宇宙科学・探査ロードマップと惑星科学／渡邊111

宇宙科学・探査ロードマップと惑星科学

渡邊 誠一郎1（要旨）本稿では，2013 年 9 月に宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙科学研究所（ISAS）から宇宙政策委員会
宇宙科学・探査部会に報告され，同部会で了承され親委員会に報告された「宇宙科学・探査ロードマップ」[1]（以下，RM2013 と略称する）について解説し，特にその中での惑星科学・探査に関わる部分について，そ2の後の動きを含めて紹介したい．著者は，ISAS の宇宙理学委員会・工学委員会 の下に設けられたタスクフ
ォース（TF）の一員として，その作成に関与した．この TF は同年 6 月 12 日開催の第 39 回理学委員会および 7
月 5 日の第 37 回工学委員会において設置が承認され，9 月 4 日の第 38 回工学委員会および 9 月 9 日の第 40 回
理学委員会に答申を報告したということで，実質，夏休みの 1ヶ月ちょっとという短期間での検討となった．
そのため，ボトムアップによる合意形成ではなく，TF メンバーの見識（?）と ISAS 執行部の意向が強く反映
3

されるものとなっている．以下では，RM2013 の記述に従って その内容について整理し，その背景および
惑星科学・探査に関わるその後について簡単に補足したい．

1. ロードマップ作成の背景て，プロジェクトの大型化・先端化・リスク軽減強化に伴う開発経費増があると考えられる．次期有力候補

日本の宇宙科学の大型研究は，大学共同利用によると目されていた赤外線天文衛星 SPICA は，中型計画

コミュニティからの提案に基づいてプロジェクトを実の 250 億円規模をはるかに超える予算が必要と見込ま行する方法（ボトムアップ方式）で機能してきた．しかれたため，そのスタートがなかなか決まらずにいた．

し，2013 年夏の時点では，惑星分光観測衛星 SPRINT-

2013 年 1 月，宇宙開発戦略本部が決定した新たな宇A（９月の打上げ後は「ひさき」），小惑星探査機「はや「宇宙科学等のフロンティア」
宙基本計画 において，ぶさ 2」，ジオスペース探査衛星 ERG，X 線天文衛星

は３つの重点課題の 1 つとして位置づけられた．またASTRO-H，国際水星探査計画 BepiColombo が開発中

宇宙科学・探査の推進については，「一定規模の資金である一方，その先のミッションの提案募集は発出さを確保し，世界最先端の成果を目指す」と謳われ，「一れていない状況が続いていた．

定規模の資金確保に当たっては，科学の発展や衛星開4

その背景には，2009 年からの電波天文衛星 ASTRO-

発のスケジュールに柔軟な対応が必要である」とされG プロジェクトの中断（2011 年 11 月に正式に中止決ている．問題は，今後の日本の宇宙科学の推進戦略と定）や 2010 年 12 月の金星探査機「あかつき」の金星周

国家財政の逼迫状況に照らして，この「一定規模の資回軌道投入失敗などに伴う ISAS を取り巻く厳しい状

金」をどの程度の額に設定すべきなのかということで況のもとでの 2011 年 3 月に発生した東日本大震災によある．ISAS（および宇宙科学コミュニティ）に対してる予算縮減の圧力，2012 年 7 月に宇宙開発利用に関する政策を審議する場が文部科学省の宇宙開発委員会か
ら内閣府の宇宙政策委員会に移されたことなどに加え
1. 名古屋大学大学院環境学研究科
seicoro@eps.nagoya-u.ac.jp■2014遊星人Vol23-2.indd111

2. 宇宙科学 = 宇宙理学 + 宇宙工学というISAS流の定義で記載する．宇宙探査の位置づけについては意見が分かれる．
3. 煩雑になるので，RM2013[1]からの引用はいちいちマークはつ
けていないが，多くを引用している．
4. 宇宙基本法の制定から宇宙科学基本計画の立案の過程，およびその内容に関しては[2]を参照いただきたい．

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は，この議論の前提となる，従来からの実績・成果に高頻度な宇宙科学ミッションを実現するべく，衛立脚し，かつ現在進行している研究・プロジェクト提星探査機の小型化・高度化などの工学研究課題に案活動などに基づいた，中長期的な計画を戦略的に策取り組む．惑星探査，輸送系，深宇宙航行システ

定することが求められた．

ムの研究成果をプロジェクト化する．

このため ISAS では，宇宙科学・探査の今後の計画

2）太陽系探査科学分野は，最初の約 10 年を機動性のを俯瞰し，戦略性を持って今後の計画を策定するため，高い小型ミッションによる工学課題克服・技術獲

宇宙科学研究所理工学委員会のもとに TF を設置し，得と先鋭化したミッション目的を立て，10 年後以RM2013 を策定することとなった．

降の大型ミッションによる本格探査に備える．

2. ロードマップ作成の基本となる考え方

3）天文学・宇宙物理学分野は，フラッグシップ的中型，
機動的に実施する小型および海外大型ミッションへの参加など多様な機会を駆使して実行する．

宇宙科学は，スペース（宇宙空間）でのその場観察・

4）成果創出，人材育成，求心力維持などの観点から，探査，および宇宙観測により，地球・太陽系の起源，（a）イプシロンで打上げる小型ミッションを 2 年に宇宙の物質・空間の起源，宇宙生命の可能性探求に新1 度程度の頻度で実行し，（b）ASTRO-H を含め，たな地平を築く人類の知的資産創出を狙い，同時に探今後 10 年間に 3 機程度の戦略的フラッグシップ的

査機・輸送システム等の宇宙工学技術をパラダイムシ

中型ミッションを実現し，（c）多様な機会を活用

フト的に革新することをめざして先導するものである

した小規模ミッションを高頻度かつ継続的に推進と RM2013 では位置づけている．その成果は人類の活する．

動領域の拡大など宇宙開発全体にも資するものである．

5）関連コミュニティや関連大学等との連携を高め，

ISAS は，これまでの日本の宇宙科学の実績と特徴を

効率的効果的な推進体制構築を更に進める．

生かし，強い意志を持った戦略的実行と，ボトムアップによる競争的環境の健全な維持発展の両立を図り，理工学コミュニティと一体で以下の課題に取り組むと

3. 今後の宇宙科学・探査プロジェ
クトの推進方策RM2013 では，宇宙科学における各分野の今後のプしている．
Ａ．宇宙・物質・空間は何故できたのかの解明

ロジェクト実行の戦略に基づき，厳しいリソース制約

Ｂ．太陽系と生命はどの様に生まれて来たかの解明の中，従来めざしてきた大型化の実現よりも，中型以Ｃ．探査機，輸送システム等の宇宙工学技術の先導・下の規模をメインストリームとして優先し，中型（HⅡロケットクラスで打上げを想定），小型（イプシロン

革新
限られた予算の中で，これらを実現するために，（a）で打上げを想定），および多様な小規模プロジェクト

宇宙科学の目的と必要とされるリソースを厳しく見極の 3 クラスのカテゴリーに分けて実施するものとしてめ，ミッション規模を適切に設定し，（b）国際協調といる．

相互補完により効率的なミッション計画を立案し，ここで中型プロジェクトとは打上げ費用を含め 300（c）イプシロンの高度化などの日本の基幹ロケット開億円程度の経費で行い，世界第一級の成果創出をめざ発と密接に連携して，低コスト・高頻度な宇宙科学ミし，各分野のフラッグシップ的なミッションを日本がッションを実現し，（d）世界を先導することを期待さ

リーダとなりつつ，多様な形態の国際協力を前提に，れる分野においてはフラッグシップ的ミッションを戦

戦略的に実施するものとされている．小型プロジェク

略的に進め，（e）海外プロジェクトへの参加などの多トとは，打上げ費用を含めて 100-150 億円規模の経費

様な飛翔機会の活用など，限られたリソースで成果創で行い，高頻度な成果創出を目指し，公募型で実施す出の最大化を図るとしている．

るものとされ，地球周回および深宇宙ミッションを機

RM2013 では，具体的な進め方としては以下を提案

動的かつ挑戦的に実施していくとともに，現行小型衛している．

星計画から得られた経験等を活かし，衛星・探査機の1）イプシロンロケット高度化等を活用した低コスト・高度化による軽量高機能化に取り組むと謳われている．

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小規模プロジェクトとは，年間 10 億円以下の経費で子星），一般相対論の検証（暗黒エネルギー，ブラ行い，海外ミッションへのジュニアパートナとしてのックホール，重力波），
進化と構造形成の物理学（プ

参加，海外も含めた衛星・小型ロケット・気球など飛翔機会への参加，小型飛翔機会の創出，ISS を利用しラズマ過程，天体形成，粒子加速）など．
が掲げられている．そして今後 20 年程度を通して，た科学研究など多様な機会を最大に活用し成果創出を日本が採るべき戦略を，以下のように列挙している．

最大化するものとされている．

（1）広範な国際協力の下，国際的優位性をもつ分野を新たに定義されたこれらのカテゴリー毎のミッショ

さらに発展させると同時に，インパクトのある新ンの実施頻度に関しては，戦略的中型プロジェクトは分野を育成し，有望な萌芽的課題を世界に先駆け10 年間に 3 回程度，公募による小型プロジェクトは 2
年に 1 回程度，多様な小規模プロジェクト群は年間経費枠の範囲で推進することが提案されている．
RM2013 では，こうした推進方策のもとでの宇宙科学・探査の実効に必要な「一定規模の資金」を見積も開拓する．
（2）H- Ⅱロケットによる中型ミッション，イプシロ
ンロケット等を用いた小型ミッション，相乗り機
会や海外計画への参加による小規模計画を，柔軟かつ適正に組み合わせる．

っている．この資金の対象としては，学術研究を目的（3）中型ミッションは，研究コミュニティ（学会・学とした宇宙科学・探査に関する活動とし，基幹ロケッ

術会議等），宇宙理工学委員会，および ISAS でトの開発や追跡管制の施設設備整備費用などの経費はの審議や検討を通じ，段階的かつ戦略的に選定す含まないものとされる．必要経費を試算すると，中型

る．

プロジェクトが 85 億円／年，小型プロジェクトが 60（4）宇宙工学や国内先端産業と協力して独創的な技術

億円／年，小規模プロジェクトが 10 億円／年，学術を開発し，日本の宇宙活動に貢献する．関連大学

研究・実験等や軌道上衛星の運用，施設維持に関してや近隣分野と，人的な連携交流を一段と強化する．

75 億円／年となり，「一定規模の資金」としては，約今後 5 年程度の目標は，ASTRO-H と SPICA が掲げ

230 億円／年の予算が必要となる．もちろん，衛星開られ，20 年先を視野に入れた目標としては，原始重発スケジュールなどによって，各年度の予算は変動す

力波の痕跡である宇宙マイクロ波背景放射の偏光 B-

ることに留意が必要である．

mode 観測や，スペースでの原始重力波の直接検出を

ただし，数年平均で「一定規模の資金」に収まらなめざす国際大型計画への参加，近赤外線域での遠方超い場合（世界をリードする大型プロジェクトの実施な新星および地球型系外惑星のサーベイ，初源巨大ブラど），学術の動機以外の要素を含め，文部科学省およックホールや銀河団形成期を探査する国際大型 X 線

び宇宙政策委員会において政策的な評価を受け，承認

天文台計画への参加，広視野 X 線分光による「行方不を得られれば，「一定規模の資金」の外枠として推進

明」バリオンの探索などが例示されている．

する可能性を留保している．

4. 天文学・宇宙物理学分野の将来構想
RM2013 には，天文学・宇宙物理学分野全体を俯瞰

5. 宇宙工学分野の将来構想
RM2013 では，様々な飛翔機会を活用して宇宙工学
研究を創造的・実証的に遂行し，宇宙へのアクセス（よする将来ビジョンとして，

り自在に）と宇宙でのモビリティ（より遠くへ）を確保（a）宇宙の本質的理解に関わる課題

するとともに，より多面的かつ高度な科学観測や探査

宇宙の誕生と進化の過程（インフレーション，宇活動を実現することにより，宇宙開発利用全体への貢

宙膨張の加速），バリオン宇宙の多様性（元素合成，

献や人類的課題の解決への先駆けとなることをめざす

行方不明バリオン），宇宙における生命の探査（太としている．そして，将来ビジョンとしては，

陽系外惑星）など．

（a）宇宙航行・輸送系の課題（b）物理学の根幹に関わる課題
素粒子論と物質の根源（暗黒物質，反物質，中性■2014遊星人Vol23-2.indd

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イプシロンロケット高度化につながる固体ロケットシステム・推進技術研究により，低コスト／高2014/06/12

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信頼化と運用性や製造性の向上を実現する．また， b）宇宙空間物理学（磁気圏プラズマ物理，惑星大気科
深宇宙航行を革新するためのシステム・推進技術・学）

大気圏内高速飛行／再突入研究を推進する．さら太陽活動により変動する太陽圏・惑星圏環境を理に，再使用技術，新たな推進システムなどにより，解し，惑星大気プラズマのダイナミクスと進化を低コストで高頻度な将来型輸送システムを実現す
る．

解明する．
c）惑星科学（固体惑星，始原天体）（b）探査機・衛星系の課題
月惑星表面探査技術として，自律運用（ロボティクス）・着陸・表面移動・越夜等の技術研究を推

太陽系形成過程を物証に基づいて明らかにするとともに，太陽系における生命起源物質の進化過程を探る．

進し新たなミッションを創出する．衛星探査機アと謳われている．さらに，今後 20 年程度を見通して，ーキテクチャの革新，超小型化・軽量化，深宇宙

日本が採るべき戦略は以下であるとされている．

航行の通信・航法・誘導・制御技術，非化学推進， （1）イプシロンロケットの高度化等により，小型太陽ソーラセイル，宇宙空間におけるエネルギー発生・伝送技術などの革新を図り，より高度かつ自在なミッション創出を図る．

系探査を高頻度で実施し，日本独自の技術や観測機器の実証を系統的に行える枠組みを構築する．
（2）先進分野を国際共同の枠組みで実施しつつ，今後を掲げている．今後 20 年程度を見通して，日本が採の発展が必要な分野を分野間連携・理工連携によるべき戦略としては，地上から地球周回軌道までの将り強化する．

来宇宙輸送と地球重力圏外へのモビリティ（太陽系探（3）国際的な優位性を持つ太陽物理・磁気圏プラズマ査）のための宇宙飛翔体における工学的課題に集中す分野は，世界の動向を踏まえた国際協力をさらにるとしている．
今後 5 年程度の計画としては，打上げ頻度の最大化のため，ミッションの小型化・高度化（自律化・知能化）

積極的に推進する．
（4）始原天体探査は，はやぶさ・はやぶさ２の実績を発展させ国際的な優位性を確立する．

と連動し，低コスト・機動的なミッション創出と，太（5）惑星周回探査や重力天体着陸探査については，小陽系探査科学のミッション実行可能性を拡大するとと型探査により日本独自の技術を育成した上で，欧もに，イプシロン高度化を含む将来輸送システム構築

米とは差別化された本格的探査を立案・実施する．

への貢献，および小型飛翔体による観測実験機会の革

今後 5 年程度の目標は，あかつき，ひさき，はやぶ

新のため，再使用観測ロケット計画を推進するとして

さ 2，ERG，BepiColombo の遂行と，小型惑星探査ミ

いる．さらに 20 年先を視野に入れた目標としては，ッションの計画立案が掲げられている．さらに 20 年

ロケット推進，輸送システム，軌道間の輸送，深宇宙先を視野に入れた目標としては，太陽活動・プラズマ航行の推進技術などを革新するための実証的研究を，

現象の総合的な理解のための超高解像度撮像・紫外線

飛翔実験機会を活用して推進し，宇宙科学のみならず

分光観測，編隊宇宙機によるプラズマ・ダイナミクス

日本の宇宙開発利用に貢献するとしている．

のマルチ・スケール観測（国際協力），木星・氷衛星総
合探査計画（JUICE，国際協力），惑星表面探査機（月，

6. 太陽系探査科学分野の将来構想

火星あるいは金星など），小天体往復探査機（地球接近
小惑星，彗星，トロヤ群小惑星など）が例示されている．

RM2013 には，太陽系探査科学分野を俯瞰する将来
ビジョンとして，

7. 惑星科学・探査に関わるその後a）太陽物理学
太陽活動の起源を理解するとともに，太陽のプラ

さて，RM2013 に記述されたイプシロンロケットのズマ現象を理解し，磁場の起源と変動に迫る．そ高度化により，小型太陽系探査を高頻度に行っていく

こから，宇宙天気予報を実現し，人類の宇宙進出ことは可能であろうか．日本惑星科学会では 2013 年を支え，地球環境への長期影響を解明する．

夏に将来計画委員会の下に小型惑星探査計画ワーキン■2014遊星人Vol23-2.indd

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ググループが作られ，5 回にわたる検討を行った [3]．
その後，RM2013 の発表を受けて，11 月には第 6 回小型探査計画 WG が開催され，惑星科学会秋季講演会時の総会で荒川将来計画委員会委員長から報告があった．
さらに 2014 年 1 月 22 日に神戸大学惑星科学研究セン
ターにおいて「イプシロンロケットによる小型惑星探査」のシンポジウムが開催された [3]．小型惑星探査計
画 WG の活動は継続中なので，その詳しい内容をここでは述べず，いずれ『遊・星・人』に報告をしていた
だくのが妥当だろう。
ここでは，RM2013 に示された太陽系探査の方向性に対して，われわれが考えておかなければいけないことを最後に述べたい。現状のイプシロンロケットの打上げ能力は惑星探査ミッションの実行には不足している．イプシロンロケット最終形態について，どの程度の増強をめざすのか，それをどんなスケジュールで進めるのかは今のところ不確定である．太陽系探査の側から，具体的なミッション案を想定して，打上げ能力に対する具体的な要望を強く出していくことが必要であろう．太陽系の一定の領域（月，火星，金星，地球接近小惑星など）を守備範囲とし，10 年後の太陽系探
査につながるような挑戦的で若手がのめり込めるようなミッション案を打ち出したい．ただ，増強されると言ってもイプシロンロケットの打上げ能力は限られており，探査機側の小型化・軽量化・高度化を追求することが不可欠である．理学側からもバスシステムに踏み込んで，試作・実験に基づいた技術検討を進められる人が出ることが強く求められている．つまり，真の意味での理工連携ミッションを創り上げていくことが，今後の惑星探査の目標となろう．

参考文献[1] 宇宙科学研究所, 2013, 第7回宇宙科学・探査部会
資料1,
http://www8.cao.go.jp/space/comittee/kagaku-dai7/
siryou1.pdf[2] 秋山演亮, 2012, 遊・星・人 22(2), 102.
[3] 日本惑星科学会HP将来計画委員会小型惑星探査
計画WG Wiki,
https://www.wakusei.jp/~shourai/wiki/epsilon/■2014遊星人Vol23-2.indd

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