探査機“かぐや”が見た月世界

大阪市立科学館研究報告 20, 111 - 114 (2010)
プラネタリウム投影プログラム「探査機“かぐや”が見た月世界」制作報告
＊
石 坂
千 春
概 要
2009年 9月 1日 から11月 29日 まで投 影 した、日 本 の月 周 回 衛 星 「かぐや」の活 躍 を紹 介 するプラネタリ
ウム「探 査 機 “かぐや”が見 た月 世 界 」を企 画 ・制 作 したので報 告 する。「かぐや」は月 を周 回 しながら、精
密 な月 面 探 査 を行 ない、月 の歴 史 についての知 見 を深 めた。「かぐや」の観 測 で最 も印 象 深 いのは、高
解 像 度 テレビカメラによって撮 影 された月 面 映 像 と、レーザ高 度 計 による地 形 の詳 細 図 である。これらを
プラネタリウム投 影 用 の素 材 に加 工 する手 順 について主 に報 告 する。
１ ． はじめに
ラムには映 像と BGM のみが組み込 まれており、解 説は
月 周 回 衛 星 「かぐ や」（SELENE ）は、2007年 9月 14
学 芸 員がライブで行なった。
各パートの内 容と目 的は、次の通りである。
日 にH-ⅡAロケットで打 ち上 げられた、日 本 の無 人 月
探 査 機 である。2009年 6月 11日 未 明に1年 半 の運 用 を
停 止 するまで、「かぐや」は、これまでになく詳 細 な月 の
１）パート 1「イントロダクション」
人 類 は昔 から月 に親 しみ、月 を見 つめてきた。一 方 、
観 測を行なった。
「かぐや」にはハイビジョンカメラ、重 力 測 定 器 、レー
月は手の届かないナゾの多 い天 体でもあった。
ザ高 度 計 、X 線 測 定 器 、粒 子 測 定 器 、磁 場 測 定 器 な
400年 前 、ガリレオ・ガリレイは自 作 の望 遠 鏡 で月 を
ど、さまざまな観 測 機 器 が搭 載されていた。「かぐや」は
観 測 し、月 のクレーターや“海 ”を発 見 した（ガリレオの
アポロ以 来 、最 も詳 細 な観 測 を行 なったミッションであ
月 観 測 から400年となることを記 念 して、2009年は世 界
った[2]。
天 文 年と定められた[1]）。
40年 前 、人 類は初めて月 面 に降り立った。
「かぐや」は月 面 の地 形 を詳 細 に観 測 し、月 の表 側
しかし、今 なお月 には謎 が多 く残 されている。パート
（地 球 側 ）と裏 側 （向 こう側 ）の違 いを明 らかにした。ま
た、重 力 の 強 さが地 球 側 と向 こう側 とで違 うことを明 ら
１では、２つのナゾに注 目 した。
かにした[3]。これらは月 の誕 生 についての諸 説 の中 で、
①月 がいつも 同 じ 面 を 地 球 に向 けて いること（月 の 自
転 周 期と公 転 周 期が一 致 していること）
ジャイアント・インパクト説を支 持する結 果 である。
プラネタリウム「探 査 機 “かぐや”が見 た月 世 界 」では、
②月 が地 球 に対 して衛 星 としては大 きすぎること（半 径
が地 球の約 1/4 もある）
かぐやが撮 影 した貴 重 な映 像 と、探 査 結 果 とを組 み合
これらは何を意 味するのであろうか。
わせて、観 覧 客 が「かぐや」と一 緒 に月 面 旅 行 をし、月
と地 球 の歴 史 、生 命 とのかかわりについて思 いをはせ
２）パート 2「月へ」
るよう演 出した。
月 のナゾを明 らかにするため、人 類 は月 を目 指 した。
２ ． プログラムの
プログラム の 流 れ
2009年 は、アポロ計 画が実 施 されてから、ちょうど40年
「かぐや」は４つのパートに分 け、通 しで流 すことも、そ
目 であった。アポロが明らかにしたことが、新たなナゾを
れぞれのパートを別 々に 投 影 することもできるようにし
呼んだ。
た。投 影 時 間は通 して流すと約 15 分 間 である。プログ
①月 の 石 の 組 成 （同 位 体 比 ）が、地 球 の 石 とよく 似 て
いること
②月が年 3.8ｃｍずつ地 球から遠ざかっていること
*
大 阪 市 立 科 学 館 学 芸 員 ／中 之 島 科 学 研 究 所 研 究 員
http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~ishizaka/
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石坂 千春
これらの謎 を解 明 する手 がかりを得 るため「かぐや」
は月を目 指した。
（１）HD 月 面 映 像をドーム映 像に変 換 する
（２）HD 月 面 映 像をドームマスターの中に貼る
（３）レーザ高 度 計 LALT による地 形 図を月 球 儀にする
３）パート 3「かぐやが見た月 世 界」
「かぐや」が撮 影 した美 しい 月 面 の 映 像 や、地 形 図
３－１．HD 映 像をドーム映 像 に変 換する
を見ながら、月 の成 因について考 察 する。
HDCAM によって撮 影された月 面 映 像を、動 画の前
「かぐや」は、月 の 表 側 （地 球 側 ）と 裏 側 （向 こう 側 ）
面 パノラマ映 像 に変 換 するには、まず平 面 映 像 を仮 想
では地 形 が 全 く 異 なり、重 力 の 分 布 （重 心 の 位 置 ）が
のシリンダーに貼 り、それを仮 想 立 方 体 上 に配 置 され
地 球 の 方 に 1.9km ほ ど ず れ て い る こ と を 明 ら か に し た
た仮 想カメラで４方 向から撮 影する。
[3]。
これらは月 の成 因 について、ジャイアント・インパクト
説を強く示 唆するものである。
①discreet 3ds_max6 を起 動
②「名 前による選 択」→「cylinder01」 を選 択
すなわち、
③「マテリアルエディタ」→ビットマップ 24 ビット→ファイ
①45億 年 ほど前 、火 星 サイズの原 始 惑 星 が原 始 地 球
に 衝 突 し 、飛 び 散 った 物 質 が 集 まっ て 月 の 原 型 が
ル選 択（シーケンスにチェック）→「適 用」
④「シーンをレンダリング」→「ビューポート」→「カメラ選
できた。そのために、月 が衛 星 としては大 きく、月 の
石の成 分が地 球 の石と似ている。
択」→Top, Front, Left, Right
⑤「時 間 出 力」→範 囲（始 点 、終 点）フレームを指 定
②月 は現 在 よりもずっと地 球 に近 いところにあり、地 球
の潮 汐 力 により卵 型 をしていた。月 はいつも同 じ面
⑥「レンダリング出 力」→保 存 ファイル名を指 定
⑦「レンダリング」
を地 球に向けるようになり、じょじょに遠ざかった。
③35億 年 ほど前 、まだ熱く熔 けていた月 の核 が地 球 の
レンダリングが完 了 したら、上 記 で制 作 した４面 の画
方 に寄り、表 側に溶 岩 が流 れ出 て“海”を形 成 した。
像と、背 面 （黒 四 角 でよい）を合 成 し、ドームマスターに
そのた め 月 の 表 側 と 裏 側 の 様 子 が 異 な り 、 重 心 が
変 換する。
地 球 側に寄った。
④全 体 が冷 えて固 まり、25億 年 ほど前 から現 在 と同 じ
姿になった。
①After Effect を起 動
②「素 材 読み込み」→front, top, left, right（シーケン
スにチェック）、back は黒の四 角を指 定
４）パート 4「エンディング」
③「composition duration」を指 定
月 の存 在 は地 球 生 命 の誕 生 とも深 く関 わっている。
④「仕 上がり用 背 景」→2800x2800 solid を指 定
もし月 が無 かったら、地 球 の自 転 は安 定 せず、生 命 が
維 持 できなかったと考えている研 究 者 がいる[4]。また、
月 による潮 の満 ち干 が、生 命 誕 生 の場 を提 供 したとい
ドームマスターを全 天 周 動 画 に変 換 する方 法 は[9]を
参 照されたい。
う説もある[5]。
月 は地 球 生 命 にとって、奇 跡 のような偶 然 の積 み重
ねの象 徴 なのである。
３ ． 映像制 作手 法
投 影に当たっては JAXA が所 有する動 画および静
止 画 データ[6]について、(財 )日 本 宇 宙 フォーラムに使
用 申 請 を行 ない、提 供 を受 けた。また一 部 は、日 本 プ
ラネタリウム協 議 会[7]を通じて JAXA から提 供されたも
のを使 用した。レーザ高 度 計 LALT[8]のデータについ
ては、JAXA 宇 宙 科 学 研 究 所「かぐや」LALT チームよ
り提 供を受けた。
これらの画 像 データを投 影 プログラムに組 み込 むた
め、全 天 周 動 画 システム・バーチャリウムⅡに適 応 する
図 １．３ｄｓ Max 起 動 画 面 。左 上 の窓 が仮 想 シリンダ
画 像 形 式 に 変 換 した。ここ では映 像 制 作 手 法 につい
ー、残りの３つの窓 は各カメラの配 置を示す。
て、特に、下 記３点をまとめる。
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プラネタリウム投影プログラム「探査機“かぐや”が見た月世界」制作報告
３－２．HD 映 像をドームマスターに貼る
⑥「修 正 」→「編 集 可 能 メッシュ」→「モディファイヤ」→
X フォームを指 定→すべてを集 約
HD 映 像 をバーチャリウムでそのまま投 影 することは
できないため、ドームマスターに仮 想 プロジェクタを配
※もしくは、｢ユティリティ｣→「集 約」→「選 択を集 約」
置 し、映 像をはめ込む。
⑦「ファイ ル」→「選 択 を 書 き 出 し」→「x－フ ァ イル」→
「 モ デ ル ・ タ イ プ 」 → Solid(d3) を 指 定 → フ ァ イ ル 名
（.X）
①After Effect を起 動する
②「base」→ 2800x2800 ＋HDTV を指 定
③「Effect」→「Virtual projector」→位 置を指 定
④「レンダリング」
３－３．平 面 図を球 面に貼って.X モデルを作 成する
LALT の長 方 形 画 像（経 度 360°、緯 度 180°）を
球 面 に 貼 り 、バー チ ャリウ ム で 投 影 で きる 月 球 儀 の モ
デル（.X ファイル）を作 成する。
同 じ LALT の平 面 図を白 黒 にしたものを“影”として
指 定することで、地 形 が立 体 的に見えるようにできる。
図３．X モデル作 成 用 ３dsＭａｘ起 動 画 面
こうして作 成 した月 球 儀 モデル（moon.x）を投 影 する
には、次のようなコマンドを発 行する。
＊＊＊＊ ここから ＊＊＊＊
↓
＃背 景に星を配 置
stars on
# objects setting
mn is v:¥shows¥object¥moon.x
mn scale 1
li is light
＃太 陽 光 の設 定
li range 100
li position 100 0 50
scene ambient 30 30 30
＃影の明るさ
# add objects to the scene
+0.5
図 ２．LALT の平 面 図 （上 ）を月 球 儀 （下 ）に変 換 する
scene distant stars
li on
scene add li
月 球 儀 を.X モデルとして製 作 すれば、バーチャリウム
scene add mn
で自 由 に回 転 させることができる
# set viewing parameters
①3dsMax を起 動
②「オブジェクトタイプ」→「球 」→半 径（m）を指 定
+1
③「セグメント」→経 度の分 割 数（解 像 度）を指 定
④「マテリアルエディタ」→「拡 散 反 射 光 」→「ビットマッ
+1
scene attitude 0 35 0
scene intensity 100 dur 2
mn rvelocity 3 0 0
プ」→地 形 平 面 図ファイル（カラー）を指 定
⑤「バンプ」→「ビットマップ」→影 ファイル（白 黒 ）を指
＊＊＊＊ ここまで ＊＊＊＊
定→バンプの量を指 定
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#自 転させる
石坂 千春
４ ． まとめ
[4]Lascar et al. , Nature 361, 615(1993)
本 稿 ではプラネタリウム投 影 プログラム「探 査 機 “か
http://www.imcce.fr/Equipes/ASD/person/Laskar/jxl_
ぐや”が見 た月 世 界 」の制 作 およびその手 法 について
moon.html
[5]D.Deamer, 1999 など
報 告 した。
「かぐや」の投 影 期 間 は2009年 9月 1日 ～11月 29日 、
http://www.ucmp.berkeley.edu/education/events/dea
投 影 回 数 は298回 、観 覧 者 数 は55,951人 であった。ま
mer1.html
た、本 プログラムの投 影 は世 界 天 文 年 2009日 本 委 員
[6]JAXA デジタルアーカイブス http://jda.jaxa.jp/
会 公 認 イベントとして登 録 した。
[7]日 本プラネタリウム協 議 会 http://shin-pla.info/
[8]宇 宙 科 学 研 究 所「かぐや」LALT チーム
参考文 献
http://www.kaguya.jaxa.jp/ja/science/LALT/Lunar_Gl
[１]世 界 天 文 年 2009 日 本 委 員 会
obal_Shape_and_Polar_Topography_j.htm
[9] 石 坂 千 春 大 阪 市 立 科 学 館 研 究 報 告 18、p.105
http://www.astronomy20009.jp/
(2008)
[2] 宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構 JAXA
http://www.jaxa.jp/projects/sat/selene/index_j.html
[3]http://www.jaxa.jp/article/special/kaguya/seika01_j.h
tml
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