。しかし、奇妙な太陽電池のパドル形状や内部にある大型のホイールが断熱材越しに形状が判る程度にはなっている。
「なぜ、こんなパドル形状なんだろう? 金色の断熱材の内側にあるものは何だろう?」と見る人が首をかしげてくれれば成功だ。

さて、今回のイラスト、格好良いと思う? 奇妙なだけと思う?
どっちだろう?

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February 02, 2013

告知:マツド・サイエンティスト・ナイト2 ~ART of Spacecraft~

E274また、新宿歌舞伎町の地下で、宇宙を語る。
・場所:ロフトプラスワン
・日時:2月5日 19時30分〜(開場18時30分)
・出演:野田篤司、山中俊治、しきしまふげん、秋の『』
・詳しくは
 ・ ロフトプラスワン2013年2月スケジュール
 ・ ロケットまつり事務局

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September 26, 2012

告知

歌舞伎町の地下で宇宙を語る!「マツド・サイエンティスト・ナイト」9月30日に開催

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August 26, 2012

ペットボトルロケットを飛ばした

E2641昨日、ロケットを打ち上げてきた。と言ってもペットボトルロケット。
近くの比較的大きな公園に行くと、あてにしていた大広場が除染作業で立ち入り禁止に・・・仕方なく同じ公園内の小さめの広場で打上げ。
奇しくも数年前に浅利さんとペットボトルロケットを打ち上げたのと全く同じ場所での打上げとなった。

E2643燃料充填しようと水道を探すが、元々あてにしていたトイレは除染で立入禁止区域の中。
仕方が無いので、飲むために持って行っていた水を入れて、発射準備。
以前打ち上げた時は、段ボール箱の発射台と単なるゴム栓だったが、今回は市販の発射台なので、レバーを引いて打上げタイミングを取れる。
 
 

E26461人でカウントダウンして、デジカメのシャッターボタンと共にレバーを引く。
当たり前だが、発射台の後方に居ると水をかぶる。カメラ的にはベストポジションなのだが。
まあ、真夏だから水かぶっても気にならないけど。
ロケットは予定通り(?)不安定な飛行。
 
 

E2647左の写真は、コンデジの連写モードで撮った時の上の写真の次のコマ。
向こうの方に小さくロケットが真っ逆さまに落ちているのが一応撮れては居る。が、肝心の上昇タイミングを逃している。コンデジの1秒1.2枚の連写では難しい。
最初ワンショットモードだったので、この時は完全にタイミングを逃した。2回目・3回目は連写モードで撮ったのだが、この2枚の写真がやっと。浅利さんのD3Sの1秒11枚連写が羨ましい。

E2645再度打上げたいので、公園内を探すと水飲み場を発見。
しかし、垂直に水が噴射されるタイプの水飲み場なので、ペットボトルに水を入れるのに、9割方が無駄になり、時間がかかった。
3回目の打上げの時は、もう一度公園内を探して普通の水道タイプの手洗い場を見つけて、そこで燃料充填した。

E2642今回のペットボトルロケットは、わざと非対称的に尾翼を配置したのだが、非対称にするだけで何でこんなに見た目不安定になるのかな?
見た目だけじゃなくて飛行も不安定だったのは、目で見て尾翼を調整したからもあるのだが、むしろ重心が後ろ過ぎたためだが。
 
 

E2644結局、今日は3回の打上げ。
まあ、今日の打上げは、打ち上げ場所が適当で人に危険や迷惑がないか、とか燃料充填用の水道があるか、とか駐車場や近くの公共交通機関からの道順確認が目的だったので、予定通りで成功と言えよう。まあ、飛行経路が安定してないのは今後の課題と言うことで・・・・

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July 08, 2012

アルファ・ケンタウリから通信できるか!?

E262アルファ・ケンタウリ・プロキシマは 4.2光年、約40兆キロも離れている。
そこに行くのも大変だが、仮に反物質やら核融合やらの推進ができて、アルファ・ケンタウリに着いたとしても、取得したデータを地球に送ることができなければ、台なしだ。特に無人探査機なら、情報も送ることができなければ、何の役に立たない。

では、アルファ・ケンタウリから通信できるか?
ちょっと真面目に計算してみた。と言っても、私が計算したのではなく、『恒星間飛行研究会』のメンバーで衛星間レーザー通信の専門家の荒木氏に回線計算してもらったのが、この表だ。(恒星間飛行研究会のメンバーらしく、野尻さんの作品に名前が出ていたりするので、探してみると面白いかも)

さて、表を見ると判ると思うが、1000W のレーザー光源を直径10メートルの反射鏡で太陽系に送り、直径20メートルの反射鏡で受信すると言うもの。これで、受信したフォトン1個あたり1ビットとすると、4kbps のデータレートで送信できることになる。

「1000Wのレーザー光源」「直径10メートルの送信用反射鏡」とか「直径20メートルの受信用反射鏡」「1ビットあたりフォトン1個で受信」と、相当無茶なスペックが並んでいるが、それでもデータ伝送できるところに驚いてしまった。受信用の反射鏡を太陽系内の宇宙に浮かべれば、大気伝搬損失は要らないかもしれない。意外と、4kbpsは速いので、「1ビットあたりフォトン1000個で受信」くらいにスペックダウンしても良いかなと思ってしまうくらいだ。
その他のスペックも、かなり無茶だが、反物質や核融合の推進ができる技術レベルまで進歩したら、可能になりそうな気がする。

もっと大きな問題は、アルファ・ケンタウリ星の光が、肝心の通信を邪魔しそうなきがする。受信側でアルファ・ケンタウリ星の光をオカルテーションなどで隠蔽する方法が考えられる。その他、アルファ・ケンタウリ星から太陽系と90度ずらした方向にある程度場所に中継用の衛星を置き、衛星までは電波、衛星から太陽系へはレーザー光で送るという方法もある。これなら、地球から見るとある程度の角度差が出るので、アルファ・ケンタウリ星が邪魔しないかもしれない。

遠い将来のことだけど、こう言うアイデアを考えるのは楽しいねえ。

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June 07, 2012

トラ技ジュニアを見た方に

Trj12031トラ技ジュニア 2012年7・8月号(トランジスタ技術2012年7月号の付録もしくは、全国の高専などにフリーペーパーとして配布されているもの)の「将来は宇宙で仕事? スペース・コロニー、君ならどこに置く?」を読んだ方に・・
記事で紹介したプログラムは、「LagrangianPoint.zip」である。

このプログラムを動かすには、rubyとruby-gnome2が必要だが、Linux や Windows なら、インストールは簡単だ。なお、記事を書いた時点では、プログラムは、ruby の古いバージョンの 1.8 にしか対応していなかったが、上記のプログラムは、最新版の 1.9 にも対応させた。1.8にも対応しているから、インストールする ruby のバージョンは特に気にする必要はない。

rubyとruby-gnome2のインストールの方法は、Linux の場合、Ubunutu を例に示すと、下記のコマンドを実行するだけだ。
$ sudo apt-get install ruby ruby-gnome2
$ ./LagrangianPoint.rb

Windows の場合は、RubyForgeからrubyの最新版をダウンロード、実行してインストール。そして、環境変数のPathに、「C:\Ruby193\bin;」を追加する。
コマンドプロンプトで以下のコマンドを入力する。
>gem install gtk2
>ruby LagrangianPoint.rb

実は、MACの場合の ruby-gnome2 の使い方を知らない。もし、今回のプログラムをMACで実行できたら、やり方を連絡して欲しい。

それでは、プログラムを自由にいじって、遊んで欲しい。

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December 11, 2011

皆既月食をコンデジで撮った

E253これは、昨日の皆既月食を撮ったもの。
ブレているし、ピントも甘いけど、コンデジで撮った上、手持ちなのだから、これだけ撮れれば十分。逆に、これだけ撮れて驚いたくらいだ。
時間的には、ほとんど、皆既月食になった瞬間くらいだ。
いい月夜であった。

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