最深の洞窟を探検したい？未来の車を設計したい？ロケットを打ち上げたい？卒業まで待つ必要はありません。単位あたりの学習内容が最も楽しく、理想の仕事に就ける可能性を秘めた10の大学プログラムをご紹介します。
それで、あなたは…火星の微生物を探したいのですか?
場所:ノーザンケンタッキー大学バートン研究室
学ぶ内容:過酷な環境で微生物が繁殖する仕組み
就職の見通し:地質学者
典型的な課題: 10マイルの長さの洞窟を探検し、その奥深くに住む珍しい生き物を捕獲する
ヘイゼル・バートン教授の講義に合格した幸運な6人の学部生の一人になりたいなら、狭い場所、高所、暗闇、コウモリ、そして汚れることが好きでなければなりません。しかも、それは細菌に出会うためだけのことなのです。他の大学の微生物学専攻の学生たちが一日中顕微鏡やペトリ皿の前に座って苦労しているのとは異なり、バートンの学生は極限環境微生物を、彼らが生息する場所、つまり洞窟で研究します。
今秋、NASAの支援を受け、バートン氏と選抜された数名の学生は、ベネズエラのロライマ高原にある、ピンクと琥珀色の砂岩でできた全長10マイル（約16キロメートル）にも及ぶ、地球最長の珪岩洞窟を探検します。この洞窟は、火星の生命の姿を解明する手がかりとなるかもしれない微生物が豊富に生息しています。
ほとんどの洞窟は炭酸塩岩である石灰岩で形成されています。しかし、ロライマの岩石は主にケイ酸塩でできており、これは火星にも見られます。研究チームは窒素を吸収し、アンモニアを放出する物質を採取する予定です。
壁に生息する微生物やその他の奇妙な生物。実験室に戻ると、学生たちは様々な条件下でのバクテリアの行動を観察し、NASAの地球外生命体探査の精度向上に役立つ情報を収集します。
2年生で洞窟探検初心者のカタリナ・シュナイダーさんのように、もっと身近な場所で洞窟探検をする学生もいます。地下水の汚染を測定したり、微生物と洞窟の地形との関連性を研究したりしています。「コウモリや美しい岩石、そして目には見えないけれどそこにいるとわかる何十億もの生物に囲まれた、あの地底深くを探検するのは、本当に素晴らしい経験です」と彼女は言います。
クラゲと一緒にダイビングしてみませんか？
場所:カリフォルニア大学マーセド校ドーソン研究室
学ぶ内容:クラゲの大群の進化的理由と、クラゲが海に活力を与える仕組み
就職の見通し:海洋生物学者、進化生態学者
典型的な課題:太平洋の島の湖で1000万匹の金色のクラゲと一緒に泳ぐ
ドーソン研究室の大学院生とポスドクにとって、今年のスケジュールはまるで長めの春休みのようだ。メキシコ湾、カリフォルニアの海岸線、パラオといった場所でスキューバダイビング、シュノーケリング、スピードボートを楽しむ。しかし、彼らが取り組む研究は、研究室名の由来となった進化生物学者マイケル・ドーソンが「海のダークエネルギー」と呼ぶものを解明することであり、決して容易なものではない。
ドーソン氏と学生たちは、世界の海洋における最も不可解な側面の一つ、すなわち海洋のエネルギー源を解明したいと考えています。海洋混合とは、乱流や海流によって熱が再分配され、窒素、炭素、その他の元素が水域のある部分から別の部分へと運ばれる現象です。しかし、科学者たちは計算を行い、彼らが観測するほどの混合を観測するには、海洋は何らかの未知の源から余分なエネルギーを得ているに違いないと結論づけました。
候補の一つはクラゲだ。群れになれば、小さな動物の動きでさえ深刻な影響を及ぼす可能性がある。パラオのクラゲ湖は、約1万5000年前に海から陸地で囲まれ、現在では数百万匹のゴールデンクラゲが生息する12エーカーの海で、この理論を検証するのに最適な実験室だ。動物が作り出す乱流の総和がここで十分に強力な混合効果を持つのであれば、海洋でも同等の効果を持つ可能性がある。昨年、ドーソンのチームとカリフォルニア工科大学の共同研究者は、全米科学財団の資金提供を受け、クラゲの群れによる乱流と海洋エネルギーの関連性を初めて示唆した。学生たちは、1日に6～10時間を何ヶ月も水中で過ごし、クラゲと一緒に泳ぎ、1日2回の湖を横切るクラゲが作り出す小さな渦の速度を測定した。ここは、研究者がクラゲの個体群全体にこれほど接近できる世界でも数少ない場所の一つだ。
それで、あなたは…デトロイトを復活させたいのですか?
場所:ミシガン州デトロイト、クリエイティブスタディーズ大学、交通デザインプログラム
学ぶ内容:交通の未来をプロトタイプ化する方法
就職の見通し:自動車デザイナー、公共交通機関デザイナー
典型的な課題: 2020年に製造できる車を作成する
自動車業界で学位を取得するのは、今となっては少し時代遅れに思えるかもしれませんが、CCSはヒュンダイからフィアットまで、多くの企業がそれぞれの先進的なコンセプトに基づくプロジェクトを後援する場所です。また、CCSは他のどの教育機関よりも多くのデザイナーを業界に輩出しており、卒業生にはトヨタ、GM、日産、メルセデス・ベンツなどの部門でデザイン責任者を務めた人材がいます。
昨年、ヒュンダイが高齢者に未来のグリーンカーを考案するチャレンジを行った際、ドン・トラン氏は特に野心的な車両を設計しました。風力タービンのような車輪を備えた、空気力学に基づいた水素燃料車です。水素燃料電池がハブに搭載された4つの独立した電動モーターを駆動し、ホイールの回転時にリム中央から吸い込まれる空気によって冷却されます。「冷えれば冷えるほど良いのです」とトラン氏は言います。「熱を放散することで寿命が延び、効率も向上します。」
トラン氏は3Dモデリングプログラムを用いてコンセプトカーを制作しましたが、学生たちはスケールプロトタイプを作ることもよくあります。今年、同校は交通デザインの修士課程を新たに開設しました。これは国内でも数少ないプログラムの一つで、ビジネスとデザインを組み合わせたものです。
古代の世界を歩いてみたいと思いませんか？
開催地： StarCAVE、カリフォルニア大学サンディエゴ校、UCSD砂漠考古学フィールドスクール、フェイナン、ヨルダン
学習内容:仮想現実で遺跡をモデル化する方法
就職の見通し：バーチャル考古学者
典型的な課題:ヨルダンの鉄器時代の要塞の機能を明らかにする
ララ・クロフトの屋敷にありそうな、五角形の部屋に、紀元前10世紀に発掘された57,000平方フィートの要塞の3Dバーチャルリアリティモデルが投影されています。StarCAVEは世界最先端のバーチャルリアリティルームで、34台の高解像度プロジェクターがユーザーの周囲と下方に映像を投影し、学生をデータの世界に完全に没入させます。手持ちのコントローラーを使えば、建物の中を歩いたり、遺物を回転させたり、モデルの上空を飛んで鳥瞰したりすることができます。
学生たちはヨルダンにある実際の遺跡を数ヶ月かけて調査し、3Dで記録します。サンディエゴでは、そのデータを用いて要塞全体の仮想モデルを構築しています。「この巨大な要塞が一体何に使われていたのか、それが最大の疑問です」と大学院生のカイル・ナブは説明します。「その答えをCAVEで見つけられることを願っています。」
それで、あなたは…大きなロケットを発射したいのですか?
場所：アラバマ大学ハンツビル校推進研究センター
学ぶ内容:ロケット推進システムの将来を構成するもの
就職の見通し:航空エンジニア、機械エンジニア
典型的な課題:新しい推進剤の燃焼速度の試験
毎年、航空工学と機械工学を学ぶ20名の学生が8ヶ月かけてロケットを設計、製作し、高度5,280フィート（約1,600メートル）まで飛ばします。これは趣味用のロケットとは異なり、通常1,000フィート（約300メートル）未満までしか飛ばしません（それ以上の高度を飛ばすにはFAA（連邦航空局）の許可が必要です）。「AエンジンはBエンジンの半分の強度しかないなど、その違いを考えてみてください」と工学教授のマーロウ・モーザー氏は言います。「公園で打ち上げるロケットはAエンジンとBエンジンです。私たちのロケットはLエンジンです。」
昨年のクラスでは、高度なデータ収集システムを搭載した、重さ37ポンド、長さ8.5フィートの炭素繊維製発射体を製作しました。ノーズコーンには、ロケットの飛行経路やその他の情報を記録するためのビデオカメラと航空電子機器が搭載され、後端には温度センサーと歪みセンサーが搭載されました。
学生たちはNASA主催の学生ロケット打ち上げコンテストにロケットを出品し、まるで企業が契約を争うかのように、NASAの科学者やエンジニアたちにレポートを提出します。このプレゼンテーションは単なる学術的な演習に過ぎませんが、多くのロケットクルー卒業生がNASAで働きます。NASAのマーシャル宇宙飛行センターはUAHのすぐ近くにあります。
「ここでは、生徒たちは一日中火と爆発物で遊んでいます」とモーザー氏は言う。「これ以上のことはありません」
月面居住施設を設計したいですか?
場所：ヒューストン大学建築学部、笹川国際宇宙建築センター（SICSA）
学習内容:宇宙船、軌道上および惑星上の拠点の設計とモデル化の方法
就職の見通し:宇宙建築家、航空宇宙エンジニア
典型的な課題: 28日間の任務でNASAの宇宙飛行士4名をサポートする月面ポッドを設計する
ルーク・シュミックは、宇宙飛行士にスペースシャトルの操縦方法を教えるという、かなりやりがいのある仕事をすでにしている。それを超えるものがあるだろうか？宇宙船をゼロから設計することだと、24歳のパートタイムエンジニアである彼は言う。彼は、地球上で唯一の宇宙建築修士課程と謳われるこのプログラムに通う5人の大学院生の一人だ。
いつか宇宙へ向かうかもしれない乗り物、そして惑星外での生活や仕事に必要なあらゆるもの。SICSAの学生は、多くの場合NASAやその請負業者の要請を受けて、これらを設計します。この仕事には、地上の建築よりも多くの工学的ノウハウが求められると、NASAの月面居住システム責任者でSICSAの卒業生でもあるラリー・トープス氏は説明します。「学生は、例えば6分の1の重力下での歩行が人間工学的にどのような影響を与えるかを理解し、考慮に入れる必要があります」と彼は言います。もう一つの課題は、宇宙の強烈な放射線から乗組員を守ることです。
地球周回軌道上では、学生たちは拡張可能なインフレータブル実験室の計画を練り上げました。そして火星探査では、恒久基地のあらゆる要素（居住区、研究室、水耕栽培場、さらには地上探査機）の模型（デジタルモデルと実物モデルの両方）を製作しました。
「NASAで私たちが思いつくものの多くは、最終的には非常に工学的な設計になります。設計は機能するかもしれませんが、複雑です」とトゥープス氏は言います。「SICSAの学生は、よりシンプルな解決策、より容易に展開できる、あるいはより少ない電力で済む設計を見つける傾向があります。彼らは私たちに物事を新鮮な視点で見させてくれます。」
世界最大のエンジンを修理したいですか?
場所:コロラド州立大学、エンジンおよびエネルギー変換研究所 (EECL)
学ぶ内容: 2,300馬力のエンジンをよりクリーンに動作させる方法
就職の見通し:機械エンジニア、化学エンジニア
典型的な課題:新しいタイプの天然ガス発電機用のレーザー点火システムを設計する
CSUのポスドク研究員サチン・ジョシの言葉を信じてください。エンジンを実際に見るには、実際に中に入ってみなければなりません。EECLでは、学生が高さ2階建ての建物に匹敵する産業用エンジンを改造しています。「世界中のどの大学の学生も、私たちの研究室ほどの規模のエンジンに取り組んでいません」と、研究室長兼創設者のブライアン・ウィルソンは言います。
最大級のエンジンの一つは、2ストローク440馬力の内燃機関で、主に天然ガスを圧縮して地下パイプに送り込むのに用いられます。研究所が17年間かけて開発したこのタイプのエンジン向け技術（今では広く普及している燃料噴射システムを含む）だけでも、窒素酸化物排出量を1億2000万台の最新式自動車を高速道路から排除するのと同等の削減に成功しました。
ジョシ氏と学生たちは現在、最大1,200世帯に電力を供給できる、17トンのキャタピラー製天然ガス発電機の開発に取り組んでいます。電力会社は、輸送中に失われるエネルギーを節約するため、この1.8メガワットの発電機を都市中心部の電力網に接続したいと考えています。そのため、発電機はクリーンな運転が求められます。キャタピラー社はEECLに発電機を寄贈しました。研究チームは既に、レーザーが光ファイバーケーブルを介して光点火プラグに到達する点火システムを開発しています。このシステムは、従来の点火システムよりも燃料を効率的に燃焼させ、窒素酸化物の排出量も削減します。
あなたは…世界を救いたい？
学生が世界の貧困層向けの製品を考案する3つのプログラム
コロラド鉱山学校人道工学部
この18単位の副専攻を取得するために、CSMの学生は、地下水マッピングや持続可能なエネルギーシステムといった人道的課題の解決に焦点を当てた工学の授業を受講します。このプログラムは、文化的な理解力を持つエンジニアを求める産業界の需要に応えて開始されました。最終学年では、学生は海外または地元、例えばネイティブアメリカンの居留地などでの人道的設計プロジェクトに参加する機会があります。最近のプロジェクトの一つでは、エクアドルの農村部で、村人たちが製造・メンテナンスできる部品を用いて発電する方法が開発されました。また、ガーナでは、農家が灌漑用水を確保できるよう、移動式自転車ポンプを開発しました。
ペンシルベニア州立大学 人道工学・コミュニティエンゲージメント
ペンシルベニア州立大学のプログラムは、製品の創出だけでなく雇用創出にも重点を置いています。ケニアで現在実施されているプロジェクトでは、学生が住民と協力して地元の作物からバイオディーゼルを製造し、その燃料を使って低コストのポータブル発電機（これもプログラムで設計）を動かし、村に電力を供給しています。余剰燃料は外部の市場に販売され、地域社会に安定した収入源を提供します。
スタンフォード大学 極めて手頃な価格の起業家デザイン
ここで学生たちは、溶接、プラスチックおよび金属成形から裁縫や金融まで幅広いワークショップを受講した後、ネパール、インド、ミャンマーなどの国へ出向き、自分たちで解決できる地元の問題を見つけます。たとえば、2007 年の学生チームが設計した保育器を考えてみましょう。これは、遠隔地で毎年生まれる 2,000 万人の早産児や低出生体重児を対象としており、価格はわずか 25 ドルです (標準的な病院の保育器は 20,000 ドル)。現在、Embrace というスピンオフ企業によって開発されているこの保育器は、寝袋のように見えますが、密閉された袋の中に、電力や可動部品を使わずに体温を調節できる素材が詰まっています。2006 年のスタンフォード チームから生まれた別の企業である D.light Design は、電力にアクセスできない世界中の 16 億人のために、環境を汚染する灯油ランタンをソーラー LED ランプに置き換えています。
