はやぶさ２、初号機とは違うのだよ！

前回の記事でお知らせしたはやぶさ２の偉業を称えるため、物理を勉強中の高校生でも分かるよう、その制御技術の凄さを数字を使って説明したいと思います。光速で20分先の宇宙で、こんなことが行われているんだと理解していただければ幸いです。高速じゃありませんよ。


まず基本データから。これは簡単にWikiから拝借しました。

　小惑星リュウグウの質量(M)：　4.5 ×　10¹¹ [kg]

　はやぶさ２の質量(m)：　600　kg

　重力定数(G)：　6.6740831　×　10^-11 [ m³/kg・s²]

さて、万有引力の法則から、はやぶさ２にかかる引力(F)は次のように導かれます。

　F = f(r) = G・M・m / r² [N]

そして、リュウグウからはやぶさ２にかかる重力加速度(a)は重心からの距離(r)の関数になるとします。

　a(r) = F/m = G・M/r² ≒　30/r² [m/s²]

さて、上式で r = 1 [m] とすると、つまり、リュウグウの重心から1m付近では、地球の3倍の重力(3G)ほどの力がかかることがわかります。

これを、距離rの関数としてグラフ化すると次の図のようになります。


図１：リュウグウの重心から距離と重力加速度
　　　※その後補助線の位置と関連箇所を修正しました

リュウグウの直系は700m程度ということなので、仮に着陸地点を重心から300m位離れた表面と仮定すれば、その部分での重力加速度は上グラフより

　a(300) = 0.00033 [m/s²]

つまり、地球の重力加速度の10万分の3.3という極めて低い数値になり、ほとんど浮遊している状態であると考えられます。ですから、「着地」というプロセスそのものに意味がありません。敢えて言うなら「接地」でしょうか？だからこそ、劇団JAXAさんは今回は「タッチダウン」という用語を使用しているのでしょう。


図２：デモCGにおけるはやぶさ２のタッチダウン体勢
　　　https://www.youtube.com/watch?v=OR-vN1xyfF0

なので、はやぶさ２のデモCGにあるような、リュウグウからの重力に引かれて「よいしょ！」と接地するようなシーンは実際にはあり得ないと言えます。重力は殆ど働かないのですから、実際は、マッハ50以上の超高速でリュウグウと並走し、時間をかけて徐々に徐々に近づくしか、方法はないはずです。下手に角度を付けて接地すると、力積作用であっという間に宇宙の彼方へはじき飛ばされてしまいますからね。

デモCGであのように分かり易く表現しているのは、国費100億円以上も掛けた国家プロジェクトですから、一般納税者に分かりやすく説明しなければならない、そのために多少演出を入れた配慮の結果なのでしょう。本当にありがたい心配りで、私も嬉しくて涙が出そうです。

はやぶさ２がリュウグウにはじき飛ばされる理由

はやぶさ２を質量mのパチンコ玉、リュウグウを質量Mのボーリング球に例えて図で説明します。高校生の読者諸君で理系専攻ならば高校物理の「力積」または「運動量保存の法則」でこれを習うはずです。教科書を読みながら考えてみましょう。

なお、速度V,vはベクトル表記です。v_yを充分小さく、すなわちvの角度を充分小さくして接近しないと、パチンコ玉はボーリング球にはじき飛ばされるのが分かると思います。

これを、40分の通信タイムラグをものともせず、直系6mの指定範囲にタッチダウンさせるからこそ神業なのです。


図：パチンコ玉接近中


図：接触後にはじき返されるパチンコ玉
　　接触時に両者同じ力を受けるが、速度変化は軽いパチンコ玉の方が大きい
　　両者マッハ50以上で移動しており、僅かな速度変化も観測には致命的

この議論以前に、どうやってはやぶさ２をマッハ50以上まで加速したのかも謎なのですが、そこは宇宙劇団、あっと驚くウルトラC(神業)を考案したに違いありません。皆で考えてみましょう。

　1.　ISSでブースト用ロケットを組み立てていた
　2.　ガンダムに押してもらった
　3.　そもそもリュウグウに辿り着いてなかった
　4.　その他(　　　　　　　　　　　　　　　)

でも、劇団JAXAのCG担当者さん、これはやり過ぎですよ↓

図３：リュウグウを周回するはやぶさ２

リュウグウからの重力が殆ど働かない中、どうやって周回するんですか？並走するだけでもたいへんなのに、ぐるっと一周だなんて！燃料を使って自力で周回運動しないといけないんですよ？そんな制御を往復通信時間40分、時間の読取り精度は0.1m秒単位以上で本当にやれるんですか？帰りの燃料のこともあるでしょうに。

国民へのサービスに一生懸命なあまり、無理筋な説明をされても恐縮しますし、物理を勉強中の学生さんが勘違いしてもいけません。どうか、過剰な演出は以後控えて頂きますよう、それだけはお願いします。

最後に、宇宙劇団JAXAさん、いつも夢をありがとう。励ましの言葉を私から。

初号機とは違うのだよ、初号機とは！

すみません、ガンダム世代なもので・・・


　*　*　*


えっ？爆薬による金属片発射は何だったのかって？そんなのは私たちを楽しませる冗談だって事くらい、さすがに分かりますよ(笑)　探査ロボットのマスコット然り。


図４：殆ど無重力なのでリュウグウに向かって自然落下しない
　　　射出すればその反動で本体の軌道が変わる


参考図１：瓦礫は浮いてると思うのですが･･まあ、いいか。人類の歴史的偉業を影から支えてくれた映像スタッフを労いに、今度、狸の里を見学に行きたいと思います。劇団本体が世界的な注目を浴びて忙しいでしょうから、お出迎えは不要です。


参考図２：映像制作現場想像イメージ


参考図３：標高約700mの愛知県鳳来山を背景に、手前20m程先にある1m四方の物体がどのように見えるかをシミュレートしてみた。奥に見える鐘楼まで約400mなので、3番目の加工写真はリュウグウの400m上空では大体こう見えると言うこと。本当に着陸したなら、地平は遠くにもっと緩やかな曲率で見えるはず。劇団JAXAさんの提供するCG映像はもちろんとして、1km上空から撮影したとされる写真画像もスケール感がデータと全く異なるのは明らか。そもそも、小惑星を照らす光はどこからやって来てるの？露光を開いたとしたら手前の探査衛星がくっきり写り過ぎ。地表に影も写っていないし。まあ、演出だからどうでもいいのですが。


今年のアカデミー賞最優秀作品賞は、宇宙劇団JAXAさんに獲ってもらいたかったです。あまりにリアルに作り込み過ぎたのが仇となりましたかね？本気で学術映像だと思ってしまった方々が多いようです。


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管理人　日月土

祝！はやぶさ２小惑星着陸

今朝、遅い朝食をとっている時に、速報で「はやぶさ２、小惑星リュウグウに着陸」のニュースが入りました。劇団JAXAの皆様、世界的に電力不安定が懸念される中、取り合えず目的が達成できておめでとうございます。


図１：喜びのスタッフ
｢はやぶさ２｣タッチダウン運用ライブ配信より
https://www.youtube.com/watch?v=rYkJoKs33oo


図２：神業の制御
「はやぶさ２」説明動画より

それにしても、3億4千万キロかなた、光速で片道20分、往復で40分もかかる通信速度で衛星を6mの着陸範囲を収めるとは、まさに神業です。どんなテクニックを使えばそんなことができるのか、改めてお話を伺いたいです。

なぜなら、JAXAのホームページにはリュウグウの公転速度が記述されておらず、仕方ないので、小惑星帯の移動速度範囲を調べたら

　17km/s ～ 25km/s

とありました。速度に幅があるのは太陽からの距離に依存するからということになっています。これって、音速に例えるなら

　マッハ50～マッハ73

の超高速で宇宙空間を移動していることになります。仮にリュウグウの移動速度をマッハ50とすると、１往復通信40分の間に、リュウグウは40,000km以上も(地球3個分以上)その位置を変えてしまうことになります。これは、1秒処理が遅れると距離にして17kmもの誤差が生じる計算となります。すると、針の穴着陸の為には最低でも0.1ミリ秒単位、ストップウォッチ以上の時間制御が要求されることが分かります。

つまり、制御スタッフは20分前のリュウグウの位置データを見て、その40分後の正確な位置を高精度で予測制御しなければならないのですから、これが如何に神業なのかが分かります。物理的には、まずはやぶさ２をリュウグウと平行に等速楕円運動させ、見失わないよう、徐々に接近させる操作が要求されます。ちょっとでも軌道を誤れば、リュウグウはあっという間に視界から遠ざかってしまうはずですから。

こんなことは、地上からの制御だけでは絶対に不可能でしょう。おそらく、はやぶさ２の本体に優れた自律制御システムが内蔵されていたからこそ、今回の偉業が達成できたのだと思います。どうやってリュウグウの速度まで加速したのか、どうやって平行楕円軌道に乗せたのか、どうやって、見失うことなくリュウグウに接近させたのか、お話をお聞きしたいことは山ほどあるのですが、とりあえずそういう風に理解しておくことにします。

おせっかいかもしれませんが、この制御のもの凄さを理解してもらうために、リュウグウの公転速度をホームページにしっかり記述されるのがよろしいかと思います。

並々ならぬ努力を重ねた劇団JAXAの皆様には、私から次の画像をお祝い代わりにお送りします。私も皆さんの、一般国民になかなか理解されない、目に見えぬ努力を見守っている一人であることをご理解ください。


図３：着陸前日(21日)に北海道胆振地方で起きた震度6弱の地震(×印は震源)


図４：前図白線の意味
　　　函館市街地に線を引く訳にいかないのです


図５：そういえば、北海道新幹線H5系、これも「はやぶさ」でしたね


図６：25日はアカデミー賞、受賞者が手にするのはオスカー(小惑星)像
　　　女優のジェーン・フォンダさんは主観で選びました


図７：(追加画像)ヒントが欲しいというリクエストにお応えして掲載


図８：(追加画像)ガンダムにより押戻される小惑星

知人より示されたはやぶさ２の加速方法。物理法則的にスイング・バイ方式では絶対に加速(＝正確には速度ベクトルの絶対値の増加)はできないので、案外これが正しいのかも。問題はどうやってガンダムを宇宙空間に配置したかです。ISSで密かに作っていたのか？

関連記事：
　(真)ブログ「補足－北海道全域停電」


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管理人　日月土

宇宙開発の未来－宇宙飛行士は生還できない

打ち上げに失敗したソユーズロケットの件で、前回の記事ではロイター配信の以下の画像をご紹介いたしました。

　
　　写真１：脱出カプセルと救助隊

前にお伝えしたように、脱出したとされてる搭乗員がそもそも乗船してないのは分かりきっているのですが、ここでは搭乗員がホントに乗っていたとしたら何が起きるのか、高校物理の知識を使って分析してみましょう。

■前提条件
　ロッケットは地表に対し少し傾斜して飛んでいるようですが、ここでは鉛直方向に飛んだと仮定して計算します。また、空気抵抗は重要な計算要素ですが、とりあえずそれは無視することにします。あくまでも概要をざっくり掴むことを目的としますので、個々の補正については読者様で独自に行ってみてください。また重力加速度gは9.8m/s²とします。

■カプセル脱出時の速度と高度の計算
　関連サイトなどを参考にしたところ、一般に搭乗員にかかるGは4G以下になるように設計されているといいます。そこで、ここでは打ち上げからカプセル離脱まで、一様に3.5Gの力が搭乗員にかかり続けていたと仮定します。

　搭乗員には既に重力の1Gが掛かっていますから、プラス2.5Gをロケットの上昇加速度とみなします。メディアによると打ち上げから114秒後に脱出とありますので次の条件が揃います。

　　上昇加速度 α：　2.5 × 9.8 (m/s²)
　　上昇時間 t ： 114 (s)

　以上より、脱出時のロケットの速度vは物理公式( v = αt )より
　　2.5 ×9.8×114= 2793 (m/s) ≒ 2.8(km/s)　　　　　(1)

となります。これは地表の音速でおおよそマッハ8.2に該当します。

次に脱出時の高度hを計算します。これも物理公式から

　　0.5×2.5×9.8 × 114²＝　159201(m)≒160 (km)　　　　　(2)

となります。ただ、傾斜角も加速度の変化も考えていないとはいえ、160kmも上昇するかなぁ？とは思いますが、取り合えずこれで計算を進めます。

■脱出カプセルは上昇し続ける
　ここからがとても大事なのですが、カプセルを普通に切り離しても、そのまま落下することはありません。なぜなら、カプセルはそれまで鉛直方向への加速度運動を行っており、慣性力が働いているからです。写真を見たところ、推力発生装置も無いようですから、ここから、脱出カプセルは初速度(1)の投げ上げ運動へと移ります。

　
　図１：脱出カプセルの実際の軌道（BBC提供の画像を独自に加工)

初速v₀の投げ上げ運動の最高到達点hは、公式で求められます。計算すると

　　2800² / (2 × 9.8) = 400000(m) = 400(km)　　　　　(3)

となり、カプセル離脱後も、それまでの上昇分よりさらに高く上昇を続けるのです。離脱地点の高度に離脱後の上昇高度を加えると、

　　160 + 400 = 560(km)

と計算され、これはISS(国際宇宙ステーション)の最大高度と言われている470kmよりも高い地点となります。この計算結果に必ずしも正確性はありませんが、脱出カプセルはそこから地上に降下を始める訳ではなく、宇宙空間に向かって一旦放り出されることは理解してください。そして、脱出高度よりもはるかに高い位置から地表に向かって落下するのです。果たしてこれが安全な脱出方法といえるのかは甚だ疑問です。

■脱出カプセルは1000℃に燃える
　脱出カプセルは推力制御を持たないと考えられますから、最高点に達した後は自由落下運動となります。着陸カプセルのパラシュートを開くタイミングについて詳しい史料が見つからないので、やはり本当かなぁ？とは思いつつも、ある程度大気がある1~2万メートル(高度10-20km)を開傘のタイミングと仮定します。高度20kmでのカプセルの落下速度vは、その高度差をhとすると、物理公式より

　　= 3313(m/s) = 3.3(km/s)

これは、マッハ9.7という猛烈なスピードです。ここでカプセルの表面温度が何度になるか、JAXAの資料と見比べます。なお、最高到達点からここまでの落下時間は5分半と計算されます。

　
　　図２：速度と飛行高度による表面温度関係グラフ(JAXA提供資料を基に作図)
　　http://iss.jaxa.jp/iss_faq/go_space/step_5.html

このグラフに従うと、カプセルの表面温度は2000K(約1700℃)にまで上昇します。実際には打ち上げ角や空気抵抗などの影響から、そこまでスピードは出ないと思われるので、グラフには赤枠で予想範囲を設定しました。それでも、おおよそ1000℃前後の表面温度になるのは確実かと思います。

■搭乗員は焼け死に、救助隊は近づけない
脱出カプセルが数分間かけて1000℃超の高温に到達したとき、何が起こるか考えます。写真１を見る限り、カプセルの表面はセラミックなどの耐熱加工を施しているようには見られません。また、搭乗員を防御する特別厚い断熱加工もなさそうです。よって熱により、次のような現象が実際には起こるはずです。

　・表面金属部の変形、変色
　・電子機器類の破損・溶解
　・高熱による搭乗員の死亡

そもそも、こんな高熱に曝されて、パラシュート降下装置が正常に機能するのかも怪しいですし、ハッチが変形せず開いたり、着陸直後、まだ高温であろう金属製筐体に救助隊が近づけることの方がおかしいのです。そう言えば、写真に写っているパラシュート、なんだか後からそこに置いただけのようにも見えます。でも、一番おかしいのは、搭乗員2人がこの超過酷な環境下で無事に生存していること、それもすこぶる元気そうにです(写真2)。あなたたち、最初から乗ってないでしょ？

　
　　写真２：事故後の2名の搭乗員(AFP) 顔色いいですね

■着陸条件は全てのロケットで同じ
　実は最後に自由落下で降下するのは、スペースシャトルなどの有翼機を除けばどれも同じです。突入角度をいくら変えようが、自由落下は自由落下であり、どの着陸カプセルも1500℃前後の温度に耐えなければならないのは、昔も今も同じです。

ですから、以下写真３のようなアポロ11号搭乗員の帰還など有り得ないと考えられるのです。
　
　　写真3:アポロ11号の着水

もしこれが現実にあったというなら、NASAもJAXAも、1500℃の高熱から中の搭乗員と電子機器、写真3のようなゴム・プラスチック素材を守る断熱構造について語らないとおかしいのです。1000℃以上の熱に包まれた物体の中央部が高々40~50℃程度の生命が存在可能な空間であるとは考えにくく、あるとすれば、熱伝導のない真空の壁を設けて、その内側に全てを収納するくらいしか考え付きません。そのような機体表面とまったく非接触な構造があるというなら、ぜひ見てみたいものです。

それは、セラミックパネルを敷き詰めたスペースシャトルでも同じです。翼が意味を成すのは大気の濃い地表近くのみであり、高高度では他の着陸カプセルと条件は変わりません。シャトルの表面素材がどんなに耐熱性があっても、その熱を内側に伝えてしまってはなんの意味もありませんし、熱に包まれている以上、冷却システムで放熱することもできません。その意味では有翼のスペースシャトルでさえ、宇宙からの無事の帰還が怪しいと言えます。

写真４：1986年、123便事件の翌年、上昇中に空中爆発を起こしたチャレンジャー号と乗組員。当然だが全員生存しており、戸籍を捨て、名前を変えて組織専属の研究者となった。123便事件で死亡とされた大阪大学の塚原仲晃教授も同じ手法で地下組織専属研究者となった。123便事件の死亡者名簿には同様の人物が何人もおり、近々その内の誰かにお目にかかれるだろうと思う。塚原教授の現在については元東大名誉教授、現東洋大学教授の坂村健氏がよくご存知であろう。

もしかしたら、最先端科学芸者を抱える宇宙劇団JAXAさん、親分のスペースシアターNASAさんだったら、あっと驚くような断熱マジックがあるのかもしれません。ぜひ、素直な観客でない私に懇切丁寧な説明をいただけるとありがたいです。

　*　*　*

これまで、映像資料を基に月面着陸があったかないかでずいぶん議論が続いてきましたが、それ以前に人が宇宙空間に行けて無事に帰ってこれるものなのか、そこを議論するのも忘れてはならないと思います。私の見立てとしては、行くにはいけるかもしれない、でも長期滞在はできないし、今の技術では自由落下方式ではまず生きて帰れない、そう判断します。よって、アポロ計画そのものが実在しないし、スペースシャトル計画も無かったのでしょう。ISS(国際宇宙ステーション)に至っては、何をか言わんやです。

宇宙開発初期の動物実験として「宇宙に行った動物」(Wikipedia)というのもありますが、人であり、おそらく最初で最後の宇宙飛行士と思われるガガーリンさんを含めて、打ち上げ式ロケットと自由落下方式による宇宙旅行から無事に生還した命は、これまで一つもないだろうなと私は予想します。

今回はあくまでも机上の大雑把な計算による推察なので、読者様はあまり納得されておられないかと思います。実は私も、数字のこね繰り回しだけではやはり釈然としない違和感を覚えます。そこで次回は、宇宙で生命活動が困難である決定的な理由をお知らせしたいと予定しております。

※(真)ブロクに補足記事あります

　・「宇宙劇団JAXA－講演会情報」
　　20日、山口に宇宙飛行士がやってきます！
　・「前略、宇宙劇団JAXA様へ」
　　18日、なんと宇宙劇団さんが私の為に特別公演を開催してくれました

一旦記事を書き上げて、計算結果に対する違和感について考えていました。それは、計算結果における現実感の無さといってよいかもしれません。そして、この感覚は大型旅客機が空を飛ぶあの違和感と同じものであることに気付きました。大型旅客機の飛行が航空力学ではけして説明できないように、現実のロケットも一般物理学で扱えない"何か"を元にして飛行しているのではないか？そう考えると非常に腑に落ちます。

この領域まで思考が至ると、いよいよ、"重力"というものの正体が気になります。もしかすると、私たちはニュートンの万有引力の発見以来、実は大きな科学認識上の過ちを犯してきた可能性があります。いや、むしろニュートンは真の科学知識を有する集団から派遣された、擬似科学を広めるための使者だったかもしれません。このブログの新しいカテゴリー「科学という宗教神話」では、現代科学の誤謬についても触れて行きたいと考えています。

その知見を基にしてこそ、航空機やロケットの飛行原理、長崎・広島の原爆の秘密、そして日本の重力異常帯で123便に何が起きたのかが説明できると思われるのです

　※日本の重力異常帯 → 「改めて問う、横田空域とは何なのか？」

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管理人　日月土

宇宙開発の未来－ロシアと米国の決断

気になる報道があったのでご紹介します。いよいよ、ロシア、米国の両政府が、現在の詐欺的宇宙開発、温暖化詐欺に対し目に見える形で抗議の声を上げ始めたようです。宇宙劇団JAXAはもとより、スペースシアターNASAはいつまで持ち堪えることができるでしょうか。

ロシア
2018年10月11日 23:53

ロシアのソユーズ宇宙船が打ち上げを失敗したしたことを受け、ロシアで有人宇宙飛行が中断される。関係筋が１１日に明らかにした。

スプートニク日本

ロシア国営宇宙企業ロスコスモスは原因究明に向け、特別調査チームを設置する。ロスコスモスのロゴジンＣＥＯがツイッターで伝えた。

「ソユーズＦＧの事故原因究明のため、私の決定によって国家委員会が形成された。すでに作業に取り掛かっている。遠隔測定が調査されている。救出部隊は事故発生１秒目から働いている。ソユーズＭＳ宇宙船の緊急救助システムは通常通り作動。乗員は救助された。」

ロスコスモスは近いうちにこの事故に関する記者会見を準備する。

先に伝えられたところ、国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の次期長期滞在飛行士らを載せた「ソユーズＭＳ－１０」の運搬ロケットに事故が発生した。「ロスコスモス」のサイトで発射の模様を生中継していた司会者が明らかにした。乗っていたのはＩＳＳ５７／５８のメンバーであるロシア人のアレクセイ・オフチニン、米国人のニック・ヘイグ両宇宙飛行士。ロゴジンＣＥＯは、ソユーズの乗組員は全員無事に着陸した。

引用元：スプートニク日本　https://jp.sputniknews.com/russia/201810115448810/

　
　俳優のみなさん、ご苦労様なことです
　引用元：ロイター　https://www.bbc.com/japanese/45832523

この報道の意味がおわかりでしょうか。アポロ計画以来、世界を騙し続けてきた有人宇宙飛行計画から米国もロシアも脱退するという意味です。以下のロジックです。

　ロシア人・米国人宇宙飛行士がカプセルで脱出　
　　　　　　　　↓
　　偽宇宙開発計画からの両国の離脱表明

1961年に最初の有人宇宙飛行を行ったロシアのガガーリン以降、宇宙飛行を行った人はおそらく誰もいません。今回の事故も、カプセルで脱出とありますが、初めから乗船していないのは確実です。いつもと違うのは、わざわざ「脱出した」と表明したことです。

　
　スタジオ内の金井さんのそっくりさん
　168日も宇宙空間にいたら100%死亡です

じゃあ、この人たち↑は、あの宇宙会見は何だったんだ？と思われるのが当然でしょう。そのカラクリについても今後説明をします。

少なくとも今言えるのは、地表を離れて生命活動を長期維持することは極めて困難だということです。宇宙戦艦ヤマトの乗組員はイスカンダルに到達する前、いやガミラス艦隊と最初に遭遇する前に全員死亡が確実ということです。残念ながら、ガンダムも宇宙兄弟も活動中に全員死亡で確定です。

古くは竹取物語などより語られてきた天空への憧れは、今なお創作の域を離れておらず、現代では民衆を惑わすサーカスとして、小説・映画・アニメ等の題材だけでなく、演技と張りぼてのナンチャッテ宇宙開発劇場が国際協力の下で提供され続けてきたのです。

　
　アムロ：シャア、宇宙だとまるで力が入らないよ！
　シャア：お前、そんなことも知らなかったのか、死ぬぞ
　と言ってるかどうか分かりませんが・・・

米露両政府が旗色を鮮明にした以上、このブログでも関連情報を提供していきたいと思います。まずは、国際宇宙ステーションの長期滞在は明らかにギミック(作り物)であることから証明していきたいと思います。必然、アポロ計画の月面着陸もスペースシャトルも、ただの見せかけのショーであったことがはっきりと理解できるでしょう。続編をお待ちください。

　
　前澤さん、月なんて無理だって、死ぬよ
　てか2020(ZOZO)ってネーミング、あなたも一員だよね

　
　宇宙幻影の植付け、絵を描いているのは宇宙劇団JAXAってことか
　2020年に何を企んでいることやら・・・
　金井さん、もう違う人だし(笑)


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管理人　日月土