宇宙探査新時代の幕開けとJAXAの挑戦 JAXAタウンミーティング in 広島空港 2015年8月23日 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙探査イノベーションハブ 計画マネージャ 川崎 一義 • • • • • 自己紹介 宇宙探査とは 宇宙探査最前線 日本の宇宙探査シナリオ JAXAの挑戦 2 自己紹介 • • • • • • • • 広島県呉市出身 広島県立呉宮原高校卒 九州大学大学院（工学修士） 1987年 宇宙開発事業団（NASDA) 1990～2010年 国際宇宙ステーション計画 1998年 NASAジェット推進研究所 2011～2014年 月・惑星探査プログラムグループ 2015～ 宇宙探査イノベーションハブ 3 宇宙探査とは 4 宇宙探査とは 探査（Exploration)： 「探り調べること」 何のため どうやって 科学探査 資源探査 無人探査 有人探査 ・・・・ 誰のため JAXA： Japan Aerospace Exploration Agency 5 宇宙探査とは？ 人類の「宇宙への旅立ち」を実現するための技術開発を通じて「安全 で豊かな社会」を実現する。 未来社会に向けたイノベーションエンジンの一つではないか。 〈フロンティアへの挑戦〉 〈安全で豊かな社会〉 知の源として 着想の源として 技術の源として 〈技術開発〉 6 フロンティアへの挑戦 （科学探査から実用へ） 冥王星 「探査」 NASA ハッブル宇宙望遠鏡 （2010年4月公表） NASA/APL ニューホライズンズ （2015年7月） 地球 「観測」 NASA タイロス1号 (1960年4月） ひまわり8号 (2015年5月） 7 フロンティアへの挑戦（人類の活動領域の拡大） 地球低軌道 NASA National Space Science Data Center スプートニク1号 1957年10月4日 スプートニク2号 1957年11月3日 （ライカ犬） 月面 NSSDC Photo Gallery ルナ9号 1966年1月31日 NASA アポロ11号 1969年7月20日 8 フロンティアへの挑戦（人類の生存圏・活動領域拡大） 人類の生存圏・活動領域拡大は、まず探検、次に開拓、最終的 に定住と進めてきた。 現在の宇宙開発は探検段階から開拓段階に進みつつあると考 えられる。⇒ アポロ時代からの技術の飛躍が必要だった。 探検の時代 開拓の時代 NASA 定住の時代 NASA 今はこのステップ 9 宇宙探査最前線 ～世界の動き～ 10 宇宙探査最前線（米国） 2030年代に人類を火星周回軌道に送り帰還させることを 目標。 月より遠くの有人探査を可能とするスペースシャトルに続く 次世代重量級ロケットや多目的有人宇宙船を開発中。 地球周回低軌道への打ち上げに民間企業が参入。 MPCV スペースX社 SLS キュリオシティーなど火星無人探査を定期的に実施。 キュリオシティー 小惑星サンプルリターンミッション“OSIRIS-REx”を2016 年に打ち上げ予定。小惑星捕獲ミッションも計画。 月については、将来の有人探査での現地資源利用の可能 性を探るための月着陸無人探査ミッションを2019年の打上 げに向けて検討中。 国際宇宙ステーションは少なくとも2024年まで運用を延長。 OSIRIS-REx 小惑星捕獲ミッション 月着陸無人探査ミッション 11 宇宙探査最前線（ロシア・欧州） ロシアは2020年頃の運用開始を目標に有人探査用の大型 ロケットと次世代有人宇宙船を開発中。ISSへの参加は継続。 ロシアは2030年までに有人月周回飛行及び月着陸を実施 し、月面基地、輸送着陸船などを開発する計画。 次世代宇宙船(露） (c) Russian Space.com ロシアの無人月探査については、欧州との協力が検討され ており、2017年、2018年に月着陸機の打ち上げを予定。ま た、2020年代早期に月サンプルリターンを計画。 欧州は、米国の多目的有人宇宙船のうち、電力、推進機能 等を提供するサービスモジュール（SM）を開発中。 次世代ロケット(露） 2017 欧州の無人火星探査ミッション“ExoMars”計画を2016年、 2018年の打上げに向けロシアと協力して開発中。 サービスモジュール 2014年8月に彗星探査機「ロゼッタ（Rosetta）」がチュリュモ フ・ゲラシメンコ彗星に到着し、同年11月に着陸機「フィラエ」 が着陸。彗星核表面の調査を実施した ExoMars Rosetta 12 宇宙探査最前線（中国・インド） 中国は、2022年頃に独自の宇宙ステーションの建設、 2025年以降の月有人探査及び月面基地を計画。 中国は2013年12月に嫦娥3号により月面着陸に成功。 2017年には「嫦娥5号」による月のサンプル採取・回収 ミッションを予定。 天宮1号、神舟9号の ドッキング（CG） 中国は、無人探査機の火星着陸を2020年、火星のサ ンプル回収を2030年、2050年の有人火星探査を目標。 嫦娥3号(中） インドは、2013年11月に火星探査機マンガルヤーンの 打上げに成功、火星への遷移軌道を飛行中。2014年 9月火星周回軌道投入成功。 インドは、2016年、2017年に「チャンドラヤーン２号」に よる月着陸探査を計画。月周回機、月着陸機（月面探 査ローバ）にて構成され、ローバによる土壌サンプル収 集等を計画。 マンガルヤーン（印） チャンドラヤーン2号ローバ（印） 13 宇宙探査最前線（国際宇宙探査） ■国際宇宙探査協働グループ （ISECG： International Space Exploration Coordination Group) 国際協働による有人宇宙探査に向けて宇宙機関間で技術検討を行 うグループ。 2007年に結成、14*の宇宙機関が参加。 ISSに始まり、月周辺の有人探査を経て火星に至る、「実現可能で 持続可能」を目指した国際有人宇宙探査のロードマップを公表。 国際宇宙探査ロードマップ （GER: Global Exploration Roadmap） *参加14機関： ASI（伊）、CNES（仏）、CNSA（中）、CSA（加）、CSIRO（豪）、 DLR（独）、ESA（欧）、ISRO（印）、 JAXA（日）、KARI（韓）、NASA（米）、Roscosmos（露）、 SSAU（ｳｸﾗｲﾅ）、 UKSA（英） 14 国際宇宙探査ロードマップ ISS 月・火星・小天体 無人探査 月近傍 有人探査 2030年代 火星 有人探査 15 日本の宇宙探査シナリオ 16 10年後の宇宙探査活動は？ 新たな国際パートナーの参加 • 中国、インドやこれから宇宙を目指そうとする国々 が参画し、全人類型の事業へ。 民間による有人宇宙活動が本格化 • 地球低軌道近傍は、人が当たり前に常駐する時代。 民間による有人活動が本格化。 • 民間の有人宇宙活動領域も月以遠をターゲットに （グーグルＸプライズなど）。 各国宇宙機関だけでなく、民間企業の活動も含めた 新たな宇宙開発の時代へ 17 フロンティアへの挑戦 （人類の活動領域の拡大） 冒険/探検 小惑星、火星 開拓 常駐/定住 無人機による予備調査 国際宇宙探査 月 地球低軌道 アポロ ソユーズ マーキュリー、ジェミニ ボストーク ミール スペースシャトル、スペースラブ 民間ロケット ISS 南極 アムンゼン、白瀬矗（のぶ）,・・・ 南極基地建設 基地運用 18 宇宙探査シナリオ(文部科学省ISS・国際宇宙探査小委員会 H27.6.25) 火星 ©NAS A ★ 火星の本格的な利用 ©JAXA 火星衛星サンプルリターン※ (2020年代前半） ピンポイント 着陸技術 重力天体 表面探査技術 月 ★ 無人火星探査 • 長期にわたる火星 の科学探査 長期間 • 多種多様な主体に 滞在・活動技術 よる火星表面活動 • 火星の利用可能性調査 • 火星の科学探査 かぐや ©JAXA ©JAXA ©JAXA ★ 月の本格的な利用 月南極探査（2020年代初頭） 小型月着陸実証機 （SLIM（仮称）） 着陸機 • 月の利用可能性調査（水氷等） （2019年度） 輸送技術 • 月の科学探査 地球 低軌道 物資補給技術 こうのとり （HTV） きぼう • 長期にわたる月の科学探査 • 火星探査を目指した宇宙技術実証 • 多種多様な主体による月面活動 生命維持・ 環境制御技術 HTV-X（仮称） 研究開発プラットフォームとしての幅広い利用 （～2020年） （2021～2024年） 民間企業を含めた多様な主体による低軌道利用 材料研究 宇宙旅行 ISS エネルギー 技術 ロボティ クス技術 自動走行・ 自動作業 技術 地上の 最先端技術 人工 知能 再生医療研究 創薬研究 地上への 成果還元 災害地用 ロボット 高効率再生 エネルギー 宇 宙 開 発 利 用 の 拡 大 ★国際動向 等を踏まえ て実施を検 討 ※JAXA/ISAS にて検討中 新機能材料 の創出 新薬 創製 ISS・国際宇宙探査小委員会 第2次とりまとめ概要（文部科学省作成、H27.6.25） 19 ＪＡＸＡの挑戦 20 ＪＡＸＡの挑戦 １９７０年２月１１日 おおすみ １９６９年７月２０日 アポロ１１号 ４５年前、米国が人を月に送ってから半年遅れて ©NASA 日本はやっと２４ｋｇの人工衛星打ち上げにこぎ着けた。 ©NASA それほどの技術格差だった。 ２０１０年、日本は世界に先駆けて小惑星サンプルリターン技術を確立した。 米国は新たにこの分野へ進出を目指しており、日本は初めて追われる立場になった。 小惑星サンプルリターン技術の優位性を確実にしなけらばならない。 ２０１６年 NASA OSIRIS-REx計画 ２０１４年 （1,600kg, 1,000億円） はやぶさ２ （600kg, 300億円） ２００３年 はやぶさ （500kg, 200億円） ©NASA 21 JAXAの挑戦 ①宇宙科学 太陽系科学探査プログラム 月や火星等を含む重力天体への無人機 の着陸及び科学探査活動を目標 月面年代測定・内部探査 火星生命探査 火星衛星サンプルリターン トロヤ群小惑星探査 メインベルト探査 22 はやぶさ２プロジェクト 炭素質小惑星から標本を取得。太陽系の生い立ちや生命の起源に迫る。 「はやぶさ」で実証した深宇宙を往復する探査技術を発展させる。 新たな試み • 衝突体で人工クレータを作って、サンプルを採取。 • 小型ローバ「MASCOT」（DLR/CNES）による表面調査。 昨年12月、種子島より打上げ成功。 23 23 小型探査機による高精度月面着陸の技術実証（SLIM） ・将来月惑星探査で必須の「降りたいところに降りる」ための 高精度着陸技術の習得 ・月惑星探査を実現するためのシステム技術の習得 SLIMを実現する７つの先端技術 ・着陸誘導制御系 ・着陸衝撃吸収システム ・障害物検知手法 ・画像照合航法 ・先端電源系 ・先進熱制御系 ・タンクを主構体とする構造 ドライ重量約130kg 従来の衛星・探査機設計とは一線を画す工夫・アイデアによる小型軽量化 ・推進薬タンクが主構体を兼ねる構造 ・「宇宙機の省エネ化」「搭載機器の統合化」「電源のデジタル化・高性能化」 ・民間ベースの技術応用（デジカメの顔認識技術による月面クレータ分布検出） 24 太陽系探査プログラム化・国際宇宙探査シナリオにおいて SLIMが果たす先駆的役割 国際宇宙探査 小型月着陸 技術実証 SLIM 太陽系探査プログラム化 月面年代測定・内部探査 火星生命探査 火星衛星サンプルリターン トロヤ群小惑星探査 メインベルト探査 25 JAXAの挑戦 ②人類の活動領域の拡大 • 国際宇宙ステーションのような地球周回探査から月・火 星の表面探査に進む（開拓の時代）。 • ところが、あまり進展していない。なぜか？ • 様々な課題がある – 輸送コスト • 例えば、H-IIA204ロケット＋着陸機で月面に運べる荷物は300-400kg しかない。 – 通信 • 火星には往復40分、月の裏側は地球から見えないなど、特有の困難 さがある。 • 一方で、利点もある – 「地球という重力天体上の活動」と類似している。 26 これからの宇宙探査で求められる技術 Ⅰ 重力天体へ自由・自在にアクセスする技術 ⇒ ロケット技術の延長線上で、月や火星などの 重力天体への着陸技術を開発中 着陸技術イメージ Ⅱ 特殊環境下で宇宙活動を行う技術 ⇒ 重力のない宇宙空間での活動技術（人工衛星、ISS） ISS これからの宇宙探査では新たに、 Ⅲ 重力天体（月・火星）で持続的に探査する技術 が必要となる。これらは、 地上における技術との親和性が高く、宇宙との融合により イノベーションを起こす可能性が高い。 JAXAでは技術蓄積が少なく、民間が高い技術を有する分野。 27 表面探査の特徴 • 周回探査 – 地面： 無い • 物質は利用困難 – 微小重力 • 気体と液体の分離が困難。 – 真空 • 特殊な対策が必要 • 地球環境と全く異なり必要な技 術も異なる。 – これまでのJAXAの研究開発領域 であり、JAXAの得意分野 • 表面探査 – 地面がある • 多くの物質がある – 重力がある • 月1/6g、 火星1/3g – 火星は大気がある • 火星 <1/100気圧 • 地球環境と相似性があり必要 な技術は似ている。 – これらからの研究開発領域であ り地上技術の応用が可能。 NASA 28 宇宙探査イノベーションハブ 月着陸探査 火星探査 月面基地 探査技術 国際宇宙探査 太陽系探査プログラム 天体環境模擬設備 新産業 の創出 ﾏｲｸﾛﾏｼﾝ･ｾﾝｻ 燃料電池 ﾊﾞｲｵﾆｸｽ 宇宙探査イノベーションハブ 貢献 幅広い科学者コミュニティの 総意のもとで進め， 日本が太陽系探査を先導する． 社会的課 題の解決 人材 技術 無人施工 自動運転 最先端ﾛﾎﾞﾃｨｸｽ ｴﾈﾙｷﾞｰ再生 事業化 企業、大学、研究機関 29 どのように進めるか 人類の生存圏・活動領域拡大には、地球とつながる「へその緒」 を少しずつ切ることが必要。 地球からの全指令・全補給型から脱却した自立探査の実現を 目指す。 補給は細く、情報は太く！ NASA アポロ 建設： なし 現地調達：なし 再利用：なし 宇宙ステーション 建設： 宇宙飛行士 現地調達：電力 再利用：空気、水の一部 今後の探査 建設： 無人 現地調達： ≒100％ 再利用： ≒100％ 宇宙船の電力源は燃 料電池であり、酸素と 水素を運んだ。 電力は自給自足。空気再生 と水再生を一部実施してい る。 無人自動建設と燃料、 空気、水、食料を含む 地産地消。 30 ISSと有人月面基地のアナロジー 1998 Functional Cargo Block （FGB） 2005 2019 Robotic Lunar Lander 2025 Man-tended Capability 2011 Assembly Complete 2030？ Permanently Manned Capability 31 どうもありがとうございました。 ご意見お願いします。 32
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