ガレージから宇宙ステーションへ：VoxaのMochii電子顕微鏡は高く飛ぶ

ワシントン州ショアライン — 自宅のガレージでスタートアップ企業を経営するというのは、テクノロジー業界の決まり文句のように聞こえるかもしれないが、Voxa の CEO であるクリス・オウン氏にとっては、日常的なことだ。

普段とは違うのは、オウン氏のガレージと、作業場に改装されたリビングルームに置かれた、パン箱ほどの大きさの電子顕微鏡だ。そのうちの1台は、国際宇宙ステーションに打ち上げられる予定だ。

Voxa社のMochii顕微鏡は、バージニア州沿岸にあるNASAワロップス飛行施設の中部大西洋地域宇宙港から打ち上げられる無人補給ミッションの一環として、ノースロップ・グラマン社のシグナス貨物カプセルに搭載され、軌道に乗せられる予定の科学ペイロードの一つです。（2月11日午前10時13分（太平洋標準時）更新：打ち上げは当初2月9日に予定されていましたが、地上支援装置のトラブルにより打ち上げ数分前に中止されました。再打ち上げは2月14日に予定されています。）

「ペイロード自体が実験なのです」と、オウン氏はショアラインにある自宅でGeekWireに語った。「電子顕微鏡、つまりこれほど小型で使い勝手の良いフォームファクターにこれほど複雑な機器を搭載した機器が宇宙に打ち上げられたのは、史上初です。」

電子顕微鏡は、加速された電子ビームを照射することで、試料の構造をナノメートルスケールでマッピングしたり、試料の元素組成をスポットごとに分析したりします。高価ではあるものの、世界中の研究室で使用されている標準的な装置です。

しかし宇宙ではそうではありません。

今日では、宇宙からのサンプルを電子顕微鏡で分析するためには、地球に持ち帰る必要があります。例えば、2013年の船外活動中にイタリア人宇宙飛行士ルカ・パルミターノ氏の宇宙服に水が溜まり、彼が溺死寸前になった事件では、エンジニアたちが原因究明に努めました。宇宙服から採取したサンプルを顕微鏡で分析した結果、内部のファンポンプセパレーターに微細なアルミニウムケイ酸塩が堆積していることが判明しました。

宇宙ステーションに電子顕微鏡を搭載し、地上の専門家がデータを確認できるよう遠隔アクセスできるようにすれば、こうした調査は効率化されるだろう。また、宇宙ステーションの空気質の監視、生物サンプルの分析、宇宙ステーションで製造された先端材料やタンパク質結晶の現地での品質管理、月や火星の資源の活用など、宇宙科学・工学の新たな領域を切り開く可能性もある。

「これが宇宙で効果的な製品になるとは思ってもみなかったのと同じように、私たちが考えもしなかった新しい用途が出てくることを期待しています」とオウン氏は語った。

電子顕微鏡のフォルクスワーゲン

オウン氏は最初から宇宙に機械を送り込もうと考えていたわけではない。彼が念頭に置いていたのは、もっと現実的な目標、つまり一般向けに小型で安価な電子顕微鏡を作ることだった。「これはいわば、一般大衆向けのフォルクスワーゲンの装置です」とオウン氏は語った。

Voxaの起源を辿るには、10年以上前、オウン氏が高性能電子顕微鏡システムを製造する企業でエンジニア兼機器設計者として働いていた時代に遡る必要があります。当時のハイエンドシステムは、通常100万ドル以上の価格で販売されていました。

「この分野の最先端に携わり、技術の限界に挑戦するのは本当に素晴らしい経験でした」とオウン氏は振り返る。「しかし同時に、年間で売れるのはせいぜい2、3個程度でした。…それは研究室に閉じ込められた技術のままでした。そこで、この技術の一部を取り出して、みんなに提供したらどうなるだろうかと考えました。」

それが、オウン氏が2012年にVoxaを設立するきっかけとなった。最初の製品は、アレン脳科学研究所向けにVoxaが製造した、より安価で高速な透過型電子顕微鏡シリーズだった。「最初はそこから着手し、『これを5000台くらい作って、サーバールームにまとめて一日中脳をスキャンしたらどうなるだろう？』と考えました」とオウン氏は語る。「それで、実際にそういうことをやってみたんです」

時が経つにつれ、Voxaチームは部品をさらに削減・小型化することができ、ついにはすべてがいわゆるブレッドボックスの中に収まるようになりました。作業の多くは、Voxaの本社も兼ねるOwn氏の自宅で行われました。ハードウェアの製造はサプライヤーとの提携によって行われ、その中にはシアトル地域の航空宇宙市場の他の顧客にもサービスを提供している企業も含まれています。

Voxa の走査型電子顕微鏡 (SEM) には、「Mochii」という面白い名前が付けられました。

「もちいは美味しい日本のデザートであると同時に、可愛くて小さくて甘い。まさに私たちの小さなSEMのビジョンを体現しています」とオウン氏は語った。「Titan、Sigma、Quantaといった電子顕微鏡業界の大型製品とは正反対です。これらの製品は特殊な設備を必要とし、数百万ドルもの費用がかかります。」

宇宙とのつながりを作る

宇宙とのつながりは2015年にオウン氏が顕微鏡に関する会議に出席し、NASAの科学者と連絡を取ったときに始まった。

「NASA​​と何度も議論した結果、読み取り機能や元素分析機能といった機能を低地球軌道に搭載することには、非常に大きなメリットがあるということを認識しました」とオウン氏は語った。

Voxa社は、宇宙での使用を目的としたMochii顕微鏡のさらなる開発を支援するため、NASAから総額約46万1000ドルの契約を獲得しました。この装置は昨年6月、NASAが実施した水中研究ミッションで試験運用されました。これにより、飛行可能なMochiiが今週末に打ち上げられる予定のCygnus貨物船に搭載される道が開かれました。

「本当はスペースXと組むつもりだったが、早かったので本当によかった」とオウン氏は語った。

Mochii のもう一つの優れた点はリモート操作機能で、研究者は安全なオンライン接続を介して地球上の研究室から宇宙顕微鏡を操作することができるようになる。

複数の研究者が同時に同じ写真を見て、ポインタや注釈を追加し、それをグループの他のメンバーとリアルタイムで共有できます。

多忙な宇宙飛行士が機械のメンテナンスに費やす時間を最小限に抑えるために、Mochii は、プリンターのインク カートリッジを交換するのと同じくらい簡単に、摩耗した部品を交換できるように設計されています。

Voxaは、Mochii顕微鏡システムを地上のユーザーに1台あたり約6万5000ドルで販売する計画だ。もしこの宇宙飛行用機器が軌道上での試験に合格すれば、Own氏の地元企業にとって全く新しい市場が開拓される可能性がある。

「ISSの微小重力科学と工学にMochiiを利用したい潜在的顧客は、Voxaに連絡してください」とOwn氏は電子メールで述べた。

つまり、Voxa は宇宙ベースの電子顕微鏡をクラウド コンピューティング サービスに変えることを目指しており、そのサーバーはたまたま雲の上の高いところにあるということになる。