スペースバルーンは宇宙まで行くのですか？

行きません。国際的に「宇宙」とされるのは高度100km（カーマンライン）からで、スペースバルーンが向かうのは30km前後。その3分の1以下です。それでも空は黒く見え、地球の丸みが見え、気圧は地上の約100分の1になります。この領域を『準宇宙（near space）』と呼びます。

どのくらいの高さまで上がれるのですか？

一般的なゴム気球で30〜35km、大型の科学気球なら40km台まで上がります。無人気球の到達高度の世界記録は、JAXA宇宙科学研究所が2013年に記録した53.7kmです。人が気球で到達した最高高度は、2014年のアラン・ユースタスによる41,419mになります。

上がってから戻るまで、どのくらいかかりますか？

ゴム気球の自由飛行なら、上昇に約1.5〜2時間、破裂したあとのパラシュート降下に30分〜1時間で、合計おおむね2〜3時間です。高度を保って飛び続ける設計の気球であれば、数週間から数百日という滞空も可能になります。

何を積めるのですか？

カメラ、気温・気圧・湿度のセンサー、GPS、無線機、試してみたい部品や素材など、さまざまです。小規模なものは1〜数kg、大型の科学気球になると1トンを超えるペイロードを運びます。

気球はそのあとどうなりますか？

ゴム気球は限界までふくらんで破裂し、破片はペイロードと一緒に落ちてきます。落下はパラシュートで減速され、機材はGPSの位置情報をたどって回収します。回収できてはじめて、データも機材も次の飛行に活きるのです。

誰でも飛ばせるのですか？

教育目的の小さな気球は世界各地で学生も飛ばしていますが、空域は航空当局の管理下にあり、国ごとに通報や許可の手続きが必要です。積んでいく無線機も、その国の電波の規則に合っている必要があります。手順さえ踏めば、個人や学校でも十分に手の届く領域です。

スペースバルーンとは？ — 仕組み・歴史・用途をはじめから

02仕組み

どうして浮かび、
どこで止まり、
どうやって帰るの？

特別な装置は、じつは何も使っていません。船が水に浮かぶのと、まったく同じ原理なのです。4つのステップで見ていきましょう。

01 · 浮く

空気より軽いガスを、袋に詰めます

ヘリウムや水素は、空気よりもずっと軽い気体です。袋に詰めると、押しのけた空気の重さのぶんだけ上向きの力が生まれます。これが『浮力』。ヘリウムなら、1立方メートルあたり約1kgを持ち上げる力になります。お風呂でビーチボールを沈めると、ぐいぐい押し返してきますね。あれと同じことが、空気のなかでも起きているのです。

02 · 膨らむ

上がるほど、気球は大きくふくらみます

高く上がるほど、まわりの気圧は下がっていきます。外から押さえつける力が弱くなるので、中のガスはどんどんふくらむのです。地上で直径2〜3mだった気球が、高度30kmでは直径20〜30mにもなります。上がる速さは毎秒5mほど。歩くより少し速いくらいで、意外なほど静かに上がっていきます。

03 · 止まる

割れるか、それとも留まるか

ゴムでできた気球は、ふくらみの限界に達して破裂します。だいたい高度30〜35kmあたりです。これは失敗ではなく、最初からそう決められた終わり方なのです。いっぽう、ふくらみきっても壊れない気球もあります。こちらはまわりの空気と重さが釣り合う高さで水平に飛びはじめ、そこに留まり続けます。この違いが、次の「種類」の話につながっていきます。

04 · 帰る

パラシュートで降ろして、拾いに行きます

気球が割れた瞬間から、パラシュートが効きはじめます。積んだ機材は、ゆっくり減速しながら落ちてきます。位置はGPSと無線で追いかけ、着地したら回収へ。回収できてはじめて、データも機材も次の飛行に活きるのです。じつは、飛ばすことよりも回収のほうが手間のかかる仕事だったりします。

夜明けの滑走路で、ヘリウムを詰めて立ち上がりはじめた科学気球 — ヘリウムを詰めているところ。右に並ぶタンクローリーが、そのヘリウムを運んできた車です。人や車の大きさと見比べてみてください。しかもこれで、まだ膨らみはじめたばかりなのです。 NASA / Sophia Roberts

青空に浮かぶ気球と、その下にぶら下がるパラシュートとペイロード — 飛び立った直後。上から気球、オレンジ色のパラシュート、いちばん下がペイロード（機材）です。この順番でぶら下がったまま、一緒に上がっていきます。 NASA

草地に着地したパラシュートとペイロードを、研究者が回収している — そして、拾いに行きます。着地したペイロードとパラシュートを回収しているところ（スウェーデン・キルナ近郊）。ここまでやって、ようやく1回の飛行が終わります。 NASA

ガスの選択

ヘリウムか、水素か

水素のほうが安く、浮力も約8%大きい気体です。ただし、燃えやすいという性質があります。人が近づく場所や市街地の近くでは、燃えないヘリウムが選ばれます。とはいえヘリウムは価格も供給も変動が大きく、運用のコストを大きく左右する存在です。

He：不燃・高価 / H₂：安価・高浮力・可燃

気球の皮

紙より薄いポリエチレン

大型の科学気球の外皮は、薄いポリエチレンフィルムでできています。厚さは数µmから20µmほど。台所のラップが約10µmですから、それと同じか、もっと薄いのです。軽ければ軽いほど高く上がれるので、薄さがそのまま到達高度になります。

53.7km の記録機のフィルム厚：2.8 µm

04歴史

気球は、人類がはじめて
空へ出た乗り物でした。

気球は、決して新しい技術ではありません。人類が最初に空を飛んだ乗り物であり、成層圏に最初にたどり着いた乗り物でもあるのです。飛行機より120年も早く、ロケットよりずっと早く、気球は人を空へ運んでいました。240年の歩みを、駆け足で見てみましょう。

1786年の銅版画。モンゴルフィエ兄弟の気球を寸法入りで描いた図解 — 1786年に刷られた、モンゴルフィエ兄弟の気球の図解。高さ70ピエ（約23m）、直径46ピエ（約15m）と、寸法まで書き込まれています。下のゴンドラに立っているのが、人類で初めて空を飛んだ二人です。 Library of Congress · public domain

1960年、成層圏のゴンドラから飛び降りる瞬間のジョセフ・キッティンガー — 1960年、高度31,333mのゴンドラから飛び降りるジョセフ・キッティンガー。ゴンドラに据えつけた自動カメラが、この瞬間を撮影しました。足の下に見えているのは、雲です。 U.S. Air Force / Volkmar Wentzel

1783

人類、初めて空を飛ぶ

モンゴルフィエ兄弟の熱気球が、パリで人を乗せて飛びました。ライト兄弟の初飛行より、なんと120年も前のできごとです。

1862

科学観測のはじまり

英国のグレーシャーとコックスウェルが、高度約9kmまで上がりました。気温と気圧を測るための飛行でしたが、二人とも酸素が足りずに意識を失いかけています。高く上がることの危険が、はっきり示された飛行でした。

1931

人類、成層圏に立ち入る

オーギュスト・ピカールが、与圧ゴンドラで15,781mに到達しました。「気密のカプセルに人を入れて運ぶ」というこの発想が、のちの宇宙船へとつながっていきます。

1935

成層圏から、地球を撮る

米国のExplorer II号が22,066mに到達しました。宇宙線を観測し、地球の丸みがわかる写真を持ち帰っています。

1960

高高度からの脱出を、実地で試す

ジョセフ・キッティンガーが、31,333mの気球から飛び降りました（Excelsior III）。高いところから人が生きて戻れるのかを、自分の身体で確かめた飛行です。

1961

有人気球、34,668m

米海軍のStratolab Vが到達しました。当時としては、有人気球の最高高度です。

2002

薄さで、高さを取りにいく

日本の宇宙科学研究所（現JAXA）の超薄膜気球が、53.0kmに到達しました。当時の無人気球の世界記録です。

2012

世界が生中継で見た降下

レッドブル・ストラトス。フェリックス・バウムガルトナーが38,969mから降下し、「成層圏」という言葉が一気に広まりました。

2013

無人気球の世界記録 — 53.7km

JAXAの超薄膜高高度気球（BS13-08）が、厚さ2.8µmのフィルムで53.7kmに到達しました。無人気球の到達高度の世界記録として、いまも破られていません。

2014

人が気球で到達した最高高度 — 41,419m

アラン・ユースタスが到達し、そこから降下しました。2012年との大きな違いは、与圧カプセルではなく宇宙服ひとつで上がったことです。

2013–2021

成層圏から通信を届ける試み

GoogleのLoonです。スーパープレッシャー気球で最長312日という連続滞空を達成しましたが、事業としては成り立たず、2021年に終了しました。技術が成立することと、事業が成立することは別。この教訓は、いまも業界に残っています。

2020年代

国家事業から、民間の事業領域へ

長いあいだ国家の研究プロジェクトのものだった成層圏に、観測・通信・技術実証・観光の民間プレイヤーが入ってきています。Space Pidginも、そのひとつです。

	スペースバルーン	観測ロケット	人工衛星
到達する高さ	30〜50 km	100〜300 km	軌道（300 km〜）
1回のコスト	最も安い	中	最も高い
準備にかかる時間	短い（週〜月）	中（月〜年）	長い（年単位）
実験できる時間	数時間〜数百日	微小重力で数分	数年
機材の回収	できる	一部できる	できない
打上げ時の振動	ほぼない	大きい	大きい
微小重力	ほぼ得られない	数分間	常時
最大の制約	風と天候、空域の許可	射場が要る	上げたら直せない

スペースバルーンとは？

高度30kmって、
どのくらい高いの？