2008 年8 月，日本で初めて「きぼう」を使った科学実験がスタートしました。東京理科大学の研究チー ムは宇宙から送られてくる画像と向き合いながら，遠隔操作で遠く離れた宇宙空間の実験機器を慎重に 動かし，宇宙だけで見られる液体の現象の観察に挑んだのです。

宇宙では理想の結晶ができるだろうか？

今，携帯電話やゲーム機の中には，とても速く 動作する小さなコンピュータが入っています。な かでも，すばらしく速く仕事をこなす部品をつ くるには，原子がきれいに並んだ材料（結晶）を つくり出すことがとても大切です。原子がきれい に並んでいればいるほど，よりよい性能のコン ピュータや携帯電話ができるのです。一方，最初 に手に入る材料（原料）では，原子はでたらめに 並んでいるので，それらをきれいに並び変える必 要があります。そのために，原料をいったん溶か してゆっくりと固め直すことで，原子をきれいに 並べます。しかし，その過程で原料の中にどうし ても熱い部分と冷たい部分ができてしまいます。 地球には重力があるため重さが生じますが，熱い 部分と冷たい部分では比重が違うので重さが異な ります。重いところは下に，軽いところは上に移 動するため，原子は完全にはきれいに並んでくれ ません。そこで無重力状態の宇宙空間なら，もっ ときれいな結晶ができるかもしれないと考えられ ました。そのため，10 年以上前にスペースシャ トルを使って宇宙の無重力状態の中で結晶をつく る実験をしたドイツの科学者がいましたが，無重 力状態でも完全な結晶にはならず，縞模様ができ てしまうことがわかりました。重力だけが原因で はないことがわかったのです。

重力があると確かめられない研究

コップになみなみと水を注いだとき，コップの 縁ふちのところで水が盛り上がったように見えます。 これは「表面張力」によるものです。表面張力 は，高い温度では小さくなり，逆に低い温度では 大きくなるという特徴があります。温度が変わる ことで力の釣り合いが変化し，それが液体全体に 伝わると「マランゴニ対流」と呼ばれる現象が引 き起こされます。これは，地球上でも起きている と考えられますが，重力の影響の方が強い地球で ははっきりとは観察することはできません。 このマランゴニ対流，温度の差が小さいときは 静かなのですが，温度差が大きくなると急に脈を 打つような振しんどう動流へ変化します。これが結晶に縞 模様をつくった力の正体でした。しかし，いった いどのような条件で振動流が起こるのか，重力が 存在する地球でできるのは理論から仮説を立てる ところまで。マランゴニ対流は，2 枚の円状の板 （ディスク）に液体を挟んで「液えきちゅう柱」をつくるこ とにより観察できます。地上では，挟んだ液体が 重力に耐えきれず，観察には不十分な数mm 程 度の液柱しかできません。無重力状態の宇宙空間 なら可能だと考えられましたが，ロケットを使っ て実験を行っても，宇宙での滞在時間が短すぎる ため確認することは不可能でした。

マランゴニ対流を確認する

河村さんたちは，「きぼう」を使ってマランゴ ニ対流を詳細に観察する実験を計画しました。ど んなに小さなアクシデントが起きても，宇宙空間 では地球から対処することができません。河村さ んたちは実験機器の設計に5 年以上かけ，起こ りうるあらゆるトラブル対策のために抜かりなく 準備を進めていきました。ですが，宇宙では何が 起こるかわからないのです。 ですから，ついに60 mm までに伸びた液柱が 画面に映し出されたとき，まずはほっとしたとい う河村さん。学生とチームを組んで，つくばの宇 宙センターから，400 km 上空の宇宙ステーショ ンにある実験装置を操作しました。ときには，液 柱に入った泡を取る作業で終ってしまう日もあり ましたが，液柱を挟んだディスクを温めたり冷や したりして流れの様子を観察し，地球ではできな かった実験を成功させました。河村さんは，学生 たちとともに，新たに生まれた疑問の解明に向け て実験を進めています。他にも，「きぼう」では 植物や筋肉，氷の結晶をテーマにさまざまな研究 が行われています。「きぼう」が遠く離れた宇宙 と大学の研究室をつなげたのです。