国際宇宙ステーション

宇宙ステーションの中で宇宙飛行士がフワフワと浮いている姿を見ると、地球から遠く離れて重力が全くない場所（無重力）にいるのだと思われがちです。しかし、実はISSが飛んでいる上空400kmにも、地上と比べて約90%もの強い地球の重力が働いています。

では、なぜ宇宙飛行士たちは足をつくことができず浮いているのでしょうか？ その秘密は、終わりなき自由落下にあります。ワイヤーの切れたエレベーターに乗っていると、エレベーターの箱と人間がまったく同じ速度で落下するため、足元が浮き上がるような感覚を覚えますよね。

ISSもまさにこれと同じ状態です。ISSは地球に向かって常に落ち続けていますが、前進する水平スピードがあまりにも速いため、地面にぶつからず地球の丸みに沿って回り続けています。落ちる分だけ地球の丸い表面も遠ざかっていくため、地面に衝突することなく周回軌道を飛び続けられるのです。なお、ごく微量な大気の抵抗で少しずつ高度が下がるため、時々エンジンを噴射して高度を持ち上げています。

地上へ落ちてしまわずに軌道を維持するには、想像を絶する超猛スピードが必要です。ISSは時速約2万8000km（秒速約7.7km）という超高速で飛行しています。これは、東京から大阪までの距離を1分足らずで駆け抜けてしまうほどの驚異的な速さです。

それほど速いため、ISSは約90分で地球を1周します。そのため、滞在する宇宙飛行士たちは、24時間の間に日の出と日の入りをなんと16回も体験することになります。約45分ごとに昼と夜が入れ替わる計算です。

これほど目まぐるしく昼夜が変わると体内時計が狂ってしまいます。そこで飛行士たちは、標準時である協定世界時（UTC）に合わせた厳格なスケジュールで生活しています。就寝時間になると窓のカバーを閉め、室内の照明を落として人工的に「夜」の環境を作り出しているのです。

科学者たちは、宇宙ステーションの環境を完全な無重力ではなく微小重力環境と正確に呼びます。ISSが完全な真空ではなく極微量の大気とぶつかる摩擦や、船内設備の稼働によるかすかな振動によって、ごくわずかな力が残っているためです。

しかし、この微小重力環境こそが地上では不可能な新しい実験を可能にしてくれます。地上では重力のせいで重いものが沈み、温かい流体が上昇する「対流」が起きます。一方、ISSでは重力による偏りがほとんどないため、密度差で沈殿したり混ざり合ったりせず、液滴は表面張力によってきれいな球形になります。

そのおかげで、地上では作れない均一な高機能新素材を精製したり、地上よりも大きくて規則正しく配列した高品質なタンパク質結晶を作ることができます。さらに、微小重力で生物の体がどう変化するかを調べることで、将来人類が月や火星へ向かうために不可欠な長期宇宙探査技術の基盤を築いているのです。