material we know and love… graphene. While this material is mostly comprised of air,

私たちがよく知っている素材、グラフェン。この素材はほとんどが空気で構成されていますが

it also boasts graphene-like properties that make it both super strong and electrically

また、グラフェンのような特性を持ち、超高強度で電気的にも優れています。

conductive. This means that the aerogel you're looking at could completely revolutionize

導電性があります。つまり、あなたが見ているエアロゲルは、完全に革命を起こす可能性があるということです。

material sciences—even blazing a trail for in-space manufacturing. Which is why scientists

材料科学の分野では、宇宙での製造にも道を開いています。だからこそ、科学者たちは

are now looking to synthesize this new material on the International Space Station. Because

が、国際宇宙ステーションでこの新素材を合成しようとしています。なぜなら

in the absence of gravity… strange things can happen.

重力のないところでは、不思議なことが起こります。

Microgravity just unlocks a completely new area of material science.

微小重力を利用することで、材料科学の全く新しい分野が切り開かれます。

It's a brand new knob that we've never had

今までにない真新しいノブです。

access to before. You could potentially have new properties. We might uncover new types of underlying physics.

以前にアクセスしたことのある新しい特性が得られる可能性があります。新しいタイプの基礎物理学を発見できるかもしれません。

These scientists are working on an experiment to go onboard the ISS, that if successful,

この科学者たちは、国際宇宙ステーションに搭載するための実験を行っており、成功すれば

could have huge impacts on in-space manufacturing... and future deep space missions.

は、宇宙での製造や将来の深宇宙探査に大きな影響を与える可能性があります。

So what exactly makes graphene aerogel so special? To understand that, we

では、グラフェンエアロゲルが特別な存在である理由は一体何なのか？それを理解するために、私たちは

have to look at its component parts—starting with graphene. Graphene is composed of the

そのためには、グラフェンをはじめとする構成要素に注目する必要があります。グラフェンの構成要素は

element carbon and it's actually just a single atomic layer of carbon in a honeycomb lattice.

元素である炭素は、実際にはハニカム（蜂の巣）状の格子の中に1つの原子層があるだけです。

Graphene is an amazing material because it is strong— stronger than steel. It's also

グラフェンは、鉄よりも強いという素晴らしい素材です。また、グラフェンは

electrically conductive, so carriers can transport within graphene at really fast speeds.

導電性があるため、グラフェン内ではキャリアが非常に高速で移動する。

It has applications in energy storage, like batteries or super capacitors.

電池やスーパーキャパシタのようなエネルギー貯蔵にも応用できます。

There's been a ton of hype around graphene, with many calling it a “wonder material.”

グラフェンは「驚異の素材」と呼ばれ、大々的に宣伝されています。

And after years of R&D, we're just starting to see it leave the lab. But it's not the

そして何年もの研究開発を経て、ようやく研究室からその姿を見ることができるようになりました。しかし、それは

only material getting hype. There's also aerogel. Aerogels are a class of materials

話題になっているのは、この素材だけです。エアロジェルもあります。エアロジェルは、材料の一種である

that can be made out of pretty much anything. Like sculptures can be made out of stone or

殆どのものから作ることができるのです。彫刻のように、石や

clay, and very similarly, aerogels can be made out of these different raw materials.

粘土と同様に、エアロゲルもこれらの異なる原料から作ることができます。

Which opens the door to nearly limitless possibilities. Aerogels are almost completely made out of

無限の可能性を秘めていると言えるでしょう。エアロジェルは、ほとんどの材料が

air. And are considered one of the lightest solid materials ever known. The most popular

空気のことです。そして、これまでに知られている固体材料の中で最も軽いものの一つと考えられています。最も人気があるのは

type of aerogel is silica based. Silica aerogels have been used by NASA in the Stardust mission.

エアロジェルの種類はシリカベースです。シリカ系のエアロゲルは、NASAのスターダスト・ミッションで使用されています。

NASA utilized this material because it was lightweight and also had a porous structure

NASAがこの素材を採用したのは、軽量で多孔質の構造を持っていたからです。

such that they can capture this space dust material.

このスペースダストを捕らえることができるようになっています。

Silica aerogels have also been used as insulation on NASA's Mars rovers... and are even being

シリカエアロゲルは、NASAの火星探査機の断熱材としても使用されており、さらには

used as insulation for thinner, warmer outerwear here on Earth. This material tends to get

地球上では、薄くて暖かいアウターウェアの中綿として使われています。この素材は次のような傾向があります。

the most attention, and sometimes gets mistaken as the one and only aerogel. But aerogels

最も注目され、唯一無二のエアロゲルと勘違いされることもあります。しかし、エアロジェルは

can also be made out of metals, polymers, and of course graphene... which brings us

は、金属やポリマー、そしてもちろんグラフェンからも作ることができます...。

to the XLab. In the XLab—the EXtreme Environment Microsystems Laboratory—we make tiny but

XLabへXLab（エクストリーム環境マイクロシステム研究所）では、小さな、しかし

tough electronics and materials. Like graphene aerogel, which has the super strength and

タフなエレクトロニクスや素材をグラフェンエアロゲルのように、超高強度と

electrical conductivity of graphene, in the form of a light aerogel. There's two main

グラフェンの電気伝導性を、軽いエアロゲルの形で実現。主に2つあります。

steps in creating graphene aerogel. The first is to create the graphene hydrogel. And so,

グラフェンエアロゲルを作るためのステップ。1つ目はグラフェン・ハイドロゲルの作成です。そうして

you start with graphene oxide flakes and you disperse those in an aqueous solution. And

酸化グラフェンのフレークから始めて、それを水溶液に分散させます。そして

then once you have your graphene oxide dispersion, you can load that into a furnace and heat

酸化グラフェンの分散液ができあがったら、それを炉に入れて加熱することができます。

that to about 200 degrees Celsius. And that will form your hydrogel. It's honestly exactly

それを約200℃に加熱します。これでハイドロゲルができあがります。正直なところ、まさに

like making Jell-O where you put in the powder and then you add the hot water and you let

ゼリーを作るように、粉を入れてからお湯を入れて、それを放置する。

it cool and you have a Jell-O. And so, a hydrogel is the graphene Jell-O. And then, the second

それを冷やすとゼリーになります。それで、ハイドロゲルはグラフェンのゼリーなのです。そして、2つ目の

part is taking away the liquid from that and leaving just air in the structure. Making

の部分は、そこから液体を取り除き、構造体の中に空気だけを残します。作り方

a graphene aerogel is special because of its two-dimensional nature.  And so making a graphene

グラフェンエアロゲルは、その2次元的な性質から特別なものです。 そのため、グラフェンを作ることは

aerogel allows us to study the way two-dimensional flakes or a sheet interact with each other

エアロジェルでは、2次元のフレークやシートの相互作用を調べることができる

when we bind them together. And the atomic structure of a material determines its different

束ねたときにはそして、物質の原子構造は、その異なる

properties. Which is why--despite the fact that diamonds, pencil lead, and graphene are

プロパティを使用しています。だからこそ--ダイヤモンドや鉛筆の芯、グラフェンが

all made entirely out of carbon--they each have very different characteristics. And then

これらはすべて炭素でできており、それぞれ全く異なる特徴を持っています。そして

there's gravity. Scientists are eager to solve the mystery of how the structure of graphene aerogels

重力がある。科学者たちは、グラフェンエアロゲルの構造の謎を解くことを切望しています

will behave in microgravity. To find out, Debbie's team is preparing to send a payload

が、微小重力下でどのように振る舞うのか。それを知るために、デビーのチームは、ペイロードを送る準備をしています。

to the ISS with all the necessary components to make graphene aerogel in space -- basically

宇宙でグラフェンエアロゲルを作るために必要なすべての部品をISSに持っていくことができます。

using the same two-step process outlined earlier. The first step, making the hydrogel, is actually

は、先に述べたのと同じ2段階のプロセスで行われます。最初のステップであるハイドロゲルの作成は、実際には

the one we're interested in for the space station. When you're dealing with liquid to

私たちが興味を持っているのは、宇宙ステーション用のものです。液体を扱うときは

solid phase transitions, there are concerns you have to worry about, especially with dispersion

固相転移では、特に分散について気にしなければならない点があります。

with the powder, because gravity is going to pull those down and that creates an anisotropic,

粉末の場合、重力によって粉末が下に引っ張られ、異方性が生じるからです。

or unevenly distributed graphene hydrogel, which then gives you an unevenly distributed

または、不均一に分布したグラフェンハイドロゲルを使用すると、不均一に分布した

graphene aerogel. And that, in turn, affects the properties, so you could have with that

グラフェンエアロゲルです。その結果、特性にも影響が出てくるので、それを利用することで

less electrical connectivity, lower absorption. The International Space Station is, of course,

少ない電気接続、低い吸収率。国際宇宙ステーションはもちろんのこと

in outer space. So gravity's effects are minimized. The flakes are free to float around

は、宇宙空間ではそのため、重力の影響を最小限に抑えることができます。フレークは自由に浮遊している

homogeneously, and when we perform the reduction step in the furnace on the space station,

また、宇宙ステーションの炉で還元を行う際にも、均質な状態であることが求められます。

that will give us a more uniform macro structure. Synthesizing graphene aerogels in a microgravity

これにより、より均一なマクロ構造を得ることができます。微小重力下でのグラフェンエアロゲルの合成

environment is really exciting because it can potentially advance many of our engineering

このような環境は、私たちのエンジニアリングの多くを進歩させる可能性があるため、とてもエキサイティングです。

applications such as the development of batteries, the development of thermally insulating materials,

電池の開発や断熱材の開発など、様々な用途に活用されています。

and also sensor materials. We are currently about one year into the project and so we

そして、センサー素材も。現在、プロジェクトの開始から約1年が経過しているため

are hoping, fingers crossed, to launch our payload within the next year. Once we get

私たちは、来年中にペイロードを打ち上げることを願っています。打ち上げられたら

the payload back, we hope to learn, number one, what is the mesostructure of a microgravity

微小重力環境下でのメソ構造を知ることができると期待しています。

synthesized aerogel? So structurally, what does it look like? Is it different from an

合成されたエアロゲル？では構造的にはどうなのでしょうか？のとは違うのでしょうか？

Earth-based material? We plan on measuring the mechanical properties, the thermal properties

地球由来の素材？私たちは機械的特性や熱的特性を測定する予定です

and the electrical properties of the aerogels and compare the Earth-based properties to

とエアロゲルの電気的特性を比較し、地球上の特性を

the microgravity-based properties. Equipped with this knowledge, if researchers can crack

微小重力下での特性を知ることができます。この知識があれば、研究者が解読すれば

how to manufacture graphene aerogels in microgravity, then the way we explore space could change

微小重力下でグラフェンエアロゲルを製造する方法が開発されれば、宇宙探査の方法が変わるかもしれない。

completely. The idea is to take raw materials, bring it up to the space environment, build

を完全に再現することができます。このアイデアは、原材料を宇宙環境まで持っていき、構築するものです。

what you need, and then deploy it from space. So that's the big vision there. While we're

必要なものがあれば、それを宇宙から展開する。それが大きなビジョンなのです。私たちは

not at that point yet, this graphene aerogel experiment is moving us towards that possible

まだその時点ではありませんが、このグラフェンエアロゲルの実験は、その可能性に向かって進んでいます。

future. So I think some of the first demonstrations and first validations of our work could happen

の未来の姿です。だから、私たちの仕事の最初のデモンストレーションや最初の検証が起こる可能性があると思います。

within the next 5 to 10 years. The thought that a new era of materials science is just

今後5～10年のうちに材料科学の新しい時代が到来しているという思いは

around the corner,  which could in turn herald a new era of human space exploration, is a

有人宇宙開発の新たな時代の幕開けとなることが期待されている

thrilling concept for Debbie and Jessica.

デビーとジェシカのためのスリリングなコンセプト。

It's just cool, it's the new frontier, it's just unexplored, it's

かっこいいし、新境地だし、未踏の地だし、それに

the future. When I take a step back and think about the potential to do these experiments

未来のために。一歩引いて、これらの実験ができる可能性について考えると

in space, it's really fascinating and exciting and I think the people I work with are really excited too. 

宇宙での活動はとても魅力的で刺激的ですし、一緒に働いている人たちも興奮していると思います。