つくって学ぼう！人工衛星の電源システム

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

　今回は、「つくって学ぼう！人工衛星の電源システム」と題して、人工衛星が活動する上で欠かせない「電源」について、そのしくみを簡単な？電気工作を交えて学びます。講師は金沢大学理工研究域先端宇宙理工学研究センターの莊司泰弘先生です。
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目的：
・多くの人工衛星は太陽電池で発電した電気エネルギーにより稼働している．
・低軌道衛星は，ほとんどの場合地球を94分で1周する間に30分程度地球の影に隠れる．このとき太陽電池による発電はできない．
・そのため，人工衛星は充電池を備える．
・この活動では，実際に太陽電池，充電池（コンデンサ），負荷からなる電子回路を一人一人作成し，太陽電池に光を当てたり遮ったりすることで，負荷の動作状況を確認し，人工衛星の電源システムに対する理解を深めることを目指す
・自分で電子回路を作成することで，電子回路に親しみを持つ
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活動の流れ：
・あいさつ
・分団長のお話
・莊司先生の紹介
・莊司先生から
　・人工衛星のしくみ
　・人工衛星で使われているエネルギー源は？
　・人工衛星の電源制御を、つくって学んでみよう
　　・ブレッドボードについて
　　・IC,抵抗、コンデンサ、ダイオード、発光ダイオードについて
　　・抵抗の帯の色の読み方について
　　・実際に作動させてみよう
　　　・電池で作動させてみよう
　　　・太陽電池を使って、大きなコンデンサ（キャパシタ）に電池を貯めて作動させてみよう。（明るいところから暗いところへ移動して動作を確認しよう）
　　・大学などで作成するキューブサットと今回制作したセットの大きさについて
　　・今後の大学公開講座、ふれてサイエンス、について
・まとめ、おわりのお話（副分団長）
・ふり返りを書こう
・おわりのあいさつ

活動の留意点・安全対策

・莊司先生の工夫
　・予め子ども達が作業しやすいように様々な準備があった。
　　・ブレッドボードにカラー印刷したシートを直接貼り付けることで、差し込む部品を間違えにくい工夫がなされていた。
　　・あらかじめそれぞれの電子パーツを整理してスポンジ台座に差し込んであり、参加者は一つずつ引き抜きながら作業することができた。細かな部品がなくなりにくい工夫がなされていた。
　・内容的にも時間的にも盛りだくさんになりがちなところ、内容を絞り込み、学習・制作を行い、全ての参加者が完成させることができた。

・細いリード線などが刺さることがあるため、注意するよう促した。
・話をよく聞いて、順序よく製作するよう促した。（が、どうしても先走り、あとからうまくできていない箇所を探す参加者もいた）

活動使用教材

・莊司先生が用意した電源制御製作キット
　・ブレッドボード
　・IC　・抵抗　・コンデンサ各種　・ダイオード　・発光ダイオード　・リード線
　・単4電池2本、電池ボックス
　・太陽電池
　・1Uサイズの段ボール箱（一辺10センチ程度）
　・説明用スライド

・はさみ
・両面テープ

活動アイディア＆材料集めの情報・ヒント

・金沢大学先端宇宙理工学研究センター莊司先生の自作教材

参加者からの主な感想

・太陽で充電できてすごかったです。こういうものはつくったことがないのでまたつくってみたいです。
・組み立てるのも楽しかったし、めったに触れられない日光で充電できる充電器を使えて嬉しかったし楽しかったです。僕の装置が直って良かったです。
・人工衛星の電源システムのコードやコンデンサの配置が複雑で難しかったけど、チャンとLEDライトが光ったらすごく達成感があって楽しかったです。
・日光が届かない場所でも充電で動くことがすごいと思った。なぜ充電できるのかを調べて見たい。
・しっかりと向きや入れる場所などに気をつけてつくった。人工衛星のしくみが分かった。太陽に当たっていない場所では、こうなっているんだ！と新しい発見があって面白かった。
・電源システムを作ってみて、複雑だったけどちゃんと意味あることなんだと思いました。ケーブルや色に番号が決まっていることも初めて知りました。差し込む場所を変えたり、抵抗を変えたりすると点滅の速さが変わったり明るさが変わったりするなどするので、家でもやってみたいと思いました。

活動に関する反省点・改善点

・とても面白い製作だったので、是非リーダー分の材料も用意して、皆で製作してみたかった。
・かなり内容を削ったものの、若干時間がオーバーした。少し難しめの製作活動をする際は、活動時間の確保についても考えたい。（勿論タイムマネジメントで納められると良いのですが）
・シート越しに部品を指すための穴を空けていく際、力加減を誤って指に刺してしまった参加者がいた。防止は難しいが、改めて留意させたい。

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