無む重量じゅうりょう状態じょうたい

無む重力じゅうりょく状態じょうたい

無む重量じゅうりょう状態じょうたい（むじゅうりょう　じょうたい）とは、万有引力ばんゆういんりょくおよび遠心えんしん力りょくなどの慣性かんせい力りょくが互たがいに打うち消けしあい、それらの合力ごうりょくが0ないしは0とみなしうる程度ていどに小ちいさくなっている状態じょうたい。

概要がいよう

台だいばかりで計はかられるような類るいの重おもさ（すなわち重量じゅうりょう）が0となっている状態じょうたいであることから、無む重量じゅうりょう状態じょうたいと呼よばれる。

類義語るいぎごないしは同義語どうぎごとしての無む重力じゅうりょく（むじゅうりょく）という言葉ことばが用もちいられる。近年きんねんでは、微小びしょう重力じゅうりょくという語かたりも用もちいられる。

無む重量じゅうりょう環境かんきょう下かの特徴とくちょうは、無む対流たいりゅう、無む静せい圧あつ、無む浮力ふりょく、無む沈降ちんこう、無む接触せっしょく浮遊ふゆうなどであり、薬品やくひんや合金ごうきんの製造せいぞうなどにおいて、地表ちひょうのような重力じゅうりょく下したでは実現じつげん不能ふのうな現象げんしょうを観察かんさつ・利用りようできる。

人体じんたいへの影響えいきょう

無む重力じゅうりょく状態じょうたいを経験けいけんする宇宙うちゅう飛行ひこう士しの想像そうぞう図ず (1920年ねん) ｡

まず、体液たいえきの循環じゅんかんが変化へんかする。地上ちじょうでは下半身かはんしんに溜たまっていた水分すいぶんのうち約やく2リットルは、無む重力じゅうりょく状態じょうたいになった数すう分ふん後ごには胸部きょうぶと頭部とうぶに移動いどうする。その体液たいえきが調節ちょうせつ機能きのうによって全身ぜんしんに循環じゅんかんされるため、顔かおがむくみ、首くびと顔かおの血管けっかんが浮うき出でるようになり、鼻はなが詰つまって嗅覚きゅうかくや味覚みかくがなくなる。尿にょうの量りょうが増ふえ、体内たいないで吸収きゅうしゅうされる液体えきたいが減少げんしょうするので、血液けつえきや体液たいえきの量りょうもそれに合あわせて減少げんしょうする。

背せが少すこし（1 - 2センチメートル程度ていど）伸のびることにもなるが、これは脊椎せきついの椎骨ついこつと椎骨ついこつの間あいだにある円盤えんばん状じょうの椎間板ついかんばんが圧迫あっぱくされなくなるためである。

体内たいないで生成せいせいされる赤血球せっけっきゅうの数かずも、大おおきく減少げんしょうする。赤血球せっけっきゅうの減少げんしょうは4日にち以内いないに始はじまり、40 - 60日にちほどで安定あんていする。原因げんいんには二に説せつある。一ひとつは、無む重力じゅうりょく状態じょうたいでは血液けつえき量りょうが減へるため、同時どうじに赤血球せっけっきゅうも減へることになるというもの。もう一ひとつは、血液けつえきが上半身じょうはんしんに移動いどうすることで血液けつえきが多おお過すぎると体からだが勘違かんちがいし、赤血球せっけっきゅうを減へらしてしまうというもの。

長ながい間あいだ、無む重力じゅうりょく状態じょうたい（微少びしょう重力じゅうりょく環境かんきょう）に晒さらされていると、骨ほねが脆もろくなる。これは、骨ほねが圧力あつりょくを受うけるほど太ふとくなり、逆ぎゃくに負荷ふかが減へると細ほそくなってゆくという性質せいしつを持もつためである。さらに、骨ほねが細ほそくなる過程かていで浸出しんしゅつするカルシウムが尿にょうに含ふくまれるようになるので、腎臓じんぞう結石けっせきのリスクも高たかまる。また、カルシウムが不足ふそくすれば骨粗鬆症こつそしょうしょうにもなりやすくなる。無重力むじゅうりょく状態じょうたいでは1か月げつに約やく1パーセントの割合わりあいで骨ほねの質量しつりょうが減少げんしょうするので、10か月げつも過すごせば地上ちじょうで30歳さいから75歳さいまで年としを取とった分ぶんに相当そうとうする骨ほねの無機むき成分せいぶんが失うしなわれる。

骨ほねだけでなく筋肉きんにくにも影響えいきょうが現あらわれる。筋肉きんにくが萎縮いしゅくし、筋肉きんにくの結合けつごう組織そしきも退化たいかする。心臓しんぞうもその例外れいがいではなく、無む重力じゅうりょく環境かんきょう下かでは重力じゅうりょくに抵抗ていこうして血液けつえきを送おくり出だす必要ひつようがなくなり、かつ前述ぜんじゅつの通とおり血液けつえきの量りょうが減少げんしょうするため、自然しぜんと筋肉きんにくへの負荷ふかが弱よわまり、結果けっか的てきに心筋しんきんそのものも弱よわってしまう。なお、このような骨ほねと筋肉きんにくの退化たいかを避さけるため、宇宙うちゅう飛行ひこう士しは日ひに3 - 4時じ間あいだの運動うんどうをする。宇宙うちゅう飛行ひこう士しの古川ふるかわ聡さとしは「宇宙うちゅうは老化ろうかの加速かそくモデルだと実感じっかんした」と語かたった。

睡眠すいみん時じに、姿勢しせいに気きを付つけなければ窒息ちっそくするおそれもある。これは生理学せいりがく的てきな要因よういんによるものではない。単純たんじゅんに無む重力じゅうりょく状態じょうたいでは空気くうきの対流たいりゅうが起おこらないため、呼気こきの二酸化炭素にさんかたんそが顔かおの周まわりに停滞ていたいしやすくなるからである。ただし、これは宇宙船うちゅうせん内うちの空調くうちょうで容易よういに解決かいけつ可能かのうである。また、複数ふくすうの人間にんげんが密室みっしつにいるような状況じょうきょうであれば、感染かんせん症しょうのリスクも高たかまる。特とくに飛沫しぶき感染かんせんのリスクは大おおきい。これは、くしゃみや咳せきによって唾液だえきとともに空気くうき中ちゅうに飛散ひさんする病原びょうげん体たい（細菌さいきんやウイルスなど）が無む重力じゅうりょく状態じょうたいにおいては、少すくなくない量りょうが拡散かくさんしたままの状態じょうたいになるためである。地上ちじょうであればくしゃみなどによる飛沫しぶきは地面じめんに落おちるが、無む重力じゅうりょく状態じょうたいだとその飛沫しぶきは細こまかい霧きり状じょうとなって多おおくは船内せんないの壁かべに付着ふちゃくするうえ、空気くうき中ちゅうに漂ただよう割合わりあいも量りょうも重力じゅうりょく下かと比較ひかくしても高たかく、これを他人たにんが吸すい込こんでしまう可能かのう性せいがある。初期しょきの宇宙うちゅう探査たんさミッションでは、半分はんぶん以上いじょうの宇宙うちゅう飛行ひこう士しが軽度けいどの感染かんせん症しょうに悩なやまされていた（アポロ計画けいかくでは船内せんないの殺菌さっきんが念入ねんいりになったため、感染かんせん症しょうは大おおきく減少げんしょうした）。現在げんざいでは空調くうちょうフィルターの改良かいりょうなどで対応たいおうしている。

理化学研究所りかがくけんきゅうしょや広島大学ひろしまだいがくなどでの多おおくの動物どうぶつ実験じっけんの結果けっか、哺乳類ほにゅうるいについては無重力むじゅうりょく下かで性交せいこうしても受精じゅせいしない可能かのう性せいがあることが判明はんめいした。これにより、宇宙うちゅうステーションはもとより地球ちきゅうより低てい重力じゅうりょくの月つきや火星かせいなどでも子供こどもができにくい可能かのう性せいが指摘してきされており、宇宙うちゅうへの人類じんるいの移住いじゅう構想こうそうへの影響えいきょうも懸念けねんされている。

無む重力じゅうりょく状態じょうたいの再現さいげん

無む重量じゅうりょう状態じょうたいは、スペースシャトルのような宇宙うちゅう機きや宇宙うちゅうステーション内うち、飛行機ひこうきの放物線ほうぶつせん飛行ひこう（パラボリックフライト）によるもの、ドロップチューブや塔とうからの自由じゆう落下らっか、サンプルを回転かいてんさせることにより微小びしょう重力じゅうりょく環境かんきょうを作つくり出だすクリノスタット・ランダム・ポジショニング・マシーンなどにより、人工じんこう的てきに作成さくせいできる。

三井みつい砂川すながわ炭鉱たんこう跡地あとちには炭鉱たんこうの穴あなを利用りようした無む重力じゅうりょく実験じっけん施設しせつが存在そんざいした。

宇宙うちゅう開発かいはつ機関きかん・企業きぎょうに加くわえ、現代げんだいでは航空こうくう会社かいしゃが研究けんきゅう者しゃ向むけのサービスとして無む重量じゅうりょう状態じょうたいを含ふくむ飛行ひこうを請うけ負おうこともあり、フランスのノヴァスペースや日本にっぽんのダイヤモンドエアサービスなどが実験じっけん支援しえんする装置そうちを搭載とうさいした航空機こうくうき（嘔吐おうと彗星すいせい）を飛行ひこうさせている。

地上ちじょうにおける実験じっけんは高額こうがくなため、予算よさんが少すくなかったミネルバでは鉛直えんちょく方向ほうこうの動うごきを水平すいへいな面めん上じょうに置おき換かえることを考かんがえ、摩擦まさつを極力きょくりょく抑おさえた水平面すいへいめんを用もちいた実験じっけん装置そうちによって大おおまかな実験じっけんを終おえた後のち、1回かいに100万まん円えんほどかかる日本にっぽん無む重量じゅうりょう総合そうごう研究所けんきゅうじょの使用しよう料りょうを抑おさえる工夫くふうをしている。

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  トーイングカーに牽引けんいんされているノヴァスペースのA300改造かいぞう機き『ZERO-G』。
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  『ZERO-G』の尾翼びよくに描えがかれた浮うかぶ人間にんげん。
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  『ZERO-G』のキャビン後方こうほうにある実験じっけんスペース。座席ざせきはなく中央ちゅうおうの通路つうろを挟はさんで左右さゆうには等間隔とうかんかくでネットが張はられている。
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  キャビン前方ぜんぽうの様子ようす。前方ぜんぽう向むきに座席ざせきと機器ききが設置せっちされている。
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  ランダム・ポジショニング・マシーン（3Dクリノスタット）

無む重力じゅうりょく状態じょうたいの利用りよう

国際こくさい宇宙うちゅうステーション (ISS) の日本にっぽん実験じっけん棟とう「きぼう」において、宇宙うちゅう航空こうくう研究けんきゅう開発かいはつ機構きこう (JAXA) は微小びしょう重力じゅうりょく状態じょうたいを利用りようした各種かくしゅの研究けんきゅうを行おこなっている。きぼうに搭載とうさいされた静せい電でん浮遊ふゆう炉ろ (ELF) は、静電気せいでんきによって試料しりょうを宙ちゅうに浮うかせ、地上ちじょうでは避さけられない容器ようきからの不純物ふじゅんぶつ混入こんにゅうを防ふせぐことができる。

こうした環境かんきょう・器材きざいは工業こうぎょう材料ざいりょうの開発かいはつだけでなく、創そう薬やくにも寄与きよする。JAXAは企業きぎょうとも協力きょうりょくしており、東京とうきょう大学だいがく発はつバイオベンチャー企業きぎょうペプチドリームの依頼いらいにより、重力じゅうりょくや対流たいりゅうがある環境かんきょう下かでは難むずかしいたんぱく質しつの結晶けっしょう化かなどの実験じっけんを行おこなっている。

無む重力じゅうりょく下かで起おこるその他たの特殊とくしゅな現象げんしょう

地上ちじょうの炎ほのおと無重力むじゅうりょく下かでの炎ほのお

• 炎ほのお - 上昇じょうしょう気流きりゅうができないため、炎ほのおは球形きゅうけいとなる。また、新あたらしい酸素さんそが供給きょうきゅうされにくいためにすぐに消きえてしまう。
• 蜂蜜はちみつの入はいった瓶びん - 開封かいふうしても蓋ぶたと瓶びんが蜂蜜はちみつで繋つながったままとなる。

参考さんこう文献ぶんけん

• フランセス・アッシュクロフト 著しる、矢や羽野はの薫かおる 訳やく『人間にんげんはどこまで耐たえられるのか』河出書房新社かわでしょぼうしんしゃ、2002年ねん。ISBN 4-309-25160-9。 

関連かんれん項目こうもく

• サルコペニア - 進行しんこう性せいおよび全身ぜんしん性せいの骨格こっかく筋すじ量りょうおよび骨格こっかく筋力きんりょくの低下ていかを特徴とくちょうとする症候群しょうこうぐん。当とう環境かんきょう下かでおこるとされる。
• 宇宙うちゅうに行いった動物どうぶつ
• 中性ちゅうせい浮力ふりょく ‐ 宇宙うちゅう飛行ひこう士しの無む重力じゅうりょく環境かんきょう訓練くんれんに使用しようされる。

外部がいぶリンク

• 野口のぐち宇宙うちゅう飛行ひこう士しの宇宙うちゅう暮くらし 014: 水みずで遊あそぼう、野口のぐち宇宙うちゅう飛行ひこう士しの宇宙うちゅう暮くらし 020: 宇宙うちゅうならではの動作どうさ - 無む重量じゅうりょう状態じょうたい下かでの水みずの振ふる舞まいや、人間にんげんの挙動きょどうなどを紹介しょうかいする野口のぐち聡さとし一いち宇宙うちゅう飛行ひこう士しの動画どうが。
• 若田わかた宇宙うちゅう飛行ひこう士しのおもしろ宇宙うちゅう実験じっけん Try Zero-G